RLC измерители

Пинцет -мультиметры НВ

        Давно 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.

altalt
  нажмите на картинку для увеличения.
 

         Прибор предназначен для определения исправности электролитических конденсаторов путем измерения емкости (С) и последовательного эквивалентного сопротивления (ESR). Прибор не является точным инструментом, однако его точности достаточно для радиолюбительской практики и ремонта радиоэлектронных устройств. Напряжение на тестируемом элементе около 100 мВ, что позволяет проводить измерения внутрисхемно. Защита входных цепей традиционна - два встречно-параллельных диода и малоэффективна. Лучше эту задачу решить механически - с помощью специальных щупов, которые в обычном состоянии замкнуты между собой через сопротивление порядка 5 Ом, а при нажатии на щуп эта цепь размыкалась бы.

 Пределы измерения:

C………1 - 150000 мкФ

ESR…. 0 - 10 Ом  

Вложения:
Скачать этот файл (C_ESR.rar)C_ESR.rar[Схема, печатка]47 kB
Скачать этот файл (softV101.rar)softV101.rar[Прошивка]18 kB
 

Принцип измерения.

      В приборе использован принцип измерения ESR - практически на постоянном токе. Попробую объяснить подробнее, представим УПРОЩЕННУЮ эквивалентную схему замещения эл.конденсатора - собственно идеальный конденсатор С и включенное последовательно с ним сопротивление R . Подключим эту цепь к источнику тока I. В начальный момент напряжение на этой цепочке будет равно U=I*R, потом напряжение будет линейно расти за счет заряда конденсатора U=I*R+I*t/C (t- время). При отключении конденсатора от источника тока напряжение на нем уменьшится на величину I*R. Вот эта величина и измеряется прибором. Зная ток и величину падения напряжения получаем ESR.
      Практически это выглядит так - конденсатор предварительно разряжается, включается источник тока 10 мА, оба входа измерительного усилителя подключаются на Сх, делается задержка порядка 3.6 мкс для устранения влияния звона в проводах. Одновременно через ключи DD2.3 || DD2.4 заряжается конденсатор С1, который собственно и запоминает самое большое напряжение, которое было на Cx. Следующим шагом размыкаются ключи DD2.3 || DD2.4 и выключается источник тока. Инвертирующий вход ДУ остается подключенным к Сх, на котором после выключеня тока напряжение падает на величину 10мА*ESR. Вот собственно и все - далее спокойно можно мерять напряжение на выходе ДУ - там два канала, один с КУ=330 для предела 1 Ом и КУ=33 для 10 Ом. Удачно получилось, что эти же аналоговые цепи используются для измерения емкости .
       Следует отметить, что этот принцип измерения ESR не новый, просто встречается не очень часто. Вот наиболее похожая конструкция , только здесь измерение проводится при включении тока. Аналогичный принцип использовался и в "Цифровом измерителе ESR" С.Бирюкова, Схемотехника 2-3 2006г.
 
Настройка и управление.
       Первое включение - проверяем наличие +5V после 78L05 и -5V (4.7V) на выходе DA4. Подбором R31 добиваемся нормальной контрастности на индикаторе.
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 "+".
 
     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 коэффициенты соответственно результатам измерений.
Индикация.

       Измеренные значений в цифровом формате выводятся на двухстрочный ЖКИ. В верхней строке выводится емкость, в нижней  ESR (ЭПС) конденсатора.

Надпись Cx ---- выводится в след. случаях:

  1. При измерении емкости срабатывает тайм-аут, т.е. за отведенное время измерения прибор не дождался переключения обоих компараторов. Это происходит при измерении резисторов, закороченных щупах, либо когда измеряемая емкость >150000 мкФ и т.п.
  2. Когда напряжение, измеренное на выходе DA2.2 превысит 0x300 (это показания АЦП в 16-ричном коде), процедура измерения емкости не выполняется и на индикатор также выводится Cx ---- .   При разомкнутых щупах (или R>10 Ом) так и должно быть.

Знак ">" в строке ESR появляется при превышении напряжения на выходе DA2.2 0x300 (в единицах АЦП). 

  Детали и щупы.

      ЖКИ модуль на основе контроллера HD44780 с организацией 16 символов, 2 строки. Встречаются варианты исполнения с "перепутанными" ногами 1 и 2 -земля и питания. Правильную маркировку необходимо посмотреть в документации на индикатор. Другие индикаторы потребуют изменения программы.  Микроконтроллер заменим на PIC16F873 с тактовой на частоту 20МГц. Транзистор IRF530 заменим на IRF520, IRF540, IRLZ44n. 

      Выносные щупы подключаются по четырех проводной схеме для уменьшения влияния сопротивления проводов на результат измерения. Провода, идущие на массу и транзистор VT2 нужно взять потолще.

Прибор обсуждается на форуме. 

Template Settings
Select color sample for all parameters
Red Green Blue Gray
Background Color
Text Color
Google Font
Body Font-size
Body Font-family
Scroll to top