ESR тестер за електролитни кондензатори

    В любителската си практика използвам много електронни компоненти втора употреба: елементи, сваляни от дефектни, морално остарели или др. апаратури, които по една или друга причина са вече непотребни и за да не заемат ценно "жизненото пространство", възможността ми като опции за въздействие върху тях са: 1. Изхвърляне. 2. Разглобяване до блокове и печатни платки. 3. Разглобяване до електронни компоненти.

    Вариант [2] и вариант [3] след години престой в кашони често се модифицира до вариант [1], но така или иначе действието по съхранението, подреждането, подаряването, дори по изхвърлянето и др. на компонентите е част от любимото ни хоби .

    С наличните си фабрични и самоделни измервателни уреди (кои лабораторни и прецизни, кои самоделни, с любителска точност) на повечето елементи преди вграждане в друго самоделно устройство правя някаква оценка на работоспособността:

        - резистори: оглед на външен вид, проверка на стойността с омметър;
        - неполярни кондензатори: оглед на външен вид, проверка на стойността с LC-метър;
        - бобини с феритни, железни и др. сърцевини, вкл. без сърцевина: оглед на външен вид и проверка с омметър и LC-метър;
        - диоди, транзистори: проверка  на преходите с омметър, h21e и др.;
        - интегрални схеми: тестване в примерна схема.

    Предвид малкия експлоатационен период на електролитните кондензатори, такива втора употреба почти не използвам или използвам поради някаква причина: доказано качествени, "свалени" от работила апаратура, липса на подходящи налични "нови" или при първоначални мои експерименти за полуобемен монтаж и др.

    (Не, че новите типове кондензатори по нашите магазини са "цвете": "историята" помни случаи на бързи дефекти на апаратури заради смяна с нови кондензатори, докато други, свалени от 30 г. работили апаратури и наредени наново, продължават дълго да служат!).

    Засега ми липсва подходящ измервателен уред за електролитни кондензатори. Вариантите ми се свеждат до:

    1. Стар метод на оценка на работоспособността на електролитни кондензатори от "ерата на ламповите апаратури" със стойност примерно над 100 µF: със стрелкови уред - на "омметър". Оценката е за "късо съединение" и мно-о-о-ого относителна оценка за стойността и степента на съхнене на електролита вътре. Като цяло: почти нулева оценка на работоспособността.

    2. Измерване на електролитни кондензатори до 20 µF с цифровия ми китайски мултицет М890C+, чието измерване никак не считам за достоверно. Измерването е по-скоро информативно: "има ли кондензатор там, няма ли" .

    За близко бъдеще съм се ориентирал към самоделен "цифров" капацитетмер (и ESR-mer) или готов едноплатков. Като последния скоро си харесах модел в e-bay.

    Преди това събитие обаче колега-съфорумник приятелски ми препоръча да сглобя показаната в [1] проста схема на аналогов измервател на ERS за електролитни кондензатори.

    В духа на масовата цифровизация на всичко покрай нас (вкл. измервателните уреди), признавам си: с лека усмивка на уста, приех препоръката за тестова конструкция на показания измерител. Ако ми хареса - оставям го за ползване, ако не ми хареса: електронните елементи са обикновени и стойността им в паричен еквивалент в електронните магазини е колкото едно кафе. Единствената "загуба" ще е времето за изработка, но в нашето хобито така или иначе си го губим (безцелно - в очите на околните, а за нас: по най-приятния начин!).

    Реших да повторя схемата [1] в оригинал, независимо, че в интернет има варианти с подобрения.


Архив [zip,spl7,gif][66kb]

    Ще си позволя да преведа на български част от статията на IZ7ATH, Talino Tribuzi:

    -----------

    Проектът е от италианското списание Nuova Elettronica, N212. Той е прост за изпълнение, но интересен. Аз го изпълних (IZ7ATH) и тествах някои кондензатори и мисля, че е много полезен.

    Той измерва ESR (Equivalent Series Resistance) на електролитни или на неелектролитни кондензатори.

    Практически можете да разберете дали един кондензатор е добър или не.

    Измерваният кондензатор участва в измервателен мост, работещ на 100 kHz.

    Има няколко варианта на показанията при измерването:

    1. Електролитният кондензатор е добър (ниско ESR): мостът е максимално разбалансиран и измервателната система ще отчита максимален ток.

    2. Електролитният кондензатор не е добър (висок ESR): мостът ще бъде небалансиран и това ще бъде причината измервателния уред да показва по-малко ток. Колкото по-малко показва измервателната система, толкова по-голямо ще бъде ESR .

    След няколко измервания ще можете да определите дали кондензаторът е добър или не.

    3. Индикация за "късо съединение" в електролитния кондензатор: Измервателният уред ще отчете максимално показание и червеният светодиод ще светне - кондензаторът не е добър.

    4. Електролитният кондензатор е повреден: Измервателната система не помръдва и показанието е "нула" - кондензаторът не е добър.
    …
    Ще забележите нещо интересно за кондензаторите, използвайки този измервателен уред: Например кондензатори със стойности от 1-10 µF имат по-високо ESR от кондензатори с по-висока стойност.


    -----------

    Показаният ESR тестер предвидих да работи като приставка към аналогов мултимер ТЛ4А. Скоро той трябва да се сдобие с кутийка, но като се знам колко съм бърз във времето при монтирането на самоделките в кутийки ...

    С моя стар аналогов измервателен уред TЛ4А получих добра съвместимост: при обхват 100 µA на последния, показанията за ESR в омове (проверени до 50 Ω) съвпада 1:1 с една от скалите на TЛ4А (измерване на съпротивление, в Ω).

    На снимката: показания на ESR тестера с резистор 10 Ω:

    При изработката можете да използвате платка с дупчици, обемно изпълнение: на експериментална фолирана и неецвана платка, да си изработите такава по собствен графичен оригинал или по показания графичен оригинал в [2] с модификациите.

    Печатна платка аз не съм правил. Изработката е по любимия ми начин - платка на квадратчета, с прорязване. Поради плътния монтаж около ИС, не съм добавил подробно моя вариант.

    Внимание може да обърнете на някои електронни елементи от схемата:

    Типове кондензатори: C3 добре би било да е с параметри, които не се променят с температурата. Аз използвах стирофлексен кондензатор със стойност 1 nF.  За C5 и C6 в статията [1] IZ7ATH препоръчва 1 µF полиестерен тип, но поради големия им обем (а и мястото им в схемата) прецених, че миниатюрни 1 µF многослойни (multylayer) кондензатори биха работили по същия начин, като типът им не би се отразил на работата на схемата като цяло.

    Резисторите в моста са по схема 2 бр. по 22 Ω / 1% и 2 бр. по 10 k / 1%. Моите не са точно такива (в кутийките "Резистори" нямаше 1%): подбирал съм с омметър по два еднакви от няколко броя. Схемата прекрасно се балансира и си мисля, че така ще си остане с "временно поставените резистори" занапред .

    Консумация: с външно захранващо напрежение 12,2V консумираният ток е:

        - в покой, без измерван електролитен кондензатор: 14,2 mA
        -
с електролитен кондензатор (с ниско ESR, показание: 100 µA): 14,3 mA
        -
с измервателни сонди накъсо или повреден, закъсен електролитен кондензатор (LED индицира): 20,7 mA

    Консумацията е сравнително висока за захранване с обикновена 9 V батерия (6F22). Вариантите за захранване са:

        1. Бързо измерване (портативна работа);
        2. Акумулаторна батерийка за многократно зареждане;
        3. Външен захранващ източник.

    На този етап приставката ще използвам със захранване по вариант 3.

    Заключение: Независимо от простата схема, показаната конструкция ми донесе положителни емоции при изработката и експериментите, а и не на последно място: помогна ми да "отфилтрирам" дефектните от "добрите" си електролитни кондензатори (втора употреба), готови за влагане в бъдещи непретенциозни конструкции.

    Споделено в картинки: Добития висок "рандеман" от измерването на кутия с електролитни кондензатори, "втора употреба" :

=>

    Понеже съм си "Тома Неверни" и подлагам всичко на първоначално съмнение, от отделените за изхвърляне електролитни кондензатори невярващ отворих 4 броя. На единият кондензаторната хартия беше станала катранено черна, а другите 3 броя бяха с прилично изсъхнал електролит.

    При използването на уредчето все пак имайте предвид, че при измерване на електролитни кондензатори с ниска стойност (1-10 µF), на някои специални типове кондензатори (напр. електролитни неполярни кондензатори) и на високоволтови такива (≥ 63 V), ESR ще е с относително висока стойност (напр. 5-9 Ω). Препоръчвам тези кондензатори да не се изхвърлят на този етап от измерването .

    73! До следващия проект!
 

Използвана литература:

1. ESR meter: Equivalent Serie Resistance Tester for capacitors / IZ7ATH
2. Building an ESR meter for Testing Electrolytic Capacitors
3. An Equivalent Series Resistance Meter

LZ2WSG, доп. Енчо Христов, KN34PC
18 март 2015 година