Электрификация

Справочник домашнего мастера

Измеритель емкости конденсатора

Содержание

igroSFERA.NET

Мы уже привыкли к основным параметрам конденсатора: ёмкости и рабочему напряжению. Но в последнее время не менее важным параметром стало его эквивалентное последовательное сопротивление (ЭПС). Что же это такое и на что оно влияет?

Любой электронный компонент не идеален. Это относится и к конденсатору. Совокупность его свойств показывает условная схема.

Как видим, реальный конденсатор состоит из ёмкости C, которую мы привыкли видеть на схемах в виде двух вертикальных полос. Далее резистор Rs, который символизирует активное сопротивление проволочных выводов и контактного сопротивления вывод – обкладка.

Так как любой, даже очень хороший диэлектрик имеет определённое сопротивление (до сотен мегаом), то параллельно обкладкам изображается резистор Rp. Именно через этот «виртуальный» резистор течёт так называемый ток утечки. Естественно, никаких резисторов внутри конденсатора нет. Это лишь для наглядности и удобного представления.

Из-за того, что обкладки у электролитического конденсатора скручиваются и устанавливаются в алюминиевый корпус, образуется индуктивность L.

Свои свойства эта индуктивность проявляет лишь на частотах выше резонансной частоты конденсатора. Приблизительное значение этой индуктивности – десятки наногенри.

Итак, из всего этого выделим то, что входит в ЭПС электролитического конденсатора:

  • Сопротивление, которое вызвано потерями в диэлектрике из-за его неоднородности, примесей и наличия влаги;
  • Омическое сопротивление проволочных выводов и обкладок. Активное сопротивление проводов;
  • Контактное сопротивление между обкладками и выводами;
  • Сюда же можно включить и сопротивление электролита, которое увеличивается из-за испарения растворителя электролита и изменения его химического состава вследствие взаимодействия его с металлическими обкладками.

Все эти факторы суммируются и образуют сопротивление конденсатора, которое и назвали эквивалентным последовательным сопротивлением – сокращённо ЭПС, а на зарубежный манер ESR (Equivalent Serial Resistance).

Как известно, электролитический конденсатор в силу своего устройства может работать только в цепях постоянного и пульсирующего тока из-за своей полярности. Собственно, его и применяют в блоках питания для фильтрации пульсаций после выпрямителя. Запомним эту особенность конденсатора – пропускать импульсы тока.

Из всего сказанного следует, что электролитические конденсаторы, работающие в высокочастотных импульсных схемах (блоки питания, инверторы, преобразователи, импульсные стабилизаторы) работают в довольно экстремальных условиях и выходят из строя чаще. Зная это производители выпускают специальные серии с низким ESR. На таких конденсаторах, как правило, присутствует надпись Low ESR, что означает «низкое ЭПС».

При ремонте любой аппаратуры необходимо производить замеры ESR при помощи специального измерительного прибора — ESR-метра. Для тестирования конденсаторов и измерения ESR существует немало серийно выпускаемых приборов. На сегодняшний день самый доступный — это универсальный тестер радиокомпонентов LCR-T4 Tester, функционал которого поддерживает замер ESR конденсаторов. В радиотехнических журналах можно встретить описания самодельных приборов и приставок к мультиметрам для измерения ESR. В продаже можно найти и узкоспециализированные ESR-метры, которые способны измерять ёмкость и ЭПС без выпайки их из платы, а также разряжать их перед этим с целью защиты прибора от повреждения высоким остаточным напряжением конденсатора. К таким приборам относятся, например, такие как ESR-micro v3.1, ESR-micro V4.0s, ESR-micro v4.0SI.

Максимально допустимые значения ESR электролитических конденсаторов приведены в таблицах ниже.

1. Максимально-допустимые ESR конденсаторов
Китайского и японского производства

2. ESR новых электролитических конденсаторов
замеренных тестером LCR T4

В качестве образцов для измерения ESR (Таблица №2) использовались новые конденсаторы разных производителей.

3. Таблица значений ESR, применяемая Бобом Паркером
в ESR-метре K7214.

Как видно, некоторые ячейки таблицы №3 пусты. Для конденсаторов ёмкостью до 10 мкФ максимально допустимой величиной ESR приемлемо считать 4 – 5 Ом.

Еще одна старенькая, но более полная табличка:

Таблица ESR конденсаторов. Скачать таблицы для новых конденсаторов


ESR (Equivalent Series Resistance) или, говоря по-русски — Эквивалентное последовательное сопротивление — это один из параметров конденсатора, который указывает его активные потери в цепи переменного тока. Для каждого конденсатора значения ЭПС определяется специальным оборудованием — ESR-измерителями. На многих из них намаркирована таблица значений ЭПС.


Они бывают разного производства и поэтому некоторые их показатели могут отличаться. Причина тому — замеры на разных частотах, у каждого измерителя они индивидуальны. Таблица ESR конденсаторов, которые можно найти в сети — подбираются путем проверки данных на новых конденсаторах ESR-измерителями. В данной статье мы собрали таблицы значений от разных приборов, найденные на специализированных сайтах. Каждую из них вы сможете скачать или сохранить себе для работы.

Таблица ESR конденсаторов для LCR T4

Сводная таблица ESR конденсаторов Боба Паркера

При отсутствии нанесенных значений ESR на измерительном приборе большинство радиолюбителей рекомендуют пользоваться сводной таблицей Боба Паркера. Данные в этой таблице используются большинством производителей измерителей, как Китайских, так и европейских.

Таблица ESR конденсаторов Боба Паркера для K7214

Некоторые ячейки в данной таблице не заполненны. Это потому, что для конденсаторов, емкость которых до 10 мкФ, максимально допустимой величиной ESR принято считать 4 — 5 Ом. Также следует помнить тот факт, что у любого исправно работающего электролитического конденсатора ЭПС не превышает 20 Ом. Чем меньше ESR — тем лучше, это вам скажет любой мастер с опытом.

ОБЗОР КИТАЙСКОГО ТЕСТЕРА РАДИОДЕТАЛЕЙ

Во время ремонта различной бытовой аппаратуры приходилось сталкиваться с неисправностями, связанными с изменением параметров электролитических конденсаторов. Простым мультиметром или стрелочным прибором можно выявить лишь оборванные или замкнутые накоротко конденсаторы. Приставка к мультиметру, которую также собирал, определяет только их ESR. Поэтому заказал в Китае тестер полупроводников+LC+ESR метр. Хотя при хороших знаниях можно собрать похожий прибор самому.

Порадовали весьма скромные размеры устройства 72*62,5 мм. Высота обуславливается высотой «Кроны» — 17,5 мм. При включении на индикаторе отображается информация о состоянии батареи питания и отсутствии радиокомпонента в колодке. Далее многие фото в высоком разрешении — можете кликнуть на них, чтоб рассмотреть детали получше.

Надо сказать, что прибор весьма требователен к питанию и кушает его не мало. Мой экземпляр при напряжении в районе 7,5 вольт ненадолго уходил в себя и отказывался производить измерения. Заменив крону сразу почувствовал разницу между радиолюбительством до и после)). В дальнейшем планирую избавиться от кроны вовсе. Хочу соорудить узел питания на основе повышающего преобразователя, литиевого аккумулятора и контроллера его зарядки. Экран имеет разрешение 128*64. Устройство позволяет проводить измерение как выводных радиокомпонентов так и SMD, для чего между колодкой для выводных деталей и кнопкой имеется специальная площадка. Построен тестер на основе микроконтроллера Mega 328.

Время тестирования радиокомпонентов в районе 2 секунд, лишь для емкостей большОго номинала – до одной минуты. Собственно прибора была связана со случаями изменения параметров электролитических конденсаторов в результате чего схемы, где они были установлены вели себя неадекватно. В случае установки в колодку тестера электролитического конденсатора прибор одновременно измеряется его емкость и реактивное сопротивление конденсаторов – ESR, а так же Vloss – напряжение утечки (в процентах). Полученные результаты сравниваются с табличными.

Таблица ЭПС конденсаторов

При превышении результатов измерения больше чем на 10% от табличного, электролитический конденсатор отправляю в ведро.

Конденсатор 330*25 вольт

Конденсатор 10 мкф*50 вольт

Конденсатор 33 мкф*50 вольт

Конденсатор 47 мкф*160 вольт. Стоял в «холодной» части блока питания телевизора и грелся. Отправляется в ведро

Конденсатор 220 мкф*35 вольт так же отправляется на помойку

Для неполярных – значение ESR всегда будет более 10 Ом. Диапазон измерения конденсаторов от 25 пф до 100000 мкф с шагом 1 пф.

Конденсатор 0,1 мкф

Конденсатор 3900 из энергосберегающей лампы неожиданно выдал 991 пикофарад. После его замены лампа возобновила работу

Конденсатор 68 нанофарад

Металлобумажный конденсатор МБМ 0,1 мкф совершенно не использовавшийся, но за годы хранения с далеко ушедшими параметрами(((.

Значение Vloss (напряжение утечки сразу после прекращения заряда конденсатора) в несколько процентов свидетельствует о неисправности конденсатора. Для себя определил уровень годности электролитического конденсатора по параметру напряжения утечки в 3%.

Перед тестированием все конденсаторы в обязательном порядке разряжал – в противном случае велика вероятность выхода тестера из строя.

Сопротивления измеряются в диапазоне от 0,5 Ома до 50 МОм с шагом 0,1 Ома. Катушки индуктивности тестируются в диапазоне 0,01 мН – 20Н, с отображением их сопротивления.

Резистор 1,3 кОм

Резистор 200 кОм

Очень полезной функцией является определение типа проводимости транзисторов (NPN – PNP, MOSFET) и цоколевки выводов, что позволяет не искать даташит для определения назначения выводов транзистора. В чем польза функции? Иногда один и тот же транзистор, например MJE13001-13005, от разных производителей встречаются с разным расположением Базы и Эмиттера. У биполярных транзисторов измеряется коэффициент усиления hFE и напряжение смещения Б-Э Uf.

КТ805БМ

MJE13001

Вот так тестер определил составной транзистор MJE13003 с шунтирующим диодом во время ремонта энергосберегающей лампы.

Пробитый транзистор строчной развертки D2499

Для диодов указывается падение напряжения на p-n переходе в открытом состоянии Uf и его ёмкость C.

Выпрямительный диод 1N4007

Импульсный диод FR102

Для светодиодов тестер показывает ёмкость перехода и минимальное напряжение, при котором светодиод открывается. При этом светодиод начинает мерцать.

Проверка сдвоенных диодов определяет падение напряжения на каждом диоде.

Маломощные тиристоры определяются без значений параметров.

тиристор MAC97

Вывод и впечатления от прибора

К небольшим минусам прибора должен отнести:

  • проверка стабилитронов с напряжением стабилизации только до 4,5 В;
  • не защищенный шлейф ЖК индикатора (корпус мастерить обязательно).

Несмотря на имеющиеся минусы, плюсов у прибора гораздо больше и не одному радиолюбителю, а так же профессионально занятому в сфере электроники человеку, прибор способен значительно облегчить жизнь. Специально для Элво.ру — Кондратьев Николай, Г. Донецк.

Схемы измерительных приборов

Эмкость и конденсаторы

Простые схемы измерителей ESR оксидных конденсаторов

В статье приводятся варианты схемы простого прибора, позволяющего находить неисправные электролитические конденсаторы, не выпаивая их из схемы. Кроме того, данным прибором можно «прозванивать» электрические цепи, проверять прохождение сигнала в устройствах ВЧ и НЧ, оценивать моточные …

3 862 0 Прибор для измерения емкости электролитических конденсаторов

Этот измеритель является простым устройством, служащим для измерения емкости электролитических конденсаторов от 1 мФ до 4700 мФ. Его точность — около 5% — в большей мере зависит от точности исполнения и градуировки. Принцип действия устройства следующий: измеряемый конденсатор Сх заряжается током…

1 4989 6 Измеритель емкости на логических микросхемах (К1ЛБ553, К155ИЕ2)

Схема простого самодельного измерителя емкости на логических микросхемах. Измеритель емкости состоит из генератора импульсов (D1.1—D1.3), делителя частоты-(02—D4), электронного ключа (V1) и измерительной цепи (V2, R7 и Р1). Принцип действия прибора основан на измерении среднего тока разряда измеряемого конденсатора, заряженного от источника …

0 3213 0 Измеритель емкости на операционном усилителе К153УД1 (МАА501)

Принципиальная схема самодельного измерителя емкости конденсаторов. выполнена на операционном усилителе К153УД1. Принцип действия измерителя емкости конденсаторов от нескольких пикофарад до 5 мкФ основан на измерении переменного тока, протекающего через исследуемый конденсатор …

0 4243 0 Простой стрелочный измеритель емкости электролитических конденсаторов

Схема измерителя емкости электролитических конденсаторов, которые в процессе эксплуатации и хранения изменяют свою емкость, поэтому иногда возникает необходимость измерения их емкости. Принцип действия измерителя емкости конденсаторов от 3000 пФ — 300 мкгФ основан на измерении пульсирующего тока, протекающего …

0 4690 0 Приставка к частотомеру для проверки конденсаторов (icm7555)

Для измерения емкости конденсаторов можно воспользоваться схемой, рис., и любым частотомером. Схема представляет из себя приставку к частотомеру, по показаниям которого при помощи пересчета можно определить емкость. Измеряемый конденсатор подключается к клеммам Х1 — Х2, и его…

1 4156 0 Испытатель конденсаторов (155ЛА3)

С помощью такого прибора можно проверить, нет ли внутри конденсаторов обрыва или короткого замыкания, значительной утечки. Рассчитан он на конденсаторы емкостью более 50 пФ. Основой прибора является собранный на элементах …

0 3975 0 Испытатель конденсаторов

Как показала практика, при ремонте промышленной и бытовой радиоаппаратуры наиболее часто встречающаяся неисправность — полная (обрыв, пробой) или частичная потеря емкости как оксидных, так и любых других …

1 6457 0 Цифровой измеритель ёмкости

Предлагаемый прибор позволяет измерять емкость конденсаторов в диапазоне 1…10000 мкФ. Он портативен и потребляет от девятивольтовой батареи всего 7 мА. Принцип роботы прибора основан на измерении продолжительности разряда конденсатора…

В данной статье мы дадим наиболее полную инструкцию, которая позволит сделать измеритель ёмкости конденсаторов своими руками, без помощи квалифицированных мастеров.

К сожалению, аппаратура не редко выходит из строя. Причина чаще всего одна – появление электролитического конденсатора. Все радиолюбители знакомы с так называемым «высыханием», которое появляется из-за нарушения герметичности корпуса прибора. Возрастает реактивное сопротивление из-за снижения номинальной емкости.

Далее, во время эксплуатации начинают происходить электрохимические реакции, они разрушают стыки выводов. В результате контакты нарушаются, образовывая контактное сопротивление, которой исчисляется, порой десятками Oм. То же самое будет происходить при подключении к рабочему конденсатору резистора. Наличие этого самого последовательного сопротивления скажется негативно не работе электронного устройства, в схеме будет искажаться вся работа конденсаторов.

Из-за сильнейшего влияния сопротивления в диапазоне три-пять Ом, приходят в негодность импульсные источники питания, ведь в них перегорают дорогостоящие транзисторы, а также микросхемы. Если детали при сборке прибора были проверены, а при монтаже не допущены ошибки, то с его наладкой не возникнет проблем.

Кстати, предлагаем Вам присмотреть себе новый паяльник на Алиэкспресс — (отличные отзывы). Либо присмотреть себе что-нибудь из паяльного оборудования в магазине «ВсеИнструменты.ру» — .

Схема, принцип работы, устройство

Данная схема используется с применением операционного усилителя. Прибор, который мы собираемся сделать своими руками, позволит производить измерения ёмкости конденсаторов в диапазоне от пары пикoфарад до одного микрофарада.

Давайте разберемся с приведенной схемой:

  • Поддиапазоны. У агрегата есть 6 «поддиапазонов», у них высокие границы равняются 10, 100; 1000 пф, а также 0,01, 0,1 и 1 мкф. Отсчитывается емкость по измерительной сетке микроамперметра.
  • Назначение. Основой работы прибора является замер переменного тока, он проходит сквозь конденсатор, который необходимо исследовать.
  • На усилителе DА 1 находится генератор импульсов. Колебания их повтора подчиняется емкости С 1- С 6 конденсаторов, а также позиции тумблера «подстроечного» резистора R 5. Частота будет переменной от 100 Гц до 200 кГц. Подстроечному резистору R 1 определяем соразмерную модель колебаний при выходе генератора.
  • Указанные на схеме диоды, как D 3 и D 6, резисторы (налаженные) R 7- R 11, микроамперметр РА 1, составляют сам измеритель переменного тока. Внутри микроамперметра сопротивление обязано составлять не больше 3 кОм, с целью, чтобы погрешность при замере не превысила десяти процентов на диапазоне до 10 пФ.
  • К другим поддиапазонам параллельно Р A 1 подсоединяют подстроечные резисторы R 7 – R 11. Нужный измерительный поддиапазон настраивают при помощи тумблера S А 1. Одна категория контактов переключает конденсаторы (частотозадающие) С 1 и С 6 в генераторе, второй переключает в индикаторе резисторы.
  • Чтобы прибор получал энергию, ему нужен 2-полярный стабилизированный источник (напряжение от 8 до 15 В). У частотозадающего конденсатора могут на 20 % разниться номиналы, однако сами они обязаны иметь высокую стабильность временную и температурную.

Конечно, для обычного человека, не разбирающегося в физике, это всё может показаться сложным, но вы должны понимать, чтобы сделать измеритель ёмкости конденсаторов своими руками, нужно обладать определенными знаниями и навыками. Далее поговорим о том, как наладить прибор.

Наладка измерительного прибора

Чтобы произвести правильную наладку, следуйте инструкции:

  1. Сперва достигается симметричность колебаний при помощи резистора R 1. «Бегунок» у резистора R 5 находится посередине.
  2. Следующим действием будет подключение эталонного конденсатора 10 пф к клеммам, отмеченным значком сх. При помощи резистора R 5, переставляют стрелу микроамперметра на соответственную шкалу ёмкости эталонного конденсатора.
  3. Далее проверяется форма колебания при выходе генератора. Тарировка проводится на всех поддиапазонах, здесь применяют резисторы R 7 и R 11.

Механизм устройства может быть разным. Параметры размеров зависят от типа микроамперметра. Каких-то особенностей при работе с прибором не выделяется.

Создание разных моделей измерителей

Далее поговорим о том, как сделать разные модели измерителей ёмкости конденсаторов.

Модель серии AVR

Сделать такой измеритель можно на базе переменного транзистора. Вот инструкция:

  1. Подбираем контактор;
  2. Замеряем выходное напряжение;
  3. отрицательное сопротивление в измерителя емкости не больше 45 Ом;
  4. Если проводимость 40 мк, то перегрузка составит 4 Ампера;
  5. Для повышения точности измерения, нужно использовать компараторы;
  6. Также есть мнение, что лучше использовать только открытые фильтры, так как для них не страшны импульсные помехи в случае большой загруженности;
  7. Также рекомендуется использовать полюсные стабилизаторы, а вот для модификации устройства не подходят только сеточные компараторы;

Перед тем, как включать измеритель ёмкости конденсаторов, нужно выполнить замер сопротивления, который должен быть примерно 40 Ом для хорошо сделанных устройств. Но показатель может отличаться, в зависимости от частотности модификации.

Модель на базе PIC16F628A

Сделать такое устройство сложно самостоятельно, но вполне реально. Вот инструкция и правила для сборки:

  1. Подбираем открытый трансивер;
  2. Модуль на базе PIC16F628A может быть регулируемого типа;
  3. Лучше не устанавливать фильтры высокой проводимости;
  4. Перед тем, как начнем паять, нужно проверить выходное напряжение;
  5. Если сопротивление слишком высокое, то меняем транзистор;
  6. Применяем компараторы для преодоления импульсных помех;
  7. Дополнительно используем проводниковые стабилизаторы;
  8. Дисплей может быть текстовым, что проще всего и весьма удобно. Ставить их нужно через канальные порты;
  9. Далее с помощью тестера настраиваем модификацию;
  10. Если показатели емкости конденсаторов слишком высокие, то меняем транзисторы с малой проводимостью.

Более подробно о том, как сделать измеритель ёмкости конденсаторов своими руками можно узнать из видео ниже.

Видео инструкции

Благодарю за репост, друзья:

РадиоКот >Схемы >Аналоговые схемы >Измерения >

Теги статьи: Добавить тег

Измеритель LOW ESR конденсаторов

Simurg
Опубликовано 17.08.2012
Создано при помощи КотоРед.

Всё гениальное – просто!

Что такое ЭПС, или по английскому ESR все знают. Существуют множество пробников по выявлению неисправных или некачественных конденсаторов (если покупаете на рынке). А вот как определить некачественный конденсатор с низким внутренним сопротивлением LOW ESR, которые все чаще устанавливаются в различной технике, компьютерах, и т д.? Очень часто неисправности плат возникают из-за повышенных пульсаций питающего напряжения, а в цепях питания почти всегда присутствуют электролитические конденсаторы. Именно они в первых рядах имеют самую низкую надежность. Практика показывает, что большинство материнских плат, работающих с внезапными перезагрузками и выключениями, а также нестабильностью работы, связаны в большинстве случае неисправностью электролитических конденсаторов. Например, глючит видеокарта, вы снимаете её ставите заведомо исправную и все работает. Тогда начинаете ближе разбираться с неисправной в надежде возобновить исправную работу. Визуально все нормально, конденсаторы все как новые ровные, не надутые. Но ведь даже у визуально не вспухшего конденсатора может быть недопустимо высокий ESR — 0,10 ом! Такой конденсатор ощутимо разогревается, и может протечь на плату, попортив переходные отверстия электролитом. Для работы в ШИМ-преобразователях он просто не годится. Предельно допустимое значение для LOW ESR конденсаторов в ответственных и нагруженных цепях — 0,04 Ом, а лучше до 0,03 и менее.

Внешний вид устройства. В данный момент на фото запечатлен найденный неисправный конденсатор, который, если очень внимательно рассмотреть слегка надут в отличие от рядом стоящего.

Это и была настоящая неисправность, из-за которой видеокарту подвергли не нужному прогреву чипа, накручиванию большого радиатора и, в конце концов, она была доломана и отдана мне на детали (но было уже поздно, на платформе чипа прокрутили саморезом дорожки, при установке еще большего радиатора на не греющийся чип : ) )…..

А это показания исправного конденсатора:

Общий вид измерителя

Цели, которые достигались при проектировании измерителя:

— максимальная простота

— высокая надежность

— измерение на частоте 100 — 110 кГц

— измерение низким напряжением (до 0,2 вольт)

— точность измерения

— растянутая шкала в диапазоне до 0,5 Ома

— низкое энергопотребление

— работа от одного аккумулятора напряжением 1,2 вольта

— длительная работа без зарядки аккумулятора

— отсутствие неудобных проводов витой пары

— мощные щупы для пробивания окислов и лака

— минимум корректирующих настроек

— повторяемость

— минимальная стоимость

Было собрано несколько вариантов измерителей. Варианты, когда схема с измерителем и микроамперметром находятся в коробке, а щупы выведены проводами крайне не удобна, так как провода необходимо плотно скручивать вместе, и они не могут быть длинными. При частоте 100 кГц даже слегка раскрутившийся провод, дает ухудшение показаний и исправный конденсатор может быть ошибочно забракован, а реальная неисправность не найдена. Фото старого варианта исполнения измерителя:

Решено было перенести схему с высокочастотной частью и питанием в отдельный блок в виде пинцета, а микроамперметр отдельно. Так как микроамперметр питается постоянным напряжением, то провода к нему не нужно скручивать и они могут быть любой длинны.

Для особо пугливых к трансформаторам, то предупрежу заранее, ничего мотать не придется, просто берутся готовые трансформаторы ТМС, со старых CRT мониторов, которые сейчас все выбрасывают (про трансы расскажу дальше).

Схема измерителя безупречно проста, и полностью соответствует цели, которая была поставлена в начале статьи.

Приведу структурную схему устройства для более понятного назначения каждого компонента:

Схема состоит из автоколебательного блокинг – генератора,

собранного на транзисторе VTI, выпаянном из серверной материнки:

Но можно и любой другой например аналог КТ3102 в smd корпусе.

Генератор выполнен по традиционной и хорошо зарекомендовавшей себя на практике схеме «индуктивной трехточки». Имеет эмиттерную RC-цепочку, задающую режим работы транзистора по постоянному току. Для создания обратной связи в генераторе от катушки индуктивности есть отвод (из-за того что трансы готовые, то он сделан от середины). Нестабильность работы генераторов на биполярных транзисторах обусловлена заметным шунтирующим влиянием самого транзистора на колебательный контур. При изменении температуры и/или напряжения питания свойства транзистора заметно изменяются, поэтому частота генерации незначительно меняется. Но нам для наших нужд данный момент не страшен.

Далее идет мост сопротивлений или Мост Уинстона (мост Уитстона, мостик Витстона) через развязывающий конденсатор (он же резонансный, входит в контур), устройство для измерения электрического сопротивления, предложенное в 1833 Самуэлем Хантером Кристи, и в 1843 году усовершенствованное Чарльзом Уитстоном. Принцип измерения основан на взаимной компенсации сопротивлений двух звеньев, одно из которых включает измеряемое сопротивление. В качестве индикатора обычно используется чувствительный гальванометр, показания которого должны быть равны нулю в момент равновесия моста. Работает как на постоянном токе, так и на переменном.

Далее идет согласующий трансформатор повышающий сопротивление и выходное напряжение для работы удвоителя и микроамперметра.

О трансформаторах.

В схеме используются трансформаторы типа ТМС (трансформатор межкаскадный строчный) используемый в CRT мониторах, коих великое множество пошло на разбор и детали.

Стоит он обычно около выходного строчного транзистора

Довольно часто он собран на Ш-образном железе. Он то нам и надо. Только вот у него по схеме включения нет отвода от середины. Нужно выбрать для ТР1 такой, у которого этот отвод есть, но вывод укорочен и не используется в самом мониторе. Его необходимо подпаять до нормальной длинны.

Для ТР2 можно ставить без выведенного отвода (таких большинство).

Наконечники пинцета выполнены из латунного клемника от счетчика электроэнергии, и заточены на наждаке.

При проверке конденсаторов, для лучшего контакта необходимо с усилием надавливать на наконечники, поэтому они сделаны с обратной стороны широкими, что бы было удобно нажимать пальцами, и не соскальзывал пинцет.

Некоторые фото проведенных измерений:

Установка в ноль проводится замыканием пинцета с усилием, для обеспечения хорошего контакта.

Шкалу не затирал, а просто дописал значения выше. Фото шкалы.

Настройка:

Заключается в установке режимов работы по постоянному току и устойчивому возбуждению на 100 кГц, а не на 2-3 мГц.

Для этого вместо R1, R2 впаиваем переменное сопротивление (только не проволочное) сопротивлением 4,7к или 10к. бегунок на базу, 1 конец на + 1,2 в, 2 конец на -1,2 вольта. Выставляем на середину. Замыкаем пинцет, (запаиваем проволочку). Подключаем микроамперметр. Резистор установки 0 в минимальное сопротивление. Включаем вместо включателя миллиамперметр на предел 200мА. далее вращая переменное сопротивление в сторону уменьшения части, которая относилась к R1 и смотрим за потребляемым током и отклонением микроамперметра. Показания будут расти, а затем падать, а ток потребления расти, а потом резко увеличится. Выставить такое положение когда показания почти на максимуме, но немного меньше, то есть не переходят за порог их уменьшения. Ток при этом примерно будет 50 — 70 мА. Теперь резисторы замерять и впаять постоянные. Далее настроим С2 по максимуму отклонения стрелки микроамперметра. Всё, далее настраиваем 0 и берем низкоомные сопротивления, и тарируем деления на шкале. Использовать магазин сопротивлений нельзя, также нельзя использовать проволочные сопротивления. Если нет микроамперметра на 50 мкА, то можно использовать на 100 мкА, но питание надо поднять до 2,4 вольт, (от двух аккумуляторов) и провести настройку на данное напряжение заново как написано выше.

Сигналы на эмиттере могут принимать самые причудливые формы. Но на выходе пинцета будет такой или похожий почти всегда.

Как видно амплитудное напряжение не превышает 0,2 вольт. Поэтому никакой полупроводник не откроется, и измерения можно проводить вполне безопасно.

Также было проведено испытание на устойчивость к заряженному от сеи конденсатору.

Была небольшая искра, потом измерение. Током не бьет, хотя держу руками контакты площадок. Диоды VD1, VD2 защищают вход схемы и ваши пальцы.

Желаю побольше отремонтированных вами устройств с помощью данного измерителя, и больше прибыли, а также больше свободного времени, которое поможет высвободить данный пинцетик!

Плату еще оптимизирую, и выложу на форум. (хотя она очень простая).

Описание устройства

В последнее время возрос интерес к такому параметру оксидных конденсаторов как эквивалент­ное последовательное сопротивление (ЭПС). Практика показывает, что оценка ЭПС конденсатора, при ремонте радиоаппаратуры, во многих случаях более информативна, чем измерение ёмкости или «про­звонка» стрелочным омметром. Поскольку величины ЭПС исправных конденсаторов составляют макси­мум единицы Ом, то измерение данного параметра вполне допустимо производить непосредственно в устройстве, без демонтажа конденсаторов, что, несомненно, является большим плюсом.

Принцип работы большинства конструкций основан на измерении падения напряжения доста­точно большой частоты на проверяемом конденсаторе. Условно считают, что в этом случае ёмкостное сопротивление конденсатора значительно меньше ЭПС и, стало быть, падение напряжения пропорцио­нально ЭПС. Однако, как хорошо показано в , процедура измерения действительного значения ЭПС с заданной погрешностью, несколько сложнее простого измерения напряжения на конденсаторе. Статья настоятельно рекомендуется к прочтению, для ясного представления о трудностях, возникающих при измерении ЭПС. Весьма интересен метод измерения ЭПС, предложенный в .

С другой стороны, в ремонтной практике важно не столько точное определение «абсолютного» зна­чения ЭПС, сколько примерное значение «ЭПС» данного конденсатора в сравнении с образцовым. В пользу данного соображения можно отнести тот факт, что значения ЭПС исправных конденсаторов на­ходятся в пределах единиц Ом для конденсаторов малой ёмкости (1-10 мкФ) и долей Ома для конденса­торов большей ёмкости. Поэтому, ограничив предел измерения ЭПС на уровне, скажем, 20 Ом, можно условно разбить шкалу на три сектора: «плохой — сомнительный — хороший». При этом явно высохшие или оборванные конденсаторы будут всегда попадать в «плохой сектор». Границы секторов определя­ются пробными измерениями некоторого количества «образцовых» конденсаторов.

Поскольку не требуется высокая точность измерений («одночастотный» метод не может обеспе­чить её в принципе), то на первый план выходят такие показатели измерителя как простота конструк­ции, малый потребляемый ток, хорошая повторяемость. Здесь нужно отметить статью . Соображения, изложенные в ней, представляются весьма разумными. Индикатор ЭПС, описываемый в статье , по­слу­жил прототипом проб­ника для измерения «ЭПС»:

Основные характеристики:

  • верхний предел измеряемого сопротивления — 20 Ом;
  • нижний предел измеряемой ёмкости — 1 мкФ;
  • потребляемый ток при разомкнутых щупах — не более 200 мкА;
  • потребляемый ток при замкнутых щупах — не более 6 мА;
  • частота генерации — 10…15 кГц.

Потребляемый ток при замкнутых щупах определяется, главным образом, током полного отклонения миллиамперметра PA1. Относительно низкая частота генерации позволяет реализовать «классиче­ский» вариант компоновки прибора, когда вся схема размещается в отдельном корпусе, а щупы «Cx» при­соединяются к ней проводами стандартной длины. При более высокой частоте , длина проводов ста­новится критичной, а работать со «щупом» внушительных размеров не представляется удобным.

Работа с прибором проста. Замкнув щупы «Cx», резистором R2 устанавливают стрелку миллиампер­метра на конечное деление шкалы. Поскольку в авторском варианте потенциометр R2 со­вмещён с выключателем S1, то включение прибора и установка нуля выполняется за одно движение. После этого можно приступать к измерениям.


Для того чтобы оценить величины ЭПС различных конденсаторов, нужно сделать серию измере­ний новых «образцовых» конденсаторов различных номиналов ёмкостей. Электролитические конденса­торы 1-10 мкФ полезно сравнить с такими же (по ёмкости) но неэлектролитами — К73, МБГЧ и т.д. По­сле этого оценка состояния конденсаторов не будет представлять никаких трудностей.

Детали и конструкция

Отправной точкой при сборке пробника является выбор миллиамперметра (или микроампер­метра) PA1. Если будет использоваться микроамперметр с током полного отклонения порядка 50 мкА, то транзистор VT2 вполне можно исключить, используя в качестве детектора диод типа КД522Б. В автор­ском варианте использован миллиамперметр М325 с достаточно большим током полного отклонения — 5 мА (Rвнут ~ 95 Ом):Данный миллиамперметр выбран из-за внушительных размеров корпуса, бол­ьшого угла отклонения стрелки и необычного внешнего вида. Внутри корпуса свободно размести­лись:

  • элемент питания типоразмера «D» (отечественный «373»);
  • потенциометр с выключателем СП3-10 (как в старой радиоаппаратуре);
  • плата с элементами схемы.

Поскольку со свободным местом в корпусе миллиамперметра трудностей не возникало, то использо­ваны «крупногабаритные» конденсаторы:

  • C2, C3, C4, C5 — К73;
  • C1 — К71.

Катушка L1 намотана на кольце К10х4х2 из феррита марки М2000НМ и содержит 50-60 витков про­вода ПЭВ-2 диаметром 0,3…0,5 мм.

Транзисторы VT1, VT2 можно заменить другими, с аналогичными параметрами.

Наладка прибора

Так как параметры применяемого миллиамперметра, скорее всего, будут отличаться от описывае­мого в статье, то ёмкость конденсатора C4 придётся подобрать опытным путём. При пер­вых запусках пробника его рекомендуется отключить.

Для начала необходимо убедиться в том, что генератор на транзисторе VT1 работает устойчиво при различных положениях движка R1 и активном сопротивлении между выводами «Cx» — 0…20 Ом.

Для этого замыкают накоротко выводы «Cx», устанавливают движок R1 в левое по схеме положение и включают питание. Плавно вращая движок R1, наблюдают осциллографом возникновение и увеличение амплитуды колебаний на эмиттере VT1. Максимальная амплитуда колебаний должна составлять 600-700 мВ. При дальнейшем вращении R1 амплитуда колебаний уменьшается. Частота колебаний должна быть порядка 10-15 кГц.

Установив резистором R1 максимальную амплитуду колебаний, подключают к выводам «Cx» рези­сторы величиной от 1 до 20 Ом (удобнее всего, использовать магазин сопротивлений) и наблюдают уменьшение амплитуды колебаний. Колебания при любом значении резистора должны быть устойчи­выми. Если это не так (маловероятный случай), то следует заменить транзистор VT1.

Далее размыкают выводы «Cx» и устанавливают движок резистора в левое по схеме положение. К выводу базы VT2 подключают вольтметр (относительно «земли»). Плавно вращая R1, наблюдают уве­личение постоянного напряжения. При величине напряжения порядка 400 мВ начнёт открываться тран­зистор VT2, что обнаруживается по отклонению стрелки миллиамперметра PA1. Положение резистора R1 соответствующее началу отклонения стрелки PA1 назовём граничным — «Rгр». Диапазон изменения R1 при работе с прибором — от левого по схеме до Rгр.

При отключенном конденсаторе С4 и замкнутых выводах «Cx» эпюра напряжения на выводе эмит­тера VT2 будет иметь вид однополупериодного выпрямления. При вращении R1 должна меняется ам­плитуда колебаний и угол отсечки тока.

Теперь нужно определиться с отклонением стрелки PA1. Идеально, если при максимальной ампли­туде колебаний на эмиттере VT1 ток через PA1 на 30 % больше тока полного отклонения стрелки, для компенсации разряда источника питания. Если стрелка «не дотягивает» до конечного деления шкалы, следует сгладить пульсации подключением конденсатора C4. Если же наоборот, чувствительность слишком высока, то последовательно с PA1 нужно включить гасящий резистор.

Последним этапом является оцифровка шкалы пробника. Процедура очень простая. Подключая к выводам «Cx» резисторы известных номиналов, отмечают положение стрелки. После чего изготавли­вают шкалу в любом графическом редакторе.

Можно поступить иначе. Подбирать значение резистора до совпадения стрелки с имеющимися на шкале делениями. Плюс этого метода в том, что «родную» шкалу миллиамперметра можно отсканиро­вать, а подставить необходимые значения в полученный рисунок гораздо проще. Ми­нус метода — зна­чения на шкале, скорее всего, будут дробными.

Олег Иванов

Экономичный измеритель ESR и емкости конденсаторов с усиленной защитой

Измеритель ESR один из самых востребованных приборов для любого радиолюбителя, а особенно, для профессионалов, занимающихся ремонтом разного рода радиотехники. В радиолюбительской литературе опубликовано много вариантов таких измерителей. Так же, их можно купить относительно недорого из Китая, откуда я и заказал себе прибор, который благополучно сгорел при подключении заряженного всего до 10В конденсатора. Анализ схемы этого и других подобных приборов показал их главный недостаток – отсутствие либо недостаточность защиты от подключения ко входу прибора заряженного конденсатора. Этот факт направил меня на идею создания более совершенного варианта подобного прибора. При этом, основные требуемые качества для себя определил как надежность, автономность и низкое энергопотребление.

Основные возможности описываемого прибора: измерение емкости и ESR конденсаторов без выпаивания из схемы; питание от литий-ионной батареи от сотового телефона с полным ее обслуживанием (здесь надо отметить, что экономичность прибора позволяет питать его и от обычных батареек – щелочных элементов типа ААА может хватить на полгода работы при средней интенсивности использования); малый потребляемый ток в рабочем режиме и переход в спящий режим с экстремально малым потреблением; достаточно совершенная защита от подключения заряженного конденсатора; одновременная индикация как емкости, так и эквивалентного последовательного сопротивления конденсатора либо сопротивления резистора. Прибор позволяет проверять конденсаторы не выпаивая, практически, в 100% случаев. Подаваемое на конденсатор при измерении напряжение не превышает 0.1 В, из-за чего все p-n переходы микросхем, транзисторов и т.д., включая германиевых, остаются закрытыми и не влияют на измерения. На показания ESR исправного конденсатора почти не влияют даже припаянные непосредственно параллельно измеряемой детали керамические конденсаторы много меньшей емкости, а так же резисторы с сопротивлением даже ниже 100 Ом, вплоть до 20 Ом!

Технические характеристики описываемого ESR-измерителя (С ОУ AD8032A):

Следует отметить, что при измерении конденсаторов с ESR более 60 Ом погрешность измерения емкости возрастает. То же можно сказать о погрешности измерения ESR для очень малых емкостей.

Рассмотрим принципиальную схему устройства.

Основным элементом схемы является микроконтроллер (МК) PIC16F873A, который тактируется от кварцевого генератора с внешними элементами X1, C9 и C10. Питание 3.3 В на МК подается с LDO (Low Drop Out) стабилизатора DA2 типа XC6206P33, который характеризуется экстремально низкими током потребления (1 мкА) и минимальным падением напряжения.

Индикация осуществляется посредством четырехразрядного светодиодного индикатора красного цвета свечения, сегментные выводы которого подключены к порту B МК, а выводы разрядов к выводам МК RC4-RC7. Здесь применена посегментная динамическая индикация (ДИ) – в каждый момент времени опрашивается только один сегмент (по кругу все за 32 цикла). Такой способ ДИ позволил отказаться как от разрядных ключей, так и от гасящих резисторов в цепях сегментов (этот способ решил попробовать после интересной дискуссии с пользователем vintik в комментариях к этой моей статье). И это включение вполне корректно – мои замеры с помощью осциллографа импульсов тока показали: ее (тока) значения (при напряжении питания 3.3 В) составляют не более12 мА. Что, впрочем, вполне согласуется с графиками зависимости выходных токов и напряжений портов МК для питания 3.3В из datasheet на данный МК.

В данной схеме тип индикатора определяется автоматически, для чего при включении к сегментам подключаются внутренние подтягивающие резисторы переключенного на вход порта B МК. Разрядные же выводы соединяются с корпусом выходами RC4-RC7 МК. Сигнал с одного из сегментов подается на вход АЦП AN3 и по значению напряжения делается вывод о типе индикатора, ОА или ОК. Порт RA2, в данном случае переключен на вход и не влияет на измерение. Так как МК контролирует наличие на входе AN3 более 3.2В (в случае индикатора с ОА), на процесс не влияет так же микросхема DA3 TL431A, подключенная катодом к батарее питания (даже при токе 0.1 мА, на ней падает не менее 1.8В, то есть эта цепь сможет обеспечить на AN3 не более 2.8В). Сразу после определения типа индикатора, порт RA3 переводится на выход и притягивается к корпусу, обеспечивая необходимый ток через DA3, а по входу AN2 периодически измеряются либо напряжение батареи питания через резистор R20, либо наличие напряжения зарядки, за вычетом 2.5В падения на DA3. Почему TL431, а не просто резистивный делитель? Да потому, что в таком случае, через этот делитель в спящем режиме неминуемо будет утечка тока батареи, но об этом ниже… Собственно, ДИ организована в прерываниях от таймера TMR1 с интервалом 512 мкс. Частота опроса индикатора – 1000/(0.512*32), примерно равна 61Гц. Яркость индикатора, несмотря на небольшой средний ток через сегмент, вполне достаточна и комфортна.

Система индикации организована в приборе так, что на экране постоянно, с интервалом 0.5 сек., сменяются два значения из четырех знаков, как правило, емкость и сопротивление. При выводе служебных сообщений эти значения – просто две «строки» сообщения. Попеременный вывод этих значений производится в вышеупомянутых прерываниях, а основная программа просто «кладет» нужные данные в одну из двух «ячеек».

В данном приборе применяется способ измерения ESR и емкости путем заряда конденсатора стабильным током. Для упрощения схемы в качестве источника тока используется простой резистор. Ток зарядки определяется напряжением питания МК (3.3 В) за вычетом напряжения на конденсаторе, которое в процессе зарядки не превышает 0.1 В. Поэтому зарядный ток меняется незначительно, а погрешность, вызванная этим изменением, корректируется программно. Подключаемые к 3.3В посредством портов МК резисторы R11, R10+R15 и R12 обеспечивают соответственно 10 мА, 1 мА и 0.1 мА.

В данном случае, последовательно с ними включен R1 и сопротивление канала открытого верхнего ключа порта МК (около 110 Ом), чье влияние для токов 10 и 1 мА корректируется изменением номиналов соответствующих резисторов. Для R11 это влияние весьма существенно и, поэтому, эта нестабильность корректируется в процессе программной калибровки конкретного прибора.

Система защиты прибора от подключения заряженного конденсатора состоит из элементов R1, VD1, VD2, R2, R3, VD3, R6. Цепочка из пятиваттного резистора R1 и мощных диодов VD1, VD2 защищает транзистор VT1 и порты RC0, RC1, RC3 МК, а так же быстро поглощает энергию заряда, разгружая другие элементы защиты. Цепь R3, VD3, R6 защищает вход МК AN0 и неинвертирующий вход операционного усилителя (ОУ) DA1.1, используемого для усиления очень низких напряжений с измеряемого конденсатора (от десятых долей мВ). Работу системы защиты прибора наглядно можно посмотреть на видео ниже (показано подключение к щупам прибора конденсатора 150 мкФ, заряженного напряжением 325 В). Система защиты позволяет защитить прибор от практически любого заряженного конденсатора, но тут есть опасность «расслабиться» и подключить прибор к не обесточенному ремонтируемому устройству, что может плачевно закончиться как для прибора, так и для этого устройства. Да, и вообще, не стоит брать за привычку разряжать прибором конденсаторы – он для этого не предназначен!

Для корректной работы примененного ОУ (ниже на выборе ОУ остановимся подробнее), ее напряжение питания должно быть, как минимум, на 1.5 В больше напряжения питания МК. Поэтому, питание на ОУ подается с цепи удвоения напряжения, состоящей из элементов VD4, VD5, C2, C8, R16, VT2, на которую подается меандр частотой 4кГц непосредственно с ШИМ выхода МК. Цепь вполне работоспособна, так как ток потребления ОУ составляет всего около 1 мА. Транзистор VT2 служит для исключения утечки тока в спящем режиме, а R16 ограничивает начальный ток заряда C8. Применение диодов Шоттки позволяет довести напряжение питания ОУ до вполне достаточных 5.8 — 6 Вольт. Цепь R2, R5 создает положительное смещение на ОУ для устранения нелинейности при измерении малых напряжений, свойственной данному ОУ, о чем подробнее сказано в другой моей статье. Кроме того, слабый ток через R5 создает необходимый потенциал на входе прибора в режиме ожидания. Конденсатор C4 устраняет возбуждение ОУ при измерении резисторов, что без этого конденсатора проявляется как ложное определение резистора как конденсатор большой емкости. C1 улучшает стабильность работы в режиме ожидания.

Процесс измерения ESR наглядно иллюстрирует график:

Конденсатор разряжается через открытый транзистор VT1 до напряжения не более 50 мВ. Затем, производится измерение начального напряжения V1. Далее, конденсатор заряжается током 10 мА дважды по 26 мкс, измеряя после каждого интервала значения напряжений V2 и V3. В случае, если значение V3 превышает некоторый предел, конденсатор разряжается и те же операции производятся при токе 1 мА и, если понадобится, 0.1 мА. В том случае, когда V3 в пределах нормы, вычисляется напряжение, обусловленное протеканием зарядного тока через эквивалентное последовательное сопротивление конденсатора (по графику – Ur) по формуле Ur = 2*V2 – V3 – V1. Для коэффициента усиления ОУ, равного 32.23, значение АЦП МК оказывается численно равным значению искомого сопротивления, выраженному в Ом/100, Ом/10 или в Ом, соответственно для токов 10 мА, 1 мА и 0.1 мА. Остается только перевести в десятичный формат и поставить децимальную точку в зависимости от выбранного тока. Данное усиление ОУ обеспечивается номиналами резисторов R7 – R9, указанными на схеме. Они, а так же R10 и R12 должны быть с допуском не более ±1%. Допустимо некоторое изменение их номиналов с сохранением неизменности соотношения R9*(R7+R8)/(R7*R8). В случае, если ко входу прибора подключен резистор , тот же алгоритм дает его сопротивление (0 – 700 Ом).

Далее, для вычисления емкости конденсатора, продолжается его заряд использовавшимся для вычисления ESR током, импульсами в 26 мкс, но измерения производятся в паузах, в отсутствии тока. И так до достижения вышеупомянутого некоего предельного напряжения (около 80 мВ) либо до подачи 4000 импульсов. Емкость вычисляется исходя из последнего корректно измеренного напряжения, начального напряжения и количества импульсов. Разумеется, в процессе измерения принимаются меры для исключения конфликта между описанным алгоритмом и прерываниями на индикацию.

Транзистор VT1 и резистор R4 кроме разряда конденсатора, также используются при калибровке прибора. В этом режиме, при открытом транзисторе через резистор R4 протекает измерительный ток 10 мА (через R11 и порт RC0 МК) и прибор, измерив его сопротивление как эталонное, устанавливает в соответствии с ним корректировочный коэффициент. Программно вносится поправка на «выпадающий» из измерительной цепи R1 и ненулевое сопротивление открытого канала VT1, которое принимается равным 40 мОм. При этом, калибровка с точностью в ±2% обеспечивается для значений этого параметра используемого транзистора в пределах 0 – 80 мОм. Выбор такого транзистора не вызывает затруднений. Резистор R4 желательно брать с допуском не более ±0.5%, в крайнем случае – ±1%.

Элементы VT3, DA3, R19 — R23 образуют схему контроля и зарядки батареи питания. Зарядка осуществляется через цепь VT3, R20. Ток зарядки определяется резистором R20 и составляет 200 – 300 мА. Напряжение зарядного устройства 5 В гораздо выше напряжения питания МК, поэтому, для управления ключом VT3 использован порт RA4 с открытым стоком. Для измерения напряжения батареи питания ключ закрывается, а для контроля наличия подключенного ЗУ – открывается. При наличии подключенного ЗУ, МК открывает VT3 и начинается зарядка. Периодически МК контролирует напряжение батареи, закрывая на время ключ. Как только напряжение батареи достигнет 4.15 В, зарядка прекращается и возобновляется при снижении его до 4.05 В.

В спящем режиме на сегменты и разряды индикатора подается высокий уровень, что обесточивает индикатор. Так же высокий уровень устанавливается на портах МК RA2 и RA3, что закрывает VT2, VT3 и DA3. Если бы вместо DA3 был просто резистор, из-за разницы напряжений питания МК и батареи через этот резистор неминуемо была бы утечка тока даже при высоком на нем уровне, через внутренний защитный диод порта МК. Из спящего режима МК выходит по прерыванию от таймера WDT, после чего прибор переходит в рабочий режим в случае неразомкнутых щупов или подключенного напряжения подзарядки. В противном случае, устройство «засыпает» обратно и так далее. Интервал прерываний WDT выбран примерно 150 мс. Наличие включенного таймера WDT, кроме того, позволяет обойтись без кнопки сброса при отсутствии выключателя питания.

Все детали устройства, кроме батареи питания, размещены на печатной плате размерами 95мм на 55мм из фольгированного стеклотекстолита с односторонней металлизацией.

Применены как обычные, так и SMD компоненты. Микроконтроллер установлен на разъемной колодке. Его можно заменить на PIC16F876A. Индикатор можно заменить на FYQ3641AH, а так же, практически, любой подобных размеров и красного цвета свечения как с ОА, так и с ОК. DA3 допустимо применить типа TL431, но тогда несколько снизится точность измерения напряжения батареи BAT1. Последнюю обязательно нужно брать со встроенной схемой защиты. Емкость его здесь практически не имеет значения. Даже аккумулятора в 100 мА/ч хватит до подзарядки на 2-3 недели достаточно интенсивного использования. В случае применения для питания прибора трех элементов ААА, детали VT3, R21, R23 и разъем microUSB можно не устанавливать, но резистор R20 обязателен для измерения напряжения батареи. Он, кстати, во время зарядки может прилично нагреться, поэтому, надо проследить, чтобы он при установке физически не касался индикатора. В качестве DA2 подойдет NCP551SN33, но с изменением рисунка платы. MOSFET транзисторы VT2 и VT3 можно заменить транзисторами типа IRLML6401, а VT1 – типа AO4404, AO4406 и даже IRLML2502 (на плате для него предусмотрено место). Диоды VD4, VD5 можно заменить на BAT42 или BAT43 . В качестве VD1, VD2 подойдут HER506 – HER508. HER501 – HER505 менее предпочтительны из-за меньшего прямого падения напряжения, что при токе через них (в режиме ожидания) в 1 мкА может быть критично. Стабилитрон VD3 – на напряжение 3.3 В и мощность 1 – 1.5 Вт. Разъем S1 – двухконтактная винтовая колодка.

Особо следует остановиться на выборе ОУ DA1. Если важно полное соответствие характеристик прибора заявленным выше, следует применить более дорогой AD8032A с той же распиновкой либо AD8031A с изменением рисунка платы. С ОУ LM358P погрешность прибора при измерении ESR емкостей до 4.7 мкФ больше (занижение ESR) из-за недостатка быстродействия. Кроме того, возможно, его придется подобрать из нескольких экземпляров (с буквами P и N). Без подбора хорошо работает MCP602 (распиновка та же) при тех же примерно параметрах прибора, что и с LM358P . Для возможности оперативной замены, ОУ следует установить через контактную колодку.

Как уже упоминалось выше, резисторы R4, R7, R9, R10 и R12 нужно брать с допуском не более ±1%. В крайнем случае, их можно отобрать из экземпляров с допуском ±5%, подбирая с точностью не менее ±0.5% омметром с классом точности не хуже 0.5%. Остальные резисторы – с допуском ±5%. Все SMD конденсаторы – типоразмера 1206, а резисторы – 0805. C1 — на напряжение не менее 630 вольт.

Плата с припаянными деталями и аккумулятор размещаются в готовом пластмассовом корпусе с внешними размерами 100х60х25 мм, ранее приобретенном в Китае. В нем проделаны отверстия под разъем зарядки и под провода к щупам напротив входной винтовой колодки. Так же, напротив индикатора прорезано прямоугольное окно , которое заклеено прозрачным оргстеклом красного цвета. Входные щупы изготовлены из кусков гвоздей и секций винтового разъема, применяемого в электрике.

Ниже привожу фотографии платы и внешнего вида прибора (на плате пришлось сделать некоторые корректировки, которые, конечно же, учтены в чертежах плат).

Программа для МК написана на языке Си и оттранслирована в среде MikroC for PIC.

В приложенном архиве: проект и код в MikroC, плата в формате LAY, Proteus — модель, а также файлы прошивок для PIC16F873A и PIC16F876A (как оказалось, при использовании прошивки от 873а для PIC16F876A, некорректно работает запись в EEPROM).

Устройство не требует наладки и начинает работать сразу, при отсутствии ошибок, конечно. При применении деталей с указанными допусками, заявленная погрешность обеспечивается автоматически, однако, необходимо произвести программную калибровку прибора.

Описание работы прибора

РЕЖИМ ОЖИДАНИЯ. При неподключенных щупах прибор переходит в режим ожидания и на экране попеременно загораются средние сегменты 2-го и 3-го разрядов. В этом режиме, через 8 секунд и далее, каждые 16 с, в течении 2 с индицируется напряжение батареи питания в виде “bAtt”+”uX.XX” (здесь и далее запись вида “XXXX”+”YYYY” означает попеременную индикацию “XXXX” и “YYYY” с интервалом 0.5 с), где Х.ХХ – напряжение аккумулятора. Если к прибору ничего не подключено в течении 60 с, он переходит в спящий режим (выключается) с полным гашением индикатора. В таком состоянии прибор может находиться сколь угодно долго, пока щупы не будут замкнуты между собой либо не будет к ним подключен измеряемый элемент.

РЕЖИМ ОЖИДАНИЯ+ПОДКЛЮЧЕНО ЗУ. Если подключено ЗУ, индикация в режиме ожидания меняется (индикация меняется с задержкой, только в момент после отображения напряжения питания – особенность конструкции). На экран, в данном случае, выводится стилизованное изображение наполняющегося сосуда, размер которого зависит от степени зарядки аккумулятора.

С данного режима перехода в спящий режим не происходит.

РЕЖИМ ОЖИДАНИЯ+РАЗРЯЖЕННАЯ БАТАРЕЯ. Если напряжение батареи питания менее 3.6 В, слегка меняется первая индикация напряжения батареи через 8 с после перехода в режим ожидания – “bat.L”+”uX.XX”, а сразу после этого прибор «засыпает», то есть через 10, а не 60 секунд. При напряжении батареи менее 3.3 В, прибор выключается и включается только после подключения ЗУ.

ИЗМЕРЕНИЕ КОНДЕНСАТОРА. При подключении к щупам измеряемого конденсатора, на экране будут выводиться данные типа “cXX.X”+”rX.XX” (собственно, емкость и сопротивление). Первая часть может принимать следующие другие значения: “cXXX” – емкость 1 – 999 мкФ; “XXXX” – емкость 1000 – 9999 мкФ; “F.XXX” – емкость 0.01 – 0.999 Ф; “F.99ˉ” – емкость >0.999 Ф. Вторая часть может принимать следующие другие значения: “rXX.X” – при измерении применялся второй предел тока – 1 мА; “rXXX” — при измерении применялся третий предел тока – 0.1 мА. Все численные значения второй части означают сопротивление в Ом-ах. При слишком малой емкости или слишком большом сопротивлении выводится “c __”+”r99ˉ”.

ИЗМЕРЕНИЕ РЕЗИСТОРА. При подключении к щупам резистора, на экране будут выводиться данные типа “rES_”+”rX.XX”. Другие значения второй части аналогичны предыдущему случаю.

КАЛИБРОВКА. Если держать щупы замкнутыми (либо с подключенным резистором) непрерывно в течении 30 сек, то прибор перейдет в режим калибровки. Высвечивается две секунды “CALI”+”CALI“ (что означает несменяемую надпись), затем, приглашение разомкнуть щупы “OPEn”+”Prob” (Open probes). Если после этого не разомкнуть щупы в течении 10 с, происходит аварийный выход из режима с выводом “CALI”+”Err_”. Если же вовремя разомкнуть щупы, то через 3 с прибор предложит замкнуть щупы: “CLOS”+”Prob” (Close probes). Опять же, не позднее 10 с надо надежно замкнуть щупы прибора. После этого калибровка корректно закончена и выводится “CALI”+End_”. В процессе калибровки во время размыкания щупов происходит калибровка первого предела тока (10 мА), а во время замыкания – вычисляется собственное сопротивление проводов и щупов, которое потом будет вычитаться от измеренного значения ESR/R. При вычислении сопротивления щупов, производится десятикратное измерение с интервалом в 50мс и за результат принимается минимальное из этих значений. Если на запрос «CLOS»+»Prob» не замыкать щупы, их сопротивление принимается равным нулю, то есть не учитывается. Результат калибровки сохраняется в EEPROM (энергонезависимой памяти) и не теряется даже при отключении батареи питания.

ИЗМЕРЕНИЕ ИОНИСТОРОВ. Особенность возникает при подключении к прибору заряженного ионистора. Предположим, к прибору подключен ионистор емкостью 0.47 Ф, заряженный до 4 В (не забываем про предельную энергию в 10 Дж!). Разряд его прибором до требуемых для начала измерения 50мВ займет примерно 10 с! В это время прибор информирует пользователя о процессе разряда ионистора: “ion_”+”Uˉ-_”. Однако, здесь есть один нюанс: прибор сможет определить подключенный заряженный ионистор только если его положительный вывод соединен с верхним по схеме контактом входного разъема S1, а отрицательный – с нижним. В противном случае, прибор определит его как резистор с нулевым сопротивлением. При этом, все равно, примерно через 15 — 20 с ионистор разрядится и прибор измерит его параметры. Это единственный случай, когда для устройства имеет значение полярность подключения щупов, хотя корректная работа прибора сохраняется в любом случае.

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество Примечание Магазин Мой блокнот
DD1 МК PIC 8-бит PIC16F873 1 PIC16F873A, PIC16F876A Поиск в Utsource В блокнот
DA1 ОУ MCP602 1 AD8032A, LM358P Поиск в Utsource В блокнот
DA2 LDO стабилизатор XC6206P331MR 1 XC6206P33MR Поиск в Utsource В блокнот
DA3 ИС источника опорного напряжения TL431A 1 Поиск в Utsource В блокнот
HL1 Индикатор FYQ3641BH 1 FYQ3641AH Поиск в Utsource В блокнот
VT1 MOSFET-транзистор IRF7413 1 IRLML2502 Поиск в Utsource В блокнот
VT2, VT3 MOSFET-транзистор AO3401 2 IRLML6401 Поиск в Utsource В блокнот
VD1, VD2 Выпрямительный диод HER508 2 HER507 Поиск в Utsource В блокнот
VD3 Сабилитрон 1N4728 1 3,3 V Поиск в Utsource В блокнот
VD4, VD5 Диод Шоттки 1N5817 2 BAT42 Поиск в Utsource В блокнот
X1 Кварцевый резонатор 16 MHz 1 Поиск в Utsource В блокнот
C1 Конденсатор 1500 пФ 630 В 1 Поиск в Utsource В блокнот
C2, C8 Электролитический конденсатор 47 мкФ 10В 2 Поиск в Utsource В блокнот
C3, C6, C7 Конденсатор 1 мкФ 3 1206 Поиск в Utsource В блокнот
C4 Конденсатор 150 пФ 1 Поиск в Utsource В блокнот
C5 Электролитический конденсатор 220 мкФ 10В 1 Поиск в Utsource В блокнот
C9, C10 Конденсатор 22 пФ 5 Поиск в Utsource В блокнот
R1 Резистор 3.3 Ом 5 Вт 1 Поиск в Utsource В блокнот
R2 Резистор 150 Ом 1 Поиск в Utsource В блокнот
R3 Резистор 680 Ом 2 Вт 1 Поиск в Utsource В блокнот
R4 Резистор 2 Ом 1 Вт 1 0.5 % Поиск в Utsource В блокнот
R5 Резистор 270 кОм 0.5 Вт 1 Поиск в Utsource В блокнот
R6 Резистор 300 Ом 1 0805 Поиск в Utsource В блокнот
R7 Резистор 1 кОм 1 0.5 % Поиск в Utsource В блокнот
R8 Резистор 24 кОм 1 Поиск в Utsource В блокнот
R9 Резистор 30 кОм 1 0.5% Поиск в Utsource В блокнот
R10 Резистор 3 кОм 1 0.5% Поиск в Utsource В блокнот
R11 Резистор 220 Ом 1 Поиск в Utsource В блокнот
R12 Резистор 33 кОм 1 0.5 % Поиск в Utsource В блокнот
R13 Резистор 1 кОм 1 Поиск в Utsource В блокнот
R14 Резистор 470 Ом 1 0805 Поиск в Utsource В блокнот
R15 Резистор 180 Ом 1 Поиск в Utsource В блокнот
R16 Резистор 75 Ом 1 0805 Поиск в Utsource В блокнот
R17 Резистор 10 кОм 1 Поиск в Utsource В блокнот
R18, R19 Резистор 1 кОм 2 0805 Поиск в Utsource В блокнот
R20 Резистор 5.6 Ом 2 Вт 1 Поиск в Utsource В блокнот
R21 Резистор 470 Ом 1 Поиск в Utsource В блокнот
R22 Резистор 3.6 кОм 1 0805 Поиск в Utsource В блокнот
R23 Резистор 4.7 кОм 1 0805 Поиск в Utsource В блокнот
S1 Винтовая колодка 2-конт. 5мм 1 Поиск в Utsource В блокнот
Разъем microUSB 1 Поиск в Utsource В блокнот
Добавить все

Прикрепленные файлы:

admin

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Наверх