Всем здравствуйте. Электролитический конденсатор можно найти практически во всех электронных устройствах. Это пассивный компонент, параметры которого зависят от внутренних электрохимических процессов. В дополнение к основным параметрам, а именно его номинальной емкости и номинальному напряжению, на практике необходимо контролировать эквивалентное последовательное сопротивление (ESR), размер которого очень хорошо отражает общее качество этого элемента. Из вышесказанного возникает принципиальный вопрос, как определить этот параметр.
Однако факт остается фактом, повышение ESR - одна из частых причин выхода из строя электронных устройств. В последние годы многие подобные устройства публиковались в технических журналах. Предлагаемая конструкция настолько проста, что с ней справится даже начинающий любитель. Измеритель выполнен как дополнение (щуп) к любому мультиметру. Приставке достаточно даже самого простого цифрового мультиметра, который у подавляющего большинства имеется.
Благодаря такой концепции этот аксессуар также стоит не дорого. В большинстве случаев измерение значения ESR происходит непосредственно на компонентах, припаянных на плате (в цепи), и поэтому выполняется быстро.
Краткие характеристики приставки для измерения ESR.
Напряжение питания: 3 В.
Потребление тока:<5 мА.
Частота измерения: около 100 кГц.
Напряжение на измеряемом конденсаторе: около 0,3В.
Диапазон измеряемого ESR: от 0 до 25 Ом.
Разрешение: 0,1 Ом.
Принципиальная схема измерителя ESR показана на рисунке.
Инвертор IC1E вместе с конденсатором C1 и резистором R4 образуют генератор измерительного напряжения, инверторы IC1D и IC1F это буферные каскады. Выходное напряжение IC1D подается непосредственно на проверяемый конденсатор Cx через резистор R2 и конденсатор C3. Напряжение с выхода IC1F управляет работой синхронного выпрямителя, который собран на компонентах T1, C2 и R3.
Используемый синхронный выпрямитель очень подходит для этих целей, поскольку позволяет обрабатывать переменное напряжение порядка десятых долей милливольта, имеет приличную линейность и не требует какой-либо регулировки. Напряжение, выпрямленное транзистором T1, заряжает конденсатор C2, и это напряжение прямо пропорционально последовательному сопротивлению конденсатора Cx.
Напряжение измеряется мультиметром в диапазоне 200 мВ. Значение 1 мВ, отображаемое мультиметром, означает ESR = 1 Ом. Диоды D1 и D2 работают как ограничители и одновременно как защита, если во время измерения мы сталкиваемся с заряженным конденсатором. Резистор R1 также в некоторой степени устраняет влияние внутренней паразитной индуктивности конденсатора Cx.
Линейность всего измерения ухудшается с этим сопротивлением, но все еще остается в допустимых пределах. Весь прибор питается от двух щелочных дисковых элементов напряжением 3 В. А поскольку прибор питается от батареи только во время самого измерения, то есть при нажатии кнопки T1, батареи хватает на очень длительный срок.
Измеритель ESR не критично к используемым компонентам. Транзистор T1 может быть практически любым N-канальным MOSFET с изолированным затвором. В этой конструкции использовалась микросхема 40106 с триггерами Шмитта для генератора сигналов, потому что этот генератор очень легко реализовать.
Можно использовать другую микросхему того же типа или совершенно другой генератор, но необходимо подать выходной ток 10 мА с частотой около 100 кГц. Используемая микросхема 40106 кажется оптимальный вариант. Конденсатор C2 на минимальное напряжение 100В. Остальные конденсаторы керамические, на напряжение не менее 12В. Резистор R1 должен быть для более высоких нагрузок, не менее 2Вт.
Иногда через него разряжается проверяемый конденсатор. В схеме используется два резистора по 100 Ом / 1 Вт, соединенных параллельно, остальные резисторы обычные. Используемые диоды D1 и D2 представляют собой кремниевые диоды не менее 1А и обратным напряжением 200В, например 1N4007.Печатная плата и расположение компонентов показано на рисунке.
После тщательной проверки смонтированной платы подключите контакты аккумулятора через миллиамперметр к источнику питания 3В и нажмите кнопку TI. Если подключенный миллиамперметр показывает потребление менее 10 мА (обычно от 3 до 5 мА), вероятно, все в порядке. Затем мы соединяем линию измерителя, то есть точки C и D, с входом напряжения мультиметра и переключаем его на диапазон 200 мВ.
Замкните клеммы Cx и нажмите кнопку T1. В идеале мультиметр должен показывать нулевое напряжение «00.0». Однако в большинстве случаев он будет показывать напряжение в диапазоне от 0,1 до 0,3 мВ. Эти данные можно рассматривать как остаточную погрешность установки нуля, и мы вычитаем ее из измеренного значения ESR во время измерения. Были попытки уменьшить эту погрешность, выбрав транзистор Т1, из десяти выбранных штук два показывали нуль как «00.1». При таком значении «нуль» ничего вычитать не нужно, потому что погрешность практически не имеет значения. После выполнения этих действий измеритель готов к работе. Так же можно присмотреться к готовым изделиям для измерения ESR.
Точность измерения можно проверить в нескольких диапазонах, предпочтительно с помощью неиндуктивных резисторов, или можем сделать несколько калибровочных резисторов, например, с резисторами 1, 5 и 10 Ом. Дело в том, что резистор имеет минимально возможную индуктивность. Всю калибровку шкалы при необходимости можно перемещать вверх или вниз в небольших пределах, изменяя сопротивление резистора R2.
Нет необходимости проверять частоту измерительного сигнала, с компонентами, использованными на схеме, она не будет отличаться более чем на 10% от заявленных 100 кГц. Если вы все же хотите поменять частоту, измените емкость C1 или резистор R4.
Напоследок хотелось бы отметить определенный недостаток устройства, он не может напрямую обнаруживать короткое замыкание конденсаторов, как некоторые другие устройства. Однако этот дефект часто можно обнаружить непосредственно по поведению диагностируемого компонента или просто путем обнаружения короткого замыкания компонента с помощью омметра постоянного тока.
