ИЗМЕРИТЕЛЬ ESR НА МИКРОКОНТРОЛЛЕРЕ

Измеритель C и ESR

ИЗМЕРИТЕЛЬ ESR НА МИКРОКОНТРОЛЛЕРЕ

Взято отсюда –  pro-radio.ruДавно хотел сделать устройство для проверки электролитов, которое бы наряду с ESR измеряло и емкость. Все, что попадалось в и-нете на эту тему, чем-нибудь да не устраивало.

Опробовав некоторые идеи, остановился на варианте определения ESR путем измерения величины падения напряжения (ступеньки) при ОТКЛЮЧЕНИИ конденсатора от источника тока. Емкость определяется традиционным способом – измерение времени заряда стабильным током (10 мА)

То , что получилось в результате – см. на фото.

Пределы измерения: емкость 1-150 000 мкФ

ESR до 10 Ом

Вот еще фотография, самый большой конденсатор, который у меня был

 Все самое обычное и доступное – MPLAB IDE + клон ICD2. Отлаживал вживую (только задержки проверял в симуляторе),

вот как это было в стадии макетки.

Насколько точно измерение ESR и Емкости. Естесственно, данный прибор нельзя отнести к классу образцовых.

Калибровку ESR делал по сопротивлениям 1%, потом проверял по результатам измерения: – просто конденсатор – то же конденсатор + резистор Измеренное ESR во втором случае увеличивается на величину добавленного сопротивления достаточно точно, кроме конденсаторов небольшой емкости. Если взять неэлектролит.

конденсатор с заведомо низким ESR, конкретно К73 2.2.мкФ+ последовательно резистор 1 Ом – ESR будет порядка 0.75 Ом (т.е. ошибка 0.25 Ом), для С=1.5 – ошибка увеличится до 0.5 Ом (цифры пишу по памяти, могу немного ошибаться), на 1 мкФ будет уже около ома.

Так что эту систематическую погрешность надо учитывать при измерениях конденсаторов < 2...5 мкФ [/attention]Далее, АЦП в контроллере 10 разрядов, 1024 отсчета. При выбранных к-тах усиления измерительных усилителей (к1=330 и к10=33) на 1 Ом приходится 680 единиц АЦП. Поэтому отображаемый на индикаторе последний разряд (единицы миллиом) не совсем полновесный.
Про измерение емкости – при выбранном зарядном токе, тактовой частоте 20МГц на 1 мкФ приходится 15 отсчетов таймера. Т.е. в начале шкалы можно говорить о погрешности ~10% . На 100 мкФ “прыгает” третья цифра +/-1.
Посему я и оставил при выводе емкости 3 значащих цифры, остальные выводятся нули.
Есть еще один подводный камень при измерении больших емкостей с ESR>3 Ом, но это как правило неисправные конденсаторы и точность здесь не нужна.
К примеру – щупами Да по неполностью разряженной емкости сетевого фильтра импульсного БП??? Защита схемы традиционна – два диода встречно-параллельно и неэффективна.
Лучше эту задачу решить механически – с помощью специальных щупов, которые в обычном состоянии замкнуты между собой через сопротивление порядка 5 Ом (чтобы сваркой на плате на заниматься ), а при нажатии на щуп эта цепь размыкалась. Это будет надежнее.
Позволяет ли проводить измерение БЕЗ демонтажа Именно для этого этот прибор и задумывался. После прогрева электролиты часто восстанавливают ESR – самолично убедился в этом факте.
Напряжение на тестируемом элементе – 100 мВ = 10мА * 10 Ом.
Настройка. Первое включение – проверяем наличие +5V после 78L05 и -5V (4.7V) на выходе DA4.
Подбором R31 добиваемся нормальной контрастности на индикаторе.
Немного про кнопки: Включение прибора при нажатой кнопке Set переводит его в режим установки корректирующих коэффициентов. Их всего три – для каналов 1 Ом, 10 Ом и для емкости. Изменение коэффициентов кнопками + и -, запись в EEPROM и перебор –
той же кнопкой Set.
Имеется так же отладочный режим – в этом режиме на индикатор выводятся измеренные значения без обработки – для емкости – состояние таймера (примерно 15 отсчетов на 1 мкФ) и оба канала измерения ESR (1 шаг АЦП=5V/1024).
Переход в отладочный режим – при нажатой кнопке “+”
И еще один момент – установка нуля. Для этого замыкаем вход, нажимаем и удерживаем кнопку “+” и с помощью R4 добиваемся минимальных показаний (но не нулевых!) одновременно по обоим каналам. Не отпуская кнопку “+”, нажимаем
Set – на индикатор выведется сообщение о сохранении U0 в EEPROM.
Далее измеряем образцовые сопротивления 1 Ом (или меньше), 10 Ом и емкость (которой доверяете) , определяем поправочные коэффициенты. Прибор выключаем, включаем при нажатой кнопке Set и устанавливаем
к-ты соответственно результатам измерений.

Предлагаемый прибор, кроме обычного измерения частоты сигналов, может измерять их период, а также длительность положительных и отрицательных импульсов. Вдобавок к этому частота сигналов менее 1 кГц вычисляется как величина, обратная их периоду, а период повторения сигналов, меньший 1000 мкс, — как величина, обратная их частоте. Это повышает точность измерения.

Page 3

Источник: http://radio-hobby.org/modules/news/article.php?storyid=412

Об измерении ESR и доработке NM8032 – Лаборатория

ИЗМЕРИТЕЛЬ ESR НА МИКРОКОНТРОЛЛЕРЕ
Рис.1 Принципиальная схема прибора NM8032 (на клик откроется в отдельном окне)
 а)  б)
а) общий внешний вид; б) 
Рис.2 Внешний вид оригинального прибора 
 а)  б)
а – вид со стороны печати; б – вид со стороны деталей
Рис.3 Оригинальная печатная плата 
 а)  б)
а – рисунок проводников; б – монтажная схема
 Рис.4 Оригинальная печатная плата
Прибор содержит в себе генератор прямоугольных импульсов (микросхема DA1 HEF4049UBP), двухполупериодныей выпрямитель и усилитель сигнала (микросхема DA2 К157ДА1 пр-ва СССР) и светодиодную шкалу с шагом 3 дБ и полным диапазоном 30дБ (микросхема DA3 LM3915, светодиоды HL1-HL10).
Прямоугольные мпульсы частотой около 70 кГц (определяются номиналами R1 и C1) с выхода DA1 через защитный разделительный конденсатор C3 попадают на исследуемый конденсатор.
Конденсатор в силу своих неидеальных свойств исследуемый конденсатор Cx имеет некоторое внутренее сопротивление, на котором будет формироваться напряжение, тем большее, чем больше это внутреннее сопротивление.
Остаточное напряжение, пропорциональное внутреннему сопротивлению испытуемого конденсатора Cx, через разделительный конденсатор C4, блокирующий возможное постоянное напряжение на Cx, попадает на вход детектора-усилителя DA2, проходя последовательно через  детектор (входы   выход) и дополнительный каскад усиления (входы выход) и попадает на вход измерительной схемы, собранной на DA3 в виде светодиодной шкалы с шагом 3дБ в стандартном включении. Перемычной J1 выбирается режим “светящийся столб”  (перемычка установлена) или “бегающая точка” (перемычка снята). Особое внимание следует уделить конструкции щупов. Для лучшего понимания конструкция изображена максимально детально на рисунке:а) б) в)
а – упрощённый вариант по трехточечной схеме подключения; б – упрощенный вариант по четырехточечной схеме подключения; в – рекомендуемый полный вариант, применяемый в промышленных изделиях.
Рис.5  Конструкция щупов измерителя (открывается на клик)

Кабель по упрощенной схеме (рис.5 а и б) состоит из 2-х перевитых вместе проводов с равномерным шагом 1-1.5 см, заключенных в общую трубку (рис.5а), а лучше в индивидуальный экран для каждой пары (рис.5б). Оба кабеля для удобства помещены в общую гибкую изоляционную трубку. Первая витая пара идет от генератора к исследуемому конденсатору, второй такой кабель – от конденсатора ко входу детектора. Для изготовления такого кабеля можно использовать готовый промышленный многожильный (мягкий) кабель типа UTP (рис.5а) или STP (рис.5б). 
Важно выдержать именно равномерность шага по всей длине кабеля.
Длина основной части кабеля может быть 30-50 см, допускается до 1 метра, но созможно снижение качества работы прибора; длина отрезков щупов должна быть как можно короче, 5-6 см. Сами шупы должни иметь минимальное сопротивление контактов.
[attention type=red]
Если каждый провод взять экранированным, например, МГШВЭ-0,07, то кабель можно выполнить по более сложной схеме рис.9в; тогда требования по минимально короткому участку отрезка от основной части кабеля до щупов можно смягчить. Естественно, кабель измерителя, выполненный экранированный проводом по рис.

9б и 9в, будет значительно жестче, чем по рис.9а.Обязательное условие:  экраны подключаются только со стороны печатной платы. Со стороны щупов земляные проводники объединяются в точках B и C, но с проводниками общего контакта не имеют.

Недостатки оригинальной схемы – применение снятой с производства и недоступной для заказа микросхемы советского производства К157ДА1 и неудачная разводка цепей питания в оригинальной печатной плате, что приводит к высокой паразитной наводке на измерительные цепи DA2 и DA3 и делает невозможным измерение ESR менее 0,2-0,5 Ома.

Учитывая, что современные конденсаторы имеют параметр ESR меньше 0,1 Ом, а высококачественные конденсаторы для материнских плат – ниже 0,02 Ома, поэтому применение прибора становится бессмысленным, так как он не может отличить хороший конденсатор от некондиционного.

Повысить разрешающую способность оригинального прибора до 0,1-0,05 Ома достаточно просто.
 а)  б)

а – вид со стороны деталей; б – со стороны пайки

Рис.6  Доработка оригинальной платы MasterKit NM8032


В чём суть доработки: необходимо “отвязать” питание шумного генератора от цепей чувствительной к помехам измерительной части. 

Рис.7 Схема набора ESR-метра NM8032 с изменениями

Для этого: 

  1. в разрыв цепи питания генератора включить индуктивность номиналом 47-100 мкГн на ток не ниже 100мА (например, EC24-101K, на фото – голубая индуктивность-“капелька”); 
  2. зашунтировать питание каскада генератора высококачественным конденсатором для цифровых цепей (на фото – танталовый К53-1 золотистого цвета) номиналом 100-470мкФ на 6,3-16В, 
  3. установить в цепи питания измерительной части электролитический конденсатор максимальной емкости (на фото – черный низкопрофильный 220мк на 16В); 
  4. зашунтировать питание микросхем DA1, DA2, DA3, припаяв непосредственно на ножки керамические конденсаторы номиналом 0,22-0,33 мкф (керамический желтый импортный многослойный с маркировкой “224”). 
  5. изъять из штатного места и/или переключить верхний вывод (по схеме) диода D1 как показано на фото (импульсы через него создают помехи для DA2, поэтому катод диода, отмеченный на схеме красной точкой, следует подключить к ножке 1 микросхемы DA1 а ещё лучше на плюс вышеупомянутого танталового конденсатора, но в любом случае ПОСЛЕ дросселя); 
  6. заменить C2 на что-то побольше, например 100х16В. 

В общем, творите, пробуйте; и не повторяйте ошибок разработчиков Мастеркита.

Продвинутый способ (новая плата, детали из набора)

Следующий этап доработки для тех, кто ещё не успел собрать свой кит или собирается сделать устройство сам с максимальным количеством оригинальных деталей, заключается в изготовлении новой печатной платы, лишенной указанных недостатков в трассировке.

Несмотря на трудоемкость в изготовлении новой печатной платы, результат себя оправдает с лихвой.

В новой печатной плате введены все вышеперечисленные меры, кроме того, возможно использовать smd светодиоды (для поверхностного монтажа) типоразмера 1206, что гораздо удобнее  в случае их монтажа непосредственно на печатных проводниках для организации линейной шкалы.

Рис.8  Доработанная печатная плата

Дополнительно введены индуктивности L1, L2, L3 100мкГн (EC24-101K) и конденсаторы C9, C10, C11, C12, C13
Номиналы всех элементов подписаны на печатной плате; сборка не должна вызвать каких-либо затруднений.

Дополнительно введены терминалы для подключения осциллографа “Oscilloscope”, на котором визуально очень удобно наблюдать не только размах, но и форму сигнала на выводах испытуемого конденсатора.

По форме этого сигнала можно сделать некоторые важные выводы; например, по форме завала или наоборот, выбросе на фронтах сигнала можно судить о частотных свойствах либо  непригодности конденсатора к работе в высокочастотных (единицы-десятки килогерц) цепях, например, импульсных блоков питания.
Внимание: На плате рис.8 есть ошибка: ножка 8/DA1 не подключена на землю. 

Вместо послесловия

Существенный плюс этого типа измерителя, на линейке светодиодов – мгновенная визуальная оценка без выпайки радиоэлементов и соответствующего термоудара; динамический столбик светодиодов гораздо информативнее цифр. 

Источник: https://www.sites.google.com/a/lvsystem.ru/lab/praktika/measurement/esr-meter

ESR-метр

ИЗМЕРИТЕЛЬ ESR НА МИКРОКОНТРОЛЛЕРЕ

В этой статье мы с вами будем собирать ESR-метр. В первый раз слышите слово “ESR”? А ну-ка бегом читать эту статью!

Для чего нужен ESR-метр

Итак, для чего нам вообще собирать ESR-метр? Для тех, кто поленился читать статью про ESR давайте вспомним, чем оно нам вредит.  Дело в том, что сейчас почти во всей электронной аппаратуре используются импульсные блоки питания.

В этих импульсных блоках питания “гуляют” высокие частоты и некоторые из этих частот проходят через электролитические конденсаторы. Если вы читали статью конденсатор в цепи постоянного и  переменого тока, то наверняка помните, что высокие частоты конденсатор пропускает через себя почти без проблем. И проблем тем меньше, чем выше частота.

Это, конечно, в идеале. В  реальности же в каждом конденсаторе “спрятан” резистор. А какая мощность будет выделяться на резисторе?

P=I2xR

где

P  – это мощность, Ватт

I – сила тока, Ампер

R – сопротивление, Ом

А как вы знаете, мощность, которая рассеивается на резисторе – это и есть тепло 😉 И что тогда у нас получается? Конденсатор тупо превращается в маленькую печку)). Нагрев конденсатора  – эффект очень нежелательный, так как при нагреве в лучшем случае он  меняет свой номинал, а в худшем  – просто раскрывается розочкой). Такие кондеры-розочки использовать уже нельзя.

Вздувшиеся электролитические конденсаторы – это большая проблема современной техники. Очень много отказов в работе электроники бывает именно по их вине. Визуально это проявляется в появлении припухлости в верхней части конденсатора.

Видите небольшие прорези на шляпе этих конденсаторов? Это делается для того, чтобы такой конденсатор не разрывался от предсмертного шока и не забрызгивал всю плату электролитом, а ровнёхонько надрывал тонкую часть прорези и испускал тихий спокойных выдох.

У советских конденсаторов таких прорезей не было, и поэтому если они и бахали, то делали это громко, эффектно и задорно)))

Но иногда бывает и так, что внешне такой конденсатор ничем не отличается от простых рабочих конденсаторов, а ESR очень велико. Поэтому, для проверки таких конденсаторов и был создан прибор под названием ESR-метр. У меня например ESR-метр идет в комплекте  с Транзистор-метром:

Минус данного прибора в том, что им можно замерять ESR только демонтированных конденсаторов. Если замерять прямо на плате, то он выдаст полную ахинею.

Схема и сборка

В интернете очень давно гуляет схема простенького ESR-метра, а точнее – приставки к мультиметру.  С помощью нее можно спокойно замерить ESR конденсатора, даже не выпаивая его из платы. Давайте же  рассмотрим схемку нашей приставки. Кликните по ней, и схема откроется в новом окне и в полный рост:

Вместо “Cx” (в штриховом прямоугольнике) мы здесь ставим конденсатор, у которого замеряем ESR.

Для того, чтобы не травить лишний раз платку, я взял макетную плату и спаял на ней. На Али я взял целый набор этих макеток. Это получается даже дешевле, чем покупать фольгированный текстолит.

С обратной стороны макетной платы для связи радиоэлементов использовал провод МГТФ

Вы легко его узнаете по розовой  окраске. Хотя бывают и другого цвета, но в основном розовый.

Что это за “фрукт”? МГТФ расшифровывается как Монтажный, Гибкий, Теплостойкий, в Фторопластовой изоляции. Этот провод  отлично подходит для электронных поделок, так как при пайке его изоляция не плавится. Это только один из плюсов.

Обратную сторону с проводами МГТФ  я показывать не буду). Там ничего интересного нет).

После сборки макетная плата выглядит вот так:

Микросхемы по привычке всегда ставлю в панельки:

При своей стоимости, панельки позволяют быстро сменить микросхему. Особенно это актуально для дорогих микроконтроллеров. Вдруг понадобится МК для других целей?)

Для подачи питания с батарейки на платку, я воспользовался стандартной клеммой от старого мультиметра:

Как быть, если у вас нет такой клеммы, а подать питание с Кроны необходимо? В таком случае, у вас наверняка есть старая батарейка Крона, так ведь? Аккуратно вскрываем корпус, снимаем клеммы батарейки, подпаиваем проводки и у нас готова клемма для подключения к новой батарейке. На крайний случай их можно также купить на Али. Выбор огромный.

Прибор выполнен в виде приставки к любому цифровому мультиметру:

Здесь есть одно “но”.  Так как мы измеряем на пределе 200 милливольт постоянного напряжения (DCV), то и значения мы получим не в Омах или миллиомах, а в милливольтах, которые затем, сверяясь со значениями полученными при калибровке прибора, мы должны будем перевести в Омы.

А вот и мой самопальный щуп:

Подобные приборы не любят длинных проводов-щупов, идущих к ножкам конденсатора, и поэтому я был вынужден сделать подобие пинцета, собранное из двух половинок фольгированного текстолита.

Внутри корпуса платка  выглядит примерно вот так:

Провода, идущие к пинцету,  закреплены каплей термоклея. Между щупами, идущими к мультиметру, стоит конденсатор керамика 100 нанофарад с целью снизить уровень помех. В схеме применен подстроечный резистор на 1,5 Килоома. С помощью этого резистора мы и будем калибровать наш приборчик.

Калибровка прибора

После того  как все собрали, приступаем к калибровке (настройке) нашего ESR-метра пошагово:

1)Если у вас есть осциллограф, замеряем на измерительных щупах напряжение с  частотой 120-180 КилоГерц. Если замеряемая частота не укладывается в этот диапазон, то меняем значение резистора R3.

2) Цепляем мультиметр и ставим его крутилку на измерение милливольт постоянного напряжения.

3) Берем резистор номиналом в 1 Ом и цепляем его к измерительным щупам. В данном случае, к нашему самопальному пинцету.

4) Добиваемся того, чтобы мультиметр показал значение в 1 милливольт, меняя значение подстроечного резистора R1

5) Теперь берем сопротивление 2 Ома, и не меняя значение R1 записываем показания мультиметра

6) Берем 3 Ома и снова записываем показания и тд. Думаю, до 8-10 Ом вам таблички хватит вполне.

Например, мы можем выставить соответствие 1 милливольт – это 1 Ом, и т. д., хотя я предпочел настроить 4,8 милливольт – 1 Ом, для того чтобы была возможность точнее измерять низкие значения сопротивления. При замыкании щупов – контактов пинцета на дисплее мультиметра значение 2,8 милливольт. Сказывается сопротивление проводов-щупов. Это у  нас типа 0 Ом ;-).

Приведу для ознакомления значения измерений низкоомных резисторов: при измерении резистора 0,68 Ом значения равны 3,9 милливольт, 1 ом – 4,8 милливольт, 2 Ома – 9,3 милливольта. У меня получилась вот такая табличка, которую я потом и наклеил на свой прибор

При измерении сопротивления в 10 Ом на экране уже показание 92,5 миллиВольт. Как мы видим, зависимость не пропорциональная.

После того, как я сделал замеры, смотрю в другую табличку:

Слева – номинал конденсатора, вверху – значение напряжения, на которое рассчитан этот конденсатор. Ну и, собственно, в  таблице максимальное значение ESR конденсатора, который можно  использовать в ВЧ схемах.

Давайте попробуем замерить ESR  у двух импортных и одного отечественного конденсатора

Как вы видите, импортные конденсаторы обладают очень маленьким ESR. Советский конденсатор показывает уже большее значение. Оно и не удивительно. Старость не в радость).

Поправки к схеме

1) Для более-менее точных измерений, желательно, чтобы питание нашего ESR-метра было всегда стабильное. Если батарейка разрядится хотя бы на 1 Вольт, то показания ESR также будут уже с погрешностью.

Так что лучше постарайтесь давать питание на ESR-метр всегда стабильное. Как я уже сказал, для этого можно использовать внешний блок питания или собрать схемку на 7809 микросхеме.

Например, блок питания можно собрать  по этой схеме.

2) Показания, которые выдает наша самоделка, не говорят о том, что наш самопальный прибор с  великой точностью замеряет ESR. Скорее всего, его можно отнести к пробникам.

А что делают пробники? Отвечают в основном на два вопроса: да или нет ;-).

В данном случае прибор “говорит”, можно ли использовать такой конденсатор или лучше все-таки поставить его в НЧ (НизкоЧастотную) схему.

Данный пробник может собрать любой, даже начинающий радиолюбитель, если у него вдруг возникнет потребность заняться ремонтами. А вот и видео его работы:

Автор – Андрей Симаков

Источник: https://www.RusElectronic.com/esr-metr/

Измеритель ESR+LCF v3

ИЗМЕРИТЕЛЬ ESR НА МИКРОКОНТРОЛЛЕРЕ

Степан Миронов.

Давно не секрет, что половина отказов в современной бытовой технике связана с электролитическими конденсаторами.Вздувшиеся конденсаторы видно сразу, но есть и такие, которые выглядят вполне нормально.

Все неисправные конденсаторы имеют потерю ёмкости и увеличенное значение ESR, или только увеличенное значение ESR(ёмкость нормальная или выше нормы).

Вычислить их – не так просто, приходится выпаивать их, если параллельно подключено несколько конденсаторов, или параллельно к измеряемому конденсатору подключены какие либо шунтирующие элементы, проверять и исправные запаивать обратно.

Многие конденсаторы приклеены к плате, находятся в труднодоступных местах и демонтаж/монтаж их, занимает много времени. Ещё при нагревании, неисправный конденсатор может на время восстанавливать работоспособность.

Поэтому радиомеханики, да и не только они, мечтают иметь прибор для проверки исправности электролитических конденсаторов, внутри-схемно, не выпаивая их.Хочу огорчить, на все 100% – это не возможно.

Не возможно правильно измерять ёмкость и ESR, но проверить исправность электролитического конденсатора без выпаивания, во многих случаях возможно по увеличенному значению ESR.Неисправные конденсаторы с увеличенным ESR и нормальной ёмкостью встречаются часто, а с нормальным ESR и с потерей ёмкости нет.Уменьшение ёмкости от номинальной на 20% – не считается дефектом, это нормально даже для новых конденсаторов, поэтому для начальной дефектации электролитического конденсатора достаточно измерить ESR. Показания ёмкости при внутрисхемных измерениях, только для информации и в зависимости от шунтирующих элементов схемы, могут быть значительно завышенными или не измеряться.

Ориентировочная таблица допустимых значений ESR, приведена ниже:

Было разработано несколько версий измерителя ESR.Измеритель ESR+LCF v3 (третья версия), разрабатывался с учётом максимальных возможностей при внутрисхемных измерениях. Кроме основного измерения ESR (на дисплее Rx>x.xxx), имеется дополнительная функция для внутрисхемного вычисления ESR, названная анализатором – “aESR” (на дисплее a x.

xx).Анализатор обнаруживает нелинейные участки при заряде измеряемого конденсатора (исправный конденсатор заряжается линейно). Далее математическим путём рассчитывается предполагаемое отклонение и прибавляется к значению ESR.При измерении исправного конденсатора “aESR” и “ESR” близки по значению.

На дисплее дополнительно выводится значение “aESR”.Эта функция не имеет прототипа, поэтому на момент подготовки основной документации, был очень не большой опыт в её использовании. На данный момент, есть множество положительных отзывов от разных людей с рекомендациями по её использованию.

Данный режим не даёт сто процентного результата, но при знании схемотехники и накопленном опыте – эффективность данного режима велика.Результат внутрисхемного измерения, зависит от шунтирующего влияния элементов схемы.Полупроводниковые элементы (транзисторы, диоды) не оказывают влияния на результат измерения.

Наибольшее влияние оказывают низкоомные резисторы, индуктивности, а так же другие конденсаторы, подключенные к цепям измеряемого конденсатора.

В местах, где шунтирующее влияние на проверяемый конденсатор не велико, неисправный конденсатор хорошо измеряется в обычном режиме “ESR”, а в местах, где шунтирующее влияние велико, неисправный конденсатор (не выпаивая) можно вычислить только с помощью “анализатора – aESR”.

Следует помнить, что при внутрисхемных измерениях исправных электролитических конденсаторов, показания “aESR” в большинстве случаев немного выше показаний “ESR”. Это нормально, так как многочисленные соединения с измеряемым конденсатором, вносят погрешность.

Наиболее сложными местами для измерения, являются схемы с одновременным шунтированием множеством элементов разных видов.

На схеме выше, неисправный конденсатор С2+1ом, шунтируется C1+L1+C3+R2.

При измерении такого конденсатора, значение ESR в норме, а анализатор показывает ”0,18” – это превышение нормы. К сожалению, не всегда удаётся внутри-схемно определить исправность электролитического конденсатора.

Например: в материнских платах по питанию процессора не получится, там слишком велико шунтирование.

Радиомеханик, как правило, ремонтирует однотипную аппаратуру, и со временем у него накапливается опыт, и он уже точно знает в каком месте и как диагностируются электролитические конденсаторы.

И так, что же может мой измеритель.

Измеритель ESR+LCF v3 – измеряет

ESR электролитических конденсаторов0 – 50 Ом
Ёмкость электролитических конденсаторов0,1 – 60 000 мкФ
Ёмкость неэлектролитических конденсаторов1 пФ – 2,0 мкФ
Индуктивность0,1 мкГн – 1,0 Гн
Частотудо 50 мГц
Напряжение питания батарея 7 – 9 вольт
Ток потребления10 – 30 мА

Дополнительные функции:

– В режиме ESR можно измерять постоянные сопротивления 0.001 – 100Ом, измерение сопротивления цепей, имеющих индуктивность или ёмкость, невозможно (т.к. измерение производится в импульсном режиме и измеряемое сопротивление шунтируется).

Для корректного измерения таких сопротивлений необходимо нажать кнопку «+» (при этом измерение производится при постоянном токе 10мА). В этом режиме диапазон измеряемых сопротивлений равен 0.001 – 20Ом.- В режиме ESR при нажатой кнопке «L/C_F/P» включается функция внутрисхемного анализатора ( подробное описание см. далее).

– В режиме частотомера при нажатой кнопке «Lx/Cx_Px» включается функция «счетчик импульсов» (непрерывный счёт импульсов поступающих на вход “Fx“). Обнуление счетчика производится кнопкой «+».- Индикация разряда батареи.- Автоматическое отключение – около 4х минут (в режиме ESR-2мин.).

По истечении времени простоя, загорается надпись “StBy” и в течении 10 сек, можно нажать любую кнопку и продолжится работа в том же режиме. В современной технике электролитические конденсаторы часто шунтируются индуктивностью менее 1 мкГн и керамическими конденсаторами.

В обычном режиме здесь, измеритель не способен выявить неисправный электролитический конденсатор без выпаивания. Для этих целей, добавлена функция внутрисхемного анализатора.
Анализатор обнаруживает нелинейные участки при заряде измеряемого конденсатора (исправный конденсатор заряжается линейно).

Далее математическим путём рассчитывается предполагаемое отклонение и прибавляется к значению ESR(Rx) = aESR(a). На дисплее дополнительно выводится значение aESR (a). Наиболее эффективна данная функция при измерении ёмкостей выше 300мкФ. Для включения этой функции необходимо нажать кнопку «L/C_F/P».

Принципиальная схема

“Сердцем измерителя является микроконтроллер PIC16F886-I/SS. В этом измерителе также, без изменения прошивки, могут работать и микроконтроллеры PIC16F876, PIC16F877.

Конструкция и детали

ЖК – индикатор на основе контроллера HD44780, 2 строки по 16 знаков.Контроллер – PIC16F886-I/SS.Транзисторы BC807 – любые P-N-P, близкие по параметрам.ОУ TL082 – любой этой серии (TL082CP, AC и др.). Возможно применение ОУ MC34072. Применение других ОУ (с другим быстродействием) не рекомендуется.

Полевой транзистор P45N02 – 06N03, P3055LD и др., подходит практически любой из материнской платы компьютера.Дроссель L101 – 100мкГн +-5%. Можно изготовить самому или применить готовый. Диаметр провода намотки должен быть не менее 0.2мм.

С101 – 430–650пФ с низким ТКЕ, К31-11-2-Г – можно найти в КОС отечественных телевизоров 4-5 поколения ( КВП контура ).С102, С104 4–10мкФ SMD – можно найти в любой старой компьютерной материнской плате Пентиум-3 возле процессора, а также в боксовом процессоре Пентиум-2.

BF998 – можно найти в СКВ, телевизоров и видеомагнитофонов ГРЮНДИК.

SW1 (размер7*7mm)- обратите внимание на распиновку, встречаются двух типов. Разводка печатной платы соответствует рис 2.

Печатная плата выполнена из одностороннего стеклотекстолита.

Одновременно печатная плата служит основанием для корпуса. По периметру платы припаяны полоски стеклотекстолита шириной 21мм.

Крышки сделаны из чёрной пластмассы.

Сверху расположены кнопки управления, а спереди три гнезда типа «ТЮЛЬПАН», для съёмного щупа. Для режима “R/ESR” – гнездо более высокого качества.

Конструкция щупа:

В качестве щупа, использован металлический штекер типа « тюльпан». К центральному выводу припаяна игла.

Из доступного материала для изготовления иглы можно использовать латунный стержень, диаметром 3мм. Через некоторое время, игла окисляется и для восстановления надёжного контакта, достаточно протереть кончик, мелкой наждачной бумагой.

Ниже в архиве есть все необходимые файлы и материалы для сборки и настройки данного измерителя. Удачи всем и всего наилучшего!

miron63.

Архив Измеритель ESR+LCF v3.

 

Источник: http://vprl.ru/publ/cifrovaja_tekhnika/mikrokontrollery/izmeritel_esr_lcf_v3/15-1-0-104

Измеритель esr на микроконтроллере

ИЗМЕРИТЕЛЬ ESR НА МИКРОКОНТРОЛЛЕРЕ

В наше время, когда, практически, все источники питания радиоэлектронной аппаратуры строятся по импульсным схемам, одним из наиболее востребованных приборов ремонтника есть измеритель ESR электролитических конденсаторов или ESR метр.

Долгое время я проверял исправность таких конденсаторов цифровым измерителем ёмкости, заряжающим конденсаторы высокочастотной пилой.

Но, так как этот прибор был изготовлен более 10 лет назад, на рассыпухе – мелкая логика и светодиодные индикаторы, – пользоваться таким устаревшим прибором, да ещё и без “настоящего” измерителя ЭПС, считаю сейчас даже просто морально некошерным.

Поэтому, с момента освоения прошивки современных микропроцессоров, я всё время мечтал о схеме, отвечающей требованиям нашего времени – минимум деталей, современная элементная база и схемное решение, одновременное отображение значения C и ESR на LCD, никаких реле, рубильников и прочей лабуды, требующей лишних движений.

И вот, наконец-то, после многих лет просмотра не одного десятка схем (и всё не то) описание такого прибора мне попалось. Журнал “Радио” №6 за 2010 год, страница 19 – в это схемотехническое и программное решение я влюбился с первого взгляда 🙂 Популярный МК ATtiny2313, LCD индикатор в две строки по восемь символов, простая и понятная измерительная часть, хорошая программная поддержка. Всё – делаю!

Но, как всегда – редко бывает такая схема, которую я повторяю 1:1, – беру в руки красную пасту, и, а-ля школьный учитель, начинаю энергично вычёркивать со схемы лишние фрагменты. Автономное питание – убираем, так как прибор будет работать в помещении от сетевого адаптера, оставляю только разъём для его подключения.

Автоматическое отключение источника питания от схемы и его квазисенсорное включение – вычёркиваем – это нерациональное пижонство.

Подключение к компу через СОМ-порт – убираем – какой дурак будет включать целый компьютер ради замера ёмкости одного конденсатора, что и так отображается на ЖКИ прибора; подсветку индикатора делаю постоянно включенной.

Итого – схема “похудела” процентов на 25 🙂 Кроме того, после внимательного чтения описания и вникания в принцип работы измерителя была обнаружена и одна ошибка на схеме – источники тока двух поддиапазонов измерения оказались перепутаны между собой – исправляем…
Вот так и будем собирать. Ниже представлена схема ESR измерителя:

Естественно, считаю очень экстравагантным решение автора использовать на одной плате современную импортную базу одновременно с устаревшей отечественной, да ещё и с не самыми лучшими параметрами (КС133 не выдерживают никакой критики).

Поэтому сразу решаю, что вместо КТ3107 буду ставить 2SA733, а стабилитроны возьму BZX 3V3 (хотя поставил BZX 3V9). ЖКИ также будет не указанный в схеме (такого найти не получилось), а более популярный WH0802А фирмы Winstar.

Печатную плату развожу, руководствуясь размерами индикатора – по его ширине и высоте (высокие детали ложу горизонтально, электролиты применяю с уменьшенной высотой корпуса), регулятор контрастности в подобных устройствах я всегда распаиваю прямо на выводах самого индикатора.

Таким образом, плата вышла размерами 6х6 см, монтаж по высоте равен высоте индикатора (около 1 см). Собранная плата с индикатором легко поместится в пачку от сигарет.

Настройка ESR

О, это отдельный разговор… Прочитав статью, создаётся мнение, что схему сможет настроить только инженер-программист в лаборатории с высокоточными приборами. Судите сами – автор предлагает настроить источники тока по миллиамперметру, гарантирующему точность в две цифры после запятой.

Затем – делитель напряжения по вольтметру такой же точности (естественно подразумевается, что в этой точности нет ничего общего с “точностью” китайских показометров).

Потом эти измеренные значения надо занести в текст неоткомпилированной программы, перегнать её в машинный код и зашить с этими поправками в МК.

Нормально? Но, к счастью, автор очень подробно описал принцип работы своего устройства, почитав которое доходит, что сие чудо высокого полёта современной инженерной мысли может настроить и любой Ивашка с Дворца пионеров и даже вообще без всяких приборов. Всё, закрываем журнал и настраиваем так, как получилось у меня.

Включаем собранный прибор с прошитым и установленным на плату МК. Первым делом крутим регулятор контрастности до появления на экране ЖКИ чёткой надписи в две строки. Если её нет – проверяем монтаж в части сопряжения МК с ЖКИ и подачи питания на оба самых дорогих элемента этого устройства. А также правильность прошивки МК – не забываем про фузы – для PonyProg так:

Нажимаем на плате возле МК кнопку “Калибровка” – в прошивку внесётся поправка на скорость срабатывания входной части измерителя.
Следующий этап. Нам понадобится несколько новых электролитических конденсаторов высокого качества (не обязательно Low Esr) ёмкостью 220…470 мкФ разных партий, лучше всего – на разные напряжения (16в, 35в, 50в…).

Подключаем любой из них к входным гнёздам прибора и начинаем подбирать резистор R2 в пределах 100…470 Ом (у меня получилось 300 Ом; можно применить временно цепочку постоянный+подстроечный) так, чтобы значение ёмкости на экране ЖКИ примерно было похоже на номинал конденсатора.

К большой точности пока что стремиться не стОит – ещё будет корректироваться; затем проверить и с другими конденсаторами.

Дальше настраиваем измеритель ESR. Эх, придётся снова раскрыть журнал “Радио” – №7 за 2010 год стр.22 – там имеется табличка с типовыми значениями этого параметра для разных конденсаторов. Или же воспользоваться вот этой, найденной на бескрайних просторах Интернета.

Кстати, такую табличку, при желании, можно будет приклеить в качестве шпаргалки на корпус будущего прибора под дисплеем.

Как пользоваться такой табличкой, я думаю, понятно – скажем, получается, что типовое ЭПС конденсатора 100 мкФ на 35в находится где-то в районе 0,32 Ом:

В следующей табличке указаны максимальные значения ЭПС для электролитических конденсаторов. Если у измеряемого конденсатора оно будет заметно выше, то его уже нельзя использовать для работы в сглаживающем фильтре выпрямителя:

Подключаем конденсатор 220 мкФ и, незначительным подбором сопротивления резисторов R6, R9, R10 (на схеме и на моём сборочном чертеже обозначены со звёздочками), добиваемся показаний Esr, близких к табличным. Проверяем на всех имеющихся заготовленных эталонных конденсаторах, в т.ч. уже можно использовать и конденсаторы от 1 до 100 мкФ (не обращая пока что внимания на показания измерителя ёмкости).

Так как для измерения ёмкости конденсаторов от 150 мкФ и для измерителя ЭПС применяется один и тот же участок схемы, после подбора сопротивления этих резисторов несколько изменится точность показаний измерителя ёмкости.

Теперь можно подстроить ещё сопротивление резистора R2, чтобы эти показания стали точнее. Другими словами, Ваша задача – подбирая сопротивление R2 – уточнить показания измерителя ёмкости, подстраивая резисторы в делителе компараторов – уточнить показания ESR-метра.

Причём, приоритет надо отдавать измерителю ESR.

О больших же ёмкостях – я думаю, каждый понимает, что если в аппарате установлен конденсатор на 1000 мкФ, то он будет работать хоть при ёмкости 950 мкФ, хоть при ёмкости 1100 мкФ – поэтому уделять внимание особой точности измерению ёмкости таких конденсаторов вряд ли целесообразно.

Тут может возникнуть вопрос – а нельзя ли вообще сразу и очень точно настроить измеритель ESR, подключая к его входу низкоомные высокоточные резисторы, калибруя прибор по ним? Нет, как раз это не тот случай – так можно настроить разного рода простые аналоговые измерители ЭПС, представляющие собой, грубо говоря, омметры “с наворотами”. В этом же приборе используется способ измерения, основан на зарядке конденсатора током, – резистор же, понятное дело, заряжаться не может

Осталось настроить измеритель ёмкости конденсаторов диапазона 0,1…150 мкФ. Так как для этого в схеме предусмотрен отдельный источник тока, измерение ёмкости таких конденсаторов можно сделать очень точным.

Подключаем конденсаторы малой ёмкости к входным гнёздам прибора и, подбором сопротивления R1 в пределах 3,3…6,8 кОм (у меня получилось 4,3к) добиваемся максимально точных показаний.

Этого можно достичь, если в качестве эталонных применить не электролиты, а высокоточные конденсаторы К71-1 ёмкостью 0,15 мкФ с гарантированным отклонением 0,5 или 1%, подключая их как по одному, так и параллельными “батареями”.

На этом настройка прибора закончена, можно поместить его в корпус и использовать по назначению

Ниже вы можете скачать печатную плату в формате LAY, сборочный чертеж и прошивку

DesAlex, исходная версия измерителя: Радио – №7, 2010г.

Список радиоэлементов

Скачать список элементов (PDF)

Прикрепленные файлы:

Источник: http://cxem.net/izmer/izmer81.php

Устройство предназначено для автоматического включения и отключения дневных ходовых огней (ДХО) при начале движения и остановке. Собрано на простом и дешевом микроконтроллере PIC12F629. Имеет звуковую сигнализацю и другие полезные мелочи.

Краткая логика работы устройства

1.Питание 12в

2.При вкл зажигания после прохождения 6 импульсов с датчика скорости вкл ДХО
3.При вкл габаритов все переходит в штатный режим
4.При выкл габаритов переходим п.2
5.При остановке (например в пробке) ДХО выключится через 3 мин при начале движения п.2
6.При остановке и выключении зажигания, ДХО горит ещё 20 секунд и выключается (вежливая подсветка).

Режим работы устройства:

1. Когда выключено зажигание, светодиод HL1 моргает с частотой 1раз в секунду (1Hz), сигнализируя о том ,что устройство находится в дежурном режиме (режим ожидания).

2. При включении зажигания светодиод HL1 начинает светится постоянно,микроконтроллер ждёт прихода импульсов с датчика скорости,и при начале движения автомобиля, через 1 секунду автоматически зажигаются ДХО и горят всё время движения до остановки.

3.

Во время остановки, включается режим выдержки времени выключения ДХО (3 минуты), об этом сигнализирует встроенный Бипер (2 коротких звуковых сигнала — это при включёном зажигание и остановки автомобиля), если в это время выключить замок зажигания (например при длительной стоянке), прозвучат 4 коротких звуковых сигнала, сигнализируя о том, что включился режим выдержки времени включения ДХО 20 секунд и затем они выключатся (режим вежливой подсветки), устройство переходит в дежурный режим.

4. При включении Габаритных огней, устройство автоматически переходит в режим ожидания, ДХО выключаются (правила ПДД), всё работает в штатном режиме.

5. Режим вежливой подсветки можно включить так: включить зажигание, при этом прозвучат 2 коротких сигнала и сразу его выключить, (прозвучат 4 звуковых сигнала) при этом устройство автоматически перейдёт в режим вежливой подсветки. Если требуется выключить ДХО не дожидаясь выдержки времени, следует включить и тут же выключить Габаритные огни.

6. Светодиод HL2 сигнализирует о состоянии ДХО ( Светится — ДХО работают, выключен — ДХО не работают)

Применёное реле, на максимальный ток проходящий через контакты 10А, если Вы вдруг захотите применить это устройство для Автоматического включенияБС, лучше установить дополнительное реле типа SLC — 12VDC — SL — C , максимальный ток контактов 30А, этого вполне достаточно для управления БС. Светодиоды HL1 и HL2 устанавиваются в удобном месте, например в приборной панели . Пишалка ( BUZZER ) так же устанавливается в удобном для водителя месте. На фотографии собраного устройства видно что светодиоды стоят на самой печатной плате, но это сделано было только для отладки схемы. Установка произвольная!

Применёное реле, на максимальный ток проходящий через контакты 10А, если Вы вдруг захотите применить это устройство для Автоматического включенияБС, лучше установить дополнительное реле типа SLC — 12VDC — SL — C , максимальный ток контактов 30А, этого вполне достаточно для управления БС. Светодиоды HL1 и HL2 устанавиваются в удобном месте, например в приборной панели . Пишалка ( BUZZER ) так же устанавливается в удобном для водителя месте. На фотографии собраного устройства видно что светодиоды стоят на самой печатной плате, но это сделано было только для отладки схемы. Установка произвольная!

! Внимание. При прошивке микроконтроллера сохраните калибровочную константу…, без неё работа устройства не возможна.
СКАЧАТЬ… [16,59 Kb] (cкачиваний: 175) — Рисунок печатной платы (LAY), демо-версию прошивки и модель под PROTEUS

Источник: http://avtosxema.com/na-mikrokontrollere/455-upravlenie-dho-na-mikrokontrollere-pic12f629.html

Источник: https://radio-bes.do.am/publ/ustrojstva_na_mk/izmeritel_esr_na_mikrokontrollere/2-1-0-383

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.