Еср метр своими руками на одном кт315

Несложная схема прибора для измерения емкости конденсаторов, индуктивности катушек и проверки электролитических конденсаторов на эквивалентное последовательное сопротивление (ЭПС/ESR). Кроме того прибор генерирует ряд фиксированных частот (100 Гц, 1кГц, 10 кГц, 100 кГц и 1 Мгц) с регулировкой выходного напряжения, что также можно использовать для проверки и настройки различной радиоаппаратуры. Точность измерений, правда, ограничена 5-10% и зависит от точности настройки и размеров применяемого стрелочного индикатора. Тем не менее, такая точность вполне достаточна для проверки элементов в радиолюбительской практике.

Схема состоит из генератора сигналов на цифровой микросхеме К561ЛА7, формирователя синусоидальных импульсов на транзисторе VT1, блока измерения «ESR» и стабилизатора напряжения на транзисторе VT2.

В показанном на схеме положении переключателя S3 схема измеряет «ESR» электролитов (сигнал с генератора идет на трансформатор Т1 и далее на измерительный прибор). Причем измерения можно производить не выпаивая конденсаторы из платы, что удобно при поиске неисправностей. Приемлемые значения этого параметра для различных номиналов электролитов даны в таблице:

Нормальное значение ESR, Ом

При переключении S3 схема работает на измерение других величин – емкости и индуктивности. В показанном на схеме положении переключателя S2 производится измерение индуктивности катушек, а в другом положении – измеряется емкость конденсаторов и сигнал с генератора подается также на выход «F» через переменный резистор R9, которым можно регулировать уровень выходного сигнала. На транзисторе VT2 собран маломощный стабилизатор напряжения питания. Его выходное стабилизированное напряжение зависит от номинала стабилитрона VS1 и может быть в пределах 5 … 7 В. Питается схема от батареи «Крона» или любого маломощного адаптера с выходным напряжением 9 …12 В.

Детали

Вместо указанной можно применить микросхемы К176ЛА7, К564ЛА7, К561ЛЕ5 и аналогичные. Частота генерации задается резисторами R1 – R5 и конденсаторами С1, С2. Подстроечные резисторы могут быть любого типа, желательно с закрытым и даже герметичным корпусом, так как от их качества зависит точность настройки устройства.

При помощи переключателя S1 производится последовательное подключение резисторов и конденсаторов в частотозадающей цепи. В качестве S1 можно применить переключатели типа П2К (из 5 кнопок) с зависимой фиксацией или подходящий галетный переключатель с двумя группами контактов на 5 или более положений. Переключатели S2 и S3 также могут быть П2К, соответственно с тремя и двумя группами контактов, но уже на два положения. Транзистор КТ361 можно заменить на КТ 502, а КТ315 на КТ503, КТ 342. Стабилитрон VS1 может быть типа КС156, КС162. Диоды VD1. VD2 и VD5 должны быть германиевые, кроме указанных на схеме можно поставить Д2, Д18, Д310, Д311 ГД507. VD3, VD4 защищают стрелочный прибор от перегрузки и могут быть любые маломощные. Переменный резистор R9 (регулятор выходного уровня) может быть сопротивлением до 1,5 кОм. В качестве индикатора можно использовать любой подходящий стрелочный прибор, например индикатор уровня записи от магнитофона. Пример применения подобного индикатора и корпуса от китайского тестера показаны на фото.

В зависимости от размеров корпуса можно применить переключатели разных типов:

Можно применить малогабаритные переключатели от разных китайских магнитол и т.д., главное чтобы они были с нужным количеством групп переключения (контактов), в хорошем состоянии и обеспечивали надежный контакт.

Под этот корпус разрабатывалась и печатная плата. Для минимизации размеров она двухсторонняя и сделана без сверления отверстий. Детали паяются к печатным проводникам с обеих сторон, поэтому печатные дорожки сделаны широкими. В местах соединений с «общим» проводом («-» питания) просверливаются сквозные отверстия и через них осуществляется соединение с фольгой-экраном. Плата рисовалась цапон-лаком, который продается в любом радиомагазине при помощи пустого стержня от шариковой ручки (для этого в стержне удаляется шарик из пишущего узла при помощи тонкой иглы).

Вторая сторона

Трансформатор T1 блока измерения «ESR» мотается на ферритовом кольце с материнской платы компьютера. Типоразмер кольца не критичен. Обмотка I содержит 150 витков провода ПЭЛ 0,15, обмотка II – 15 витков провода ПЭЛ0,5. Обмотки мотаются по всей длине кольца. В зависимости от чувствительности применяемого стрелочного прибора число витков II обмотки можно увеличить до 30.

Наладка измерителя

Сначала проверяют работу генератора сигналов при помощи осциллографа или частотомера . контролируя сигнал на выходе генератора (вывод 11 D1), затем на выходе формирователя синусоиды (коллектор VT1). Форму сигнала и длительность импульсов можно подстроить в небольших пределах подбором резистора R7. Следует иметь ввиду, что сигнал генератора на выходе всего устройства (клемма «F») будет присутствовать при переключении S2 в положение «С» (на схеме он в данном случае стоит в положении «L»), а S3 – в положение «C/L». При измерении «ESR» сигнал с генератора подается только на этот блок, к нему же подключается и стрелочный прибор! Это хорошо видно из схемы. Затем переключатель S2 ставим в положение «С» и подключаем частотомер к клемме «F»(«Частота»). Переключатель S1 ставим в положение частоты «100 Гц» и подстроечником R5 выставляем, соответственно, частоту 100 Гц. Затем переключаем S1 в положение «1кГц» и подстроечником R4 выставляем 1 кГц, и так далее. Затем подключаем образцовый конденсатор емкостью 1 мкФ к клеммам «Сх» (как показано на схеме) и подстроечником R11 выставляем стрелку индикаторного прибора в крайнее правое положение. Затем подключаются образцовые конденсаторы с емкостями 0,9 … 0,1 мкФ и производится градуировка индикатора соответствующими метками на шкале. На других диапазонах точность показаний будет уже зависеть только от точности выставленных до этого значений частот. Переключаем S2 в положение «L» , подключаем образцовую катушку индуктивностью 1 Гн к гнездам «Lx» и подстроечником R10 также выставляем стрелку прибора в конец шкалы. Затем настраиваем блок измерения ESR. Переключатель S3 – в положение «ESR» (при этом S2 может быть в любом положении ) и S1 в положение «100 кГц» (на этой частоте проводятся измерения ESR !). Подстроечником R12 также выставляем стрелку в конец шкалы. Затем подключаем к клеммам «ESR» резисторы сопротивлением 0, 5; 1; 2; 5 и 10 Ом и делаем соответствующие отметки на шкале прибора. На этом настройка закончена.

Расположение деталей на печатной плате:

Примечания

Настройка и эксплуатация измерителя должны производиться с одними и теми же измерительными проводами и разъемами, чтобы учитывались сопротивления и емкости всех соединений! После окончательной настройки все подстроечные резисторы желательно заменить на постоянные, для этого подстроечники аккуратно выпаиваются, измеряется их сопротивление цифровым тестером и затем подбираются постоянные резисторы точно таких или максимально близких номиналов. Это позволит исключить в дальнейшем сбой настроек при случайных ударах или при окислении подвижных контактов со временем. В зависимости от качества монтажа и конкретного экземпляра микросхемы D1 уровень сигнала на диапазоне 1 МГц может быть значительно занижен. Это приведет к невозможности измерений емкостей меньше 100 пФ и индуктивностей меньше 100 мкГн. Во всем же остальном прибор будет работать нормально.

Следует иметь в виду, что при измерении ESR электролитов прибор покажет «норму» (нулевое сопротивление) и при коротком замыкании в конденсаторе! Поэтому такие конденсаторы с совсем уж «нулевым» сопротивлением полезно проверить еще и обычным тестером (исправный конденсатор не должен проводить постоянный ток).

Вместо стрелочного индикатора можно использовать обычный цифровой тестер, включенный в режиме измерения постоянного тока , например, 20 – 200 мА. Но в этом случае показания тестера не будут точно соответствовать измеряемым величинам, нужно будет составлять таблицу соответствий показаний тестера и действительного номинала измеряемого элемента.

В последнее время в радиолюбительской и профессиональной литературе очень много внимания уделяется таким устройствам как электролитические конденсаторы. И не удивительно, ведь частоты и мощности растут «на глазах», и на эти конденсаторы ложится огромная ответственность за работоспособность как отдельных узлов, так и схемы в целом.

Не буду перечислять все дестабилизирующие факторы в работе этих трудяг, (об этом сейчас разве что только на заборах не пишут), рассмотрим лучше вкратце один из параметров — ESR и конструкции нескольких простых приборов для оценки качества электролитических конденсаторов, которые были мною успешно повторены, кое чего изменено, но главное, и самое ценное, это конечно полученный опыт, которым я и собираюсь в данной статье поделиться с вами. Статья написана для начинающих, поэтому и изложение будет простым, совсем без формул.

Хочу сразу предупредить, что большинство узлов и схемных решений было почерпнуто из форумов и журналов, поэтому я никакого авторства со своей стороны не заявляю, напротив, хочу помочь начинающим ремонтникам определиться в бесконечных схемах и вариациях измерителей и пробников. Все предоставленные здесь схемы были не однократно собраны и проверены в работе, и сделаны соответствующие выводы по работе той или иной конструкции.

Итак, первая схема, ставшая чуть ли не классикой для начинающих ESR Метростроителей «Манфред» — так ее любезно называют форумчане, по имени ее созидателя, Манфреда Луденса ludens.cl/Electron/esr/esr.html

Её повторили сотни, а может и тысячи радиолюбителей, и остались в основном довольны результатом. Основное его достоинство, это последовательная схема измерения, благодаря чему, минимальному ESR соответствует максимальное напряжение на шунтовом резисторе R6, что, в свою очередь полезно сказывается на работе диодов детектора.

Эту схему я сам не повторял, но пришел к аналогичной путем проб и ошибок. Из недостатков можно отметить «гуляние» нуля от температуры, и зависимость шкалы от параметров диодов и ОУ. Повышенное напряжение питания, требуемое для работы прибора. Чувствительность прибора можно легко повысить, уменьшив резисторы R5 и R6 до 1-2 ома и, соответственно увеличив усиление ОУ, возможно придется его заменить на 2 более скоростных.

Мой первый пробник ЕПС, исправно работающий по сегодняшний день.

Схемы не сохранилось, да ее и можно сказать и не было, собрал со всего миру по нитке, то что меня устраивало схемотехнически, правда, за основу была взята такая вот схема из журнала радио:

Были произведены следующие изменения:

1. Питание от литиевого аккумулятора мобильника
2. исключен стабилизатор, так как пределы рабочих напряжений Литиевого Аккумулятора довольно узкие
3. трансформаторы TV1 TV2 шунтированы резисторами 10 и 100 Ом, для уменьшения выбросов при измерении малых ескостей
4. Выход 561лн2 был буферизирован 2мя комплементарными транзисторами.

В общем получился такой вот девайс:

После сборки и калибровки данного девайса были тут-же отремонтированы 5 цифровых телефонных аппаратов «Мередиан», которые уже лет 6 лежали в коробке с надписью «безнадежные». Все в отделе начали делать себе аналогичные пробнички :).

Для большей универсализации, мною были добавлены дополнительный функции:

1. приемник инфрокрасного излучения, для визуальной и слуховой проверки пультов ДУ, (очень востребованная функция для ремонтов телеков)
2. подсветка места касания щупами конденсаторов
3. «вибрик» от мобилки, помогает локализовать плохие пайки и микрофонный эффект в деталях .

А недавно на форуме «radiokot.ru» господин Simurg выложил статью посвященную аналогичному прибору. В нем он применил низковольтное питание, мостовую схему измерения, что позволило измерять конденсаторы со сверхнизким уровнем ESR.

Его коллега RL55 взяв схему Simurg за основу, предельно упростил приборчик, по его заявлениям не ухудшив параметры. Его схема выглядит вот так:

Прибор ниже, мне пришлось собирать на скорую руку, как говорится «по нужде». Был в гостях у родственников,так там телевизор сломался, никто не мог его отремонтировать. Вернее ремонтировать удавалось, но не более чем на неделю, все время горел транзистор строчной развертки, схемы телевизора не было. Тут вспомнил, что видел на форумах простенький пробничек, схему помнил наизусть, родственник тоже немного занимался радиолюбительством, аудио усилители «клепал», поэтому все детали быстро нашлись. Пару часов пыхтения паяльником, и родился вот такой приборчик:

Были в 5 минут локализованы и заменены 4 подсохших електролитика, которые мультиметром определялись как нормальные, выпито за успех некоторое количество благородного напитка. Телек после ремонта уже 4 года работает исправно.

Прибор этого типа стал как панацея в трудные минуты, когда нет с собою нормального тестера. Собирается быстро, производится ремонт, и напоследок торжественно дарится хозяину на память, и, «на случай чего». После такой церемонии душа платящего как правило раскрывается вдвое, а то и втрое шире:)

Захотелось чего-то синхронного, начал думать над схемой реализации, и вот в журнале «Радио 1 2011», как по мановению вошебнлй палочки опубликована статья, даже думать не пришлось. Решил проверить, что за зверь. Собрал, получилось вот так:

Особого восторга изделие не вызвало, работает практически как и все предыдущие, есть, конечно разница в показаниях в 1-2 деления, в определенных случаях. Может его показания и более достоверны, но пробник есть пробник, на качестве дефектации это почти никак не отражается. Тоже снабдил светодиодом, чтобы смотреть «куда суешь?».

Ну, и на последок на сайте monitor.net, участник buratino выложил простейший проект, как из обычного дешевого цифрового мультиметра можно сделать пробник ESR. Проект так меня заинтриговал, что решил попробовать, и вот что у меня из этого вышло.

Корпус приспособил от маркера

Печатку выцарапал скальпелем, щупы-контакты от реле мку48.

Трансформатор намотал на кольце от КЛЛ, остальное собрал на макетке.

В корпусе платку приклеил дусторонним скотчем.

Частота генератора АЦП немного низковата, поэтому, путем уменьшения емкости из 100 до 33 пикофарад удалось довести до примерно 40-45 килогерц, это уже более менее приемлемо.

Отсюда берем прямоугольные импульсы. Конденсатор под белым проводником меняем на меньшего значения, в пределах 30-40 пик номинал не критичен

Содержание / Contents

↑ Начало

↑ Мой вариант схемы измерителя ESR

Я внес минимальные изменения. Корпус — от неисправного «электронного дросселя» для галогеновых ламп. Питание — батарея «Крона» 9 Вольт и стабилизатор 78L05 . Убрал переключатель — измерять LowESR в диапазоне до 200 Ом надо очень редко (если приспичит, использую параллельное подключение). Изменил некоторые детали. Микросхема 74HC132N, транзисторы 2N7000 (to92) и IRLML2502 (sot23). Из-за увеличения напряжения с 3 до 5 Вольт отпала необходимость подбора транзисторов.
При испытаниях устройство нормально работало при напряжении батареи свежей 9,6 В до полностью разряженной 6 В.

Кроме того, для удобства, использовал smd-резисторы. Все smd-элементы прекрасно паяются паяльником ЭПСН-25. Вместо последовательного соединения R6R7 я использовал параллельное соединение — так удобнее, на плате я предусмотрел подключение переменного резистора параллельно R6 для подстройки нуля, но оказалось, что «нуль» стабилен во всем диапазоне указанных мною напряжений.

Удивление вызвало то, что в конструкции «разработанной в журнале» перепутана полярность подключения VT1 — перепутаны сток и исток (поправьте, если я неправ). Знаю, что транзисторы будут работать и при таком включении, но для редакторов такие ошибки недопустимы.

↑ Наладка

Наладка очень проста и заключается в установке чувствительности с помощью R4 при подключенном резисторе 2…5 Ом и установке нуля цифрового вольтметра на диапазоне 200mV.
Операции надо повторить несколько раз, далее можно убедиться в точности измерителя, подключая резисторы 0,1…5 Ом. Настраивать надо со штатными шнурами, плату хорошенько промыть, конденсатор С3 должен быть термостабилен.

↑ К вопросу о точности вообще

Начиная с 10 Ом, точность примерно 3% и ухудшается примерно до 6% при 20 Ом (200мВ), но точность при измерениях бракованных элементов не важна. Поскольку измерения проводятся при комнатной температуре, термонестабильность будет мала, испытаний на эту тему я не проводил.
При измерениях ESR конденсаторов в компьютерных блоках питания и на материнских платах, я пришел к выводу, что конденсаторы от 1000 мкФ с сопротивлением 0,5 Ом надо срочно выпаивать и отправлять в ведро, нормальное ESR 0,02…0,05 Ом. Попутно обнаружил, что у исправных конденсаторов ESR очень сильно зависит от температуры, так у конденсатора 22 мкФ ESR уменьшалась от тепла пальцев на 10%. Это объясняет, почему некоторые фанатичные лампадные конструкторы специально делают подогрев конденсаторов в катодных цепях с помощью проволочных обогревателей. По этой причине, а также по причине имеющегося сопротивления контактов считаю, что в измерения тысячных долей Ом нет особой необходимости.

На первом фото ЭПС конденсатора 0,03 Ом.

Желающие подробнее ознакомиться с принципом работы данного устройства могут прочитать оригинальную статью на стр. 19, 20 «Радио» №8 за 2011 год.

↑ Моя печатная плата

↑ Итого

Данный прибор работает у меня около месяца, его показания при измерениях конденсаторов с ESR в единицы Ом совпадают с прибором по схеме Ludens.
Он уже прошёл проверку в боевых условиях, когда у меня перестал включаться компьютер из-за емкостей в блоке питания, при этом не было явных следов «перегорания», а конденсаторы были не вздувшимися.

Точность показаний в диапазоне 0,01…0,1 Ом позволила отбраковать сомнительные и не выбрасывать старые выпаянные, но имеющие нормальную ёмкость и ESR конденсаторы. Прибор прост в изготовлении, детали доступны и дёшевы, толщина дорожек позволяет их рисовать даже спичкой.
На мой взгляд, схема очень удачна и заслуживает повторения.

↑ Файлы

Здравствуй, читатель! Меня зовут Игорь, мне 45, я сибиряк и заядлый электронщик-любитель. Я придумал, создал и содержу этот замечательный сайт с 2006 года.
Уже более 10 лет наш журнал существует только на мои средства.

—
Спасибо за внимание!
Игорь Котов, главный редактор журнала «Датагор»

Оригинальная статья в журнале «Радио» № 8 за 2011 год:
▼ radio-8-2011-esr-meter.7z 🕗 13/08/16 ⚖️ 1,09 Mb ⇣ 54

Здравствуй, читатель! Меня зовут Игорь, мне 45, я сибиряк и заядлый электронщик-любитель. Я придумал, создал и содержу этот замечательный сайт с 2006 года.
Уже более 10 лет наш журнал существует только на мои средства.

—
Спасибо за внимание!
Игорь Котов, главный редактор журнала «Датагор»