Μετρητής πυκνωτή esr χρησιμοποιώντας παλμογράφο

Οι πυκνωτές φαίνονται εντάξει μέχρι να φτάσετε στο σημείο όπου μια τροφοδοσία αποτύχει ή αρνείται να λειτουργεί καλύτερα. Και αν το πρόβλημα είναι ο θόρυβος, υπάρχει μια απλή διόρθωση, προσθέτετε περισσότερους πυκνωτές. Αλλά αυτό δεν το λύνει. Τι θα μπορούσε να είναι λάθος;

Το πρόβλημα προκύπτει από την απλή υπόθεση ότι οι πυκνωτές (σε μεγάλο βαθμό) είναι «ιδανικές» συσκευές, ενώ στην πραγματικότητα δεν είναι. Αυτά τα ανεπιθύμητα αποτελέσματα οφείλονται σε κάτι που ονομάζεται εσωτερική αντίσταση ή Equivalent Series Resistance (ESR). Οι πυκνωτές έχουν πεπερασμένη εσωτερική αντίσταση λόγω των υλικών που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή τους. Έχουμε εξηγήσει τα ESR και ESL σε πυκνωτές λεπτομερώς στο προηγούμενο άρθρο.

Διαφορετικοί τύποι πυκνωτών έχουν διαφορετικά εύρη ESR. Για παράδειγμα, οι ηλεκτρολυτικοί πυκνωτές γενικά έχουν υψηλότερα ESR από τους κεραμικούς πυκνωτές. Για πολλές εφαρμογές, καθίσταται σημαντικό να μετρηθεί η εσωτερική αντίσταση των πυκνωτών. Και σήμερα σε αυτό το άρθρο θα φτιάξουμε έναν μετρητή ESR και θα μάθουμε πώς να μετράμε το ESR του πυκνωτή χρησιμοποιώντας 555 Timer IC και Transistors.

Μέτρηση πυκνωτή ESR

Στην αρχή το ESR Measurement μπορεί να φαίνεται εύκολο έργο

Η αντίσταση μπορεί εύκολα να προσδιοριστεί εφαρμόζοντας ένα σταθερό ρεύμα και μετρώντας την πτώση τάσης σε όλη τη συσκευή υπό δοκιμή.

Τι γίνεται αν εφαρμόσουμε ένα σταθερό ρεύμα σε έναν πυκνωτή; Η τάση αυξάνεται γραμμικά και εγκαθίσταται σε μια τιμή που καθορίζεται από την τάση τροφοδοσίας, η οποία (για τους σκοπούς μας) είναι άχρηστη.

Σε αυτό το σημείο είναι καιρός να επιστρέψουμε σε κάτι που μάθαμε στο σχολείο - «Οι πυκνωτές μπλοκάρουν DC και περνούν AC»

Αφού καταλήξουμε σε μερικά συμπεράσματα απλοποίησης, καταλαβαίνουμε ότι οι πυκνωτές είναι βασικά βραχυκύκλωμα σε υψηλές συχνότητες και το χωρητικό μέρος «βραχυκυκλώνεται» από το κύκλωμα και όλη η τάση πέφτει κατά μήκος της εσωτερικής αντίστασης.

Το πλεονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι ότι δεν χρειάζεται καν να γνωρίζουμε το ρεύμα εάν γνωρίζουμε την εσωτερική αντίσταση της πηγής σήματος που χρησιμοποιείται, γιατί τώρα το ESR και η εσωτερική αντίσταση (της πηγής) σχηματίζουν ένα διαχωριστικό τάσης, η αναλογία Οι αντιστάσεις είναι ο λόγος των πτώσεων τάσης και γνωρίζοντας τρεις μπορούμε εύκολα να προσδιορίσουμε το άλλο.

Χρησιμοποιείται παλμοσκόπιο για τη μέτρηση των κυματομορφών στην είσοδο και στον πυκνωτή.

Λίστα ανταλλακτικών

Για τον ταλαντωτή:

1. 555 χρονοδιακόπτης - τόσο το CMOS όσο και το διπολικό θα λειτουργούν καλά, αλλά το CMOS συνιστάται για υψηλές συχνότητες

2. Ποτενσιόμετρο 100K - χρησιμοποιείται για συντονισμό συχνότητας

3. Πυκνωτής 1nF - χρονισμός

4. Κεραμικός πυκνωτής 10uF - αποσύνδεση

Το στάδιο ισχύος:

1. Διπολικό τρανζίστορ BC548 NPN

2. Διπολικό τρανζίστορ BC558 PNP

Μια γρήγορη σημείωση για την επιλογή των τρανζίστορ - οποιοδήποτε μικρό τρανζίστορ σήματος με υψηλό κέρδος (300 και άνω) και κάπως μεγάλο ρεύμα (50mA +) θα λειτουργήσει καλά.

3. 560Ω αντίσταση βάσης

4. 47Ω αντίσταση εξόδου - αυτό μπορεί να είναι οτιδήποτε από 10Ω έως 100Ω.

Διάγραμμα κυκλώματος

Ακολουθεί το διάγραμμα κυκλώματος για αυτό το κύκλωμα ESR Capacitor Tester -

Αυτό το κύκλωμα μετρητή ESR μπορεί να χωριστεί σε δύο ενότητες, το χρονόμετρο 555 και το στάδιο εξόδου.

1. Ο ταλαντωτής 555:

Το κύκλωμα 555 είναι ένας συμβατικός ασυναρμολογημένος πολυ-δονητής που εκπέμπει ένα τετραγωνικό κύμα με συχνότητα μερικών εκατοντάδων κιλοhertz. Σε αυτήν τη συχνότητα, σχεδόν όλοι οι πυκνωτές ενεργούν σαν βραχυκύκλωμα. Το δοχείο 100K επιτρέπει το συντονισμό συχνότητας να έχει τη χαμηλότερη δυνατή τάση στο καπάκι.

2. Το στάδιο ισχύος:

Αυτό είναι μια λύση σε ένα άλλο πρόβλημα. Θα μπορούσαμε να συνδέσουμε απευθείας τον πυκνωτή στην έξοδο του χρονοδιακόπτη 555, αλλά τότε θα πρέπει να γνωρίζουμε με ακρίβεια την αντίσταση εξόδου.

Για να εξαλειφθεί αυτό, χρησιμοποιείται ένα στάδιο εξόδου push-pull με αντίσταση σειράς. Η αντίσταση παρέχει την αντίσταση εξόδου.

Δείτε πώς φαίνεται το πλήρες υλικό αυτού του κυκλώματος μετρητή ESR:

Υπολογισμός ESR του πυκνωτή

Από την εξίσωση διαχωριστή τάσης, προκύπτουμε τον ακόλουθο τύπο:

ESR = (V _CAP • R _OUTPUT) / (V _OUTPUT - V _CAP)

Όπου το ESR είναι η εσωτερική αντίσταση του πυκνωτή, το V _CAP είναι το σήμα κατά μήκος του πυκνωτή (μετριέται στον κόμβο CAP +), το R _OUTPUT είναι η αντίσταση εξόδου του σταδίου ισχύος (εδώ, 47 Ohms) και το V _OUTPUT είναι η τάση σήματος εξόδου ως μετρηθεί στο σημείο Α του κυκλώματος.

Κατά τη χρήση αυτού του κυκλώματος, συνιστάται να ρυθμίσετε τον ανιχνευτή εύρους σε 1X για να αυξήσετε την ευαισθησία και να μειώσετε το εύρος ζώνης για να απαλλαγείτε από τον θόρυβο, προκειμένου να κάνετε μια ακριβή μέτρηση.

Κατ 'αρχάς, η τάση κορυφής προς κορυφή μετριέται στο σημείο Α, μπροστά από την αντίσταση και σημειώνεται. Στη συνέχεια, ο πυκνωτής είναι συνδεδεμένος. Κάντε μεγέθυνση έως ότου δείτε ένα τετράγωνο κύμα. Περιστρέψτε το δοχείο έως ότου η κυματομορφή δεν γίνει μικρότερη.

Ανάλογα με τον τύπο του πυκνωτή, η τάση από την κορυφή προς την κορυφή της κυματομορφής που προκύπτει πρέπει να είναι της τάξης μερικών δεκάδων ή εκατοντάδων millivolts.

Παράδειγμα: Μέτρηση ESR για έναν ηλεκτρολυτικό πυκνωτή 100uf

Εδώ είναι η πρωτογενής κυματομορφή εξόδου του σταδίου ισχύος:

Και εδώ είναι η τάση στον πυκνωτή. Σημειώστε όλο τον θόρυβο που υπερτίθεται στο σήμα - προσέξτε τη μέτρηση

Συνδέοντας τις τιμές στον τύπο, λαμβάνουμε ένα ESR 198mΩ.

Το ESR του Capacitor είναι μια σημαντική παράμετρος κατά το σχεδιασμό κυκλωμάτων ισχύος και εδώ έχουμε δημιουργήσει μια απλή συσκευή μέτρησης ESR με βάση το χρονόμετρο 555.