DIY ESR-meter:alles wat u moet weten over een doe-het-zelf ESR-meter

Over DIY ESR Meter, Elke handel heeft zijn unieke set gereedschappen. In het geval van elektronica moet je in ieder geval een multimeter, schroevendraaier, snijder en soldeerbout en -draden hebben.

Het beste is dat je deze tools in elke elektronicawinkel kunt vinden en voor een betaalbare prijs. Er zijn echter andere belangrijke, maar dure tools die je nodig hebt als je het pad van verkiezingen bewandelt.

En een van deze tools is de ESR-meter.

Daarom laten we u in dit artikel zien hoe u uw ESR-meter kunt bouwen met een kant-en-klaar strip/Vero-bord met hetzelfde resultaat als de ESR-meters op de markt.

Klaar? Laten we leren!

Stripboard

Wat is ESR?

Condensatoren zijn niet immuun voor degradatie. Als u ongewenste effecten ziet, komt dat door Equivalent Series Resistance (ESR). Waarom? Condensatoren hebben een beperkte interne weerstand vanwege de materialen die fabrikanten gebruiken om ze te bouwen.

Ook komen verschillende soorten condensatoren met verschillende ESR-bereiken. Het is dus van cruciaal belang om de equivalente serieweerstand van uw condensatoren te meten.

Wat is een ESR-meter?

Als het gaat om het meten van condensatoren, kunnen capaciteitsmeters (digitaal of analoog) u misleiden. Met deze tool zou je kunnen denken dat een defecte condensator goed is. Bovendien, als u niet op ESR op een condensator test, mist u een slechte condensator en kunt u geen reparaties uitvoeren. Wat je dus nodig hebt, is een ESR-meter.

Een ESR-meter is een meetinstrument met twee aansluitingen met als hoofddoel het meten van de ESR van condensatoren. Gewoonlijk hebben slechte condensatoren hoge ESR-waarden die u niet kunt meten met een gewone digitale capaciteitsmeter of multimeter.

Dat is niet alles.

U kunt een ESR-meter gebruiken zonder de condensatoren uit uw circuit te verwijderen.

Dit is het beste deel.

U kunt een ESR gebruiken voor andere experimenten, zoals het controleren van weerstanden met een lage ohm, zoals 0,33 ohm en 0,22 ohm, het opsporen van kortsluitingen op printplaten, luidsprekerversterkers en het controleren van de staat van zowel normale als oplaadbare batterijen.

Hoe werkt de ESR-meter?

Verschillende factoren dragen bij aan vermogensverlies in condensatoren. U kunt deze factoren samenvatten als ESR. Om volledig te begrijpen hoe een ESR-meter werkt, laten we eens kijken naar de componenten:

Oscillator

De oscillator is verantwoordelijk voor het leveren van het AC-signaal dat nodig is voor het aansturen van stroom door de condensator die u aan het testen bent. Een goed voorbeeld van een oscillatorschakeling loopt op ongeveer 100 kHz.

Ook is 100 kHz de industriestandaard voor het uitvoeren van ESR-metingen. Een deel van deze schakeling werkt als een faseverschuivingsoscillator. Het is gemakkelijk te implementeren en het toont u een uitstekende benadering van een sinusgolf.

Het andere gedeelte werkt als versterker en buffer. Door de phase-shift oscillator met een hoge uitgangsimpedantie, voorkomt deze sectie dat het oscillatorcircuit overbelast wordt. U kunt ook het niveau van het 100 kHz-signaal aanpassen met de potentiometer voor versterkingsregeling.

De ESR-detector

De ESR-detector is waar de meeste actie plaatsvindt. Het eerste deel is een spanning-naar-stroom-omzetter die het 100 kHz-signaal van de oscillator omzet in een piek-naar-piekstroom van ongeveer 7 Ma.

U kunt dus de CUT (condensator die wordt getest) in de feedbacklus van deze trap aansluiten. U kunt dit ook doen met twee bindingsposten op het voorpaneel, zodat de CUT dezelfde stroom ontvangt.

De sectie Power Conversion

In deze sectie vereist een benadering met één voeding dat u een virtuele grondreferentie opgeeft voor de hele ESR-meter. Dus in deze fase levert een conventionele driepolige spanningsregelaar (aan de ingang) een +5v-bus.

Aan de andere kant krijgt de -5v-bus zijn voeding van een dandy-component die een gelijkspanning gelijk aan de grootte (maar met een omgekeerde polariteit) naar de ingang stuurt.

Hoe het werkt

ESR-schakelschema

Ten eerste creëren de TR1 in het bovenstaande diagram en de bevestigde NPN-transistor eenvoudige feedback die een blokkerende oscillator activeert. De blokkeeroscillator begint met een hoge frequentie te oscilleren.

Bovendien creëren de oscillaties een consistente grootte van de spanning over de 5 windingen van de secundaire transformator. Ook past de oscillator de geïnduceerde hoge frequentie toe over de CTU.

Je kunt ook een op-amp zien die is verbonden met de laagspannings-hoogfrequente feed. Bovendien werkt het daar als een spanningsversterker.

Als de ESR afwezig is of als u een werkende condensator heeft, zal de meter een volledige doorbuiging voorstellen. Het toont dus een kleine ESR over de condensator, die op zijn beurt voor verschillende condensatoren tot nul daalt - met verschillende ESR-niveaus.

Nu kan een lagere ESR ervoor zorgen dat er een matig hogere stroom wordt opgebouwd over de op-amp inverterende detectie-ingang. Het wordt ook overeenkomstig weergegeven op de meter, samen met een hoge mate van doorbuiging en vice versa.

Bovendien werkt de hogere BC547-transistor als een gebruikelijke spanningscollector en regeltrap. Om deze reden kan de transistor de oscillatortrap aan met minimaal 1,5 volt. Ook andere elektronische apparaten rond de CUT worden niet belast door de testfrequentie van de ESR-meter.

Het is ook gemakkelijk om de meter te kalibreren. Bovendien, als u de meetsnoeren laag houdt, wordt de 100k-voorinstelling dicht bij de uA-meter aangepast totdat een gezonde doorbuiging op de meterwijzer wordt bereikt.

Daarna kunt u verschillende condensatoren verifiëren met hoge ESR-waarden op de meter en ongeveer kleinere graden van doorbuiging.

Ten slotte staat de transformator bovenop een ferrietring. Het gebruikt ook een dunne magneet met verschillende windingen op het diagram.

Hoe u uw ESR-meter kunt bouwen

ESR-schakelschema

In dit gedeelte zullen we het bovenstaande circuit leren maken. Het circuit krijgt zijn stroom van een enkele 9V-batterij. U kunt een goedkope LDO als vervanging gebruiken, zodat u de maximale levensduur van de batterij krijgt als de spanning na verloop van tijd daalt.

Bovendien is de LM2936 niet zo duur en zal hij zelfs operaties uitvoeren als deze zakt naar 5,5V. We hebben ook een LED-aan/uit-indicator toegevoegd na de schakelaar, hoewel we deze niet hebben weergegeven in het bovenstaande diagram.

Circuitcomponenten

• C1-100uf
• C2 – 470PF
• C3 – 10uf
• C4 – 0.1uf
• C5 – 100nf
• C8 – 100nf
• R1 – 1K
• R2 – 10K
• R3 – 150
• R4 – 12
• R5 – 12
• R6 – 27K
• R7 – 100K
• R8 – 2,2K
• R9 – 100
• R10 – 10K pot
• ICI – 555
• TR1 – 3904
• T1 – 2.1 transformator
• D1 – IN4007
• D2- IN4007
• D3 – IN4148
• D4 – IN4148

Circuitwerking

Laten we enkele illustraties bekijken om beter te begrijpen hoe dit circuit werkt. We zullen dus illustreren met de golfvormen op de punten 1, 2 en 3 met een verkorte lead van ESR (0) en met een hoge ESR (5,6) Ohm. Hier komen de golfvormen overeen met gerelateerde kanalen en de oscilloscoopopname.

Ook is het signaal aan de uitgang van de condensator/weerstandsdeler ongeveer 232 mV piek-tot-piek. Bovendien vermenigvuldigt de transistor de uitgangswaarde met een factor meer dan 10. Bovendien bevat kanaal 3 het gefilterde en gelijkgerichte signaal (ongeveer 1,35 V).

Golfvormen met ESR (0)

Dus, hier is hoe de meter eruitziet in volledige uitputting na het aanpassen van de 10k-potentiometer.

Volledige uitputting van ESR (0)

Aan de andere kant, wanneer een condensator een hoge ESR (5,6 Ohm) heeft, kunt u deze over de meetsnoeren steken. Dus de uitgangsspanning van punt 2 vermindert, en ook het resulterende DC-niveau op punt 3.

Golfvormen met ESR (5,6 Ohm)

Zo ziet de meter eruit met uitputting van ESR =5,6 Ohm.

Meter voor de uitputting van ESR (5,6 Ohm)

Het circuit bouwen

Deze schakeling is zo eenvoudig dat je een perf-bord kunt gebruiken voor de montage. Hoewel het niet eenvoudig zal zijn om een ​​geschikte signaaltransformator voor T1/E1-transmissieverbindingen te vinden, heeft u er misschien een in uw onderdelenbak.

Een geweldig alternatief en oplossing voor dit probleem zijn transformatoren van schakelende voedingen (PC ATX-voedingen). Een ander alternatief is een grotere draaiverhouding. Maar er is een addertje onder het gras. Je zou de serieweerstand van 150 Ohm op een hogere waarde moeten instellen.

Zo ziet het volledig geassembleerde circuit eruit:

Circuitmontage

Nadat je het circuit hebt gemonteerd, kun je de eindmontage in een metalen doos doen. U kunt ook een audio-aansluiting en afgeschermde audiokabel gebruiken om uw testsondes aan te sluiten. Bovendien moet u de aarde (afscherming) verbinden met de metalen behuizing.

Eindcircuitassemblage

Beperkingen van bijna elke ESR-meter

Hier zijn enkele beperkingen van elke ESR-meter:

1. Als u een condensator heeft met een interne kortsluiting, zullen de aflezingen van de ESR-meter u misleiden door te denken dat deze een lage ESR heeft.

2. De meter is niet de beste optie voor het testen van condensatoren met minder dan 30 microfarads. Als de te testen condensator te laag is, wordt de meetreactantiefrequentie zeer significant. Dit resulteert dus in een overmatige ESR.

3. Er kunnen fouten zijn door lange meetsnoeren van de CUT. Hoe? Omdat de ESR een ohmmeter met een laag bereik is.

Afronding

Het bouwen van een ESR is een eenvoudig en leuk project. Het beste is dat je dit kunt bereiken met veelvoorkomende onderdelen in een elektronisch laboratorium. De ESR-meter is de go-to voor alle elektronicareparatietechnici, hobbyisten, ontwerpers en ingenieurs.

ESR is een belangrijk kenmerk van condensatoren groter dan 1 microfarad. Bovendien heb je de ESR-tester nodig als je metingen wilt doen die onmogelijk zijn met de standaard digitale capaciteitsmeter.

Welnu, dat rondt alles af wat u moet weten over ESR-meters en hoe u ze kunt bouwen. Heeft u vragen of suggesties, neem dan gerust contact met ons op. We helpen je graag verder.