РадиоНастройщик

Измерение емкости конденсатора сильным током.

128 сообщений в этой теме

Измерение ESR - это конечно хорошо, но но до сих пор нет общего мнения по поводу его правильного применения, поэтому я задумался о методе измерения именно в рабочем режиме, а конкретно - это должна быть синусоида частотой 50-100 Гц, амплитуда измерения должна быть на 20% меньше рабочего напряжения,  в реальном режиме учитывается утечка по сопротивлению, учитывать нагрев конденсатора, обеспечить минимум  разрядного тока конденсатора, из расчета 1 Ампер на 1000 микрофарад и зарядный ток конденсатора из расчета 10 Ампер на 1000 микрофарад.

Схема приведена ниже, я при моделировании поставил именно те номиналы, которые были применены при сборке. Пока с рабочим напряжением не не пробовал, руки не дошли, а вот все остальное реализовано достаточно просто. Хотелось измерять внутрисхемно, на уровне 200-300 милливольт, поэтому был применен трансформатор с выходным напряжением 1 Вольт от выжигательного аппарата, с достаточно большим током, порядка 10 Ампер. Диод D1 обычный кремниевый на 10 Ампер, диод D2 кремниевый на 1 Ампер, измерительная головка сопротивлением 1 кОм (режим 0.1 Вольт у  ТЛ-4М2). 

Результат мне понравился, при своей простоте измерения были достаточно точными. Это прототип, поэтому можно улучшить схему. Принцип следующий - конденсатор заряжается максимальным током в первом полупериоде, во втором полупериоде разряжается нелинейным током примерно 10% от исходного, при этом учитывается утечка конденсатора. Без конденсатора головка измеряет среднеквадратичное напряжение, а в случае измерения конденсатора измеряется уже постоянный ток, так как конденсатор сглаживает пульсации и и за счет этого на плюсе повышается напряжение, то есть это обычный режим блока питания.

По-хорошему, С2 надо убрать, а цепь D2-R3 питать обмоткой трансформатора по напряжению на 5-10% выше, чем вторичная, при этом можно применять как стрелочный прибор, так и цифровой вольтметр без переделки. Точность измерения малых величин при этом повысится, так как синфазно включенные обмотки компенсируют друг-друга, несмотря на плавающее сетевое напряжение 220 Вольт.

Я чаще измерял конденсаторы до 100 мкФ, поэтому и привожу схему именно для этого случая, диапазон 1-100 мкФ измеряется достаточно точно, хотя и менее 1 мкФ измеряется с приличной точностью цифровым вольтметром. Построено это было давно, такая схема помогает при измерении непонятной керамики с низким ESR.  Пробовал измерять и 1000 мкф, точность сохраняется, только R1 надо уменьшить до 10 Ом.

Как вариант - можно перевести на другие частоты, но изначально надо понимать, что измеряем, если блок питания питается от сети 220 Вольт, то частота должна быть 50 Гц. Если ремонтируем зарядку, то применяем частоты 30-50 кГц. Но в общем случае, 50-100 Гц, на мой взгляд, это самое универсальное решение в случае измерения суммарной емкости и плотности электролита, а не измерения емкости обкладок, без учета электролита и индуктивности выводов, на 100 кГц, к примеру.

tr5.jpg

tr6.jpg

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
KRAB    4 632

Если нечего делать - почитай Архивы МОНИТОР-а - я там выкладывал из Радиохобби Дайджеста схему от фирмачей на интересном принципе измерения ... все давно придумано ....

 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
2 минуты назад, KRAB сказал:

все давно придумано

Это и понятно, не претендую. Много ссылок посмотрел по разным методам, везде проблемы и узкий предел измерения. В чем принцип измерения ? В двух словах, я сразу пойму о чем речь или ссылку..

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
KRAB    4 632

Вот мой пост оттуда:

 

"....покопался дома в своих «архивах», думаю, что это может пригодиться: первоисточник - журнал  “Elektor Electronics” № 7-8/2000, С. 19-20 (было опубликовано в разделе Дайджест в журнале «Радиохобби» № 4/2000, С. 28-29). Цитирую дословно: «… Разработчики ИБП и High-End аудиотехники при оценке применимости электролитических конденсаторов пристальное внимание уделяют такому их параметру, как эквивалентное последовательное омическое сопротивление (ESR). К. Вальварен для быстрой оценки предлагает схему, которую можно спаять за несколько минут. На затвор полевого ключа Т1 с внешнего генератора подают импульсы длительностью несколько десятков микросекунд и амплитудой, достаточной для открывания Т1 (6-8 Вольт обычно достаточно). За процессом разряда конденсатора на 1-омный резистор наблюдают осциллографом. Последовательное сопротивление вычисляют по формуле Resr = V1/V2 – 1, где V1 – напряжение заряженного конденсатора, V2 – напряжение начала «экспоненциального» участка осциллограммы разряда тестируемого конденсатора С. Здесь необходимо объяснить, что последовательное сопротивление ESR приводит к практически мгновенной «просадке» напряжения на конденсаторе в начале его разряда на IpResr = V1 – V2, где Ip – ток разряда. И только потом наступает очередь “идеального» теоретического разряда по экспоненте. Чтобы конденсатор С успел полностью зарядиться скважность Q импульсов на затворе Т1 должна быть достаточно большой, Q > R1/R2 = 1000. Для высококачественных конденсаторов емкостью 10 мкФ Resr не превышает 1 Ом (при этом V2 на осциллограмме равен половине V1). Resr уменьшается при увеличении емкости и напряжения…». Комментарий: питание 1…2 Вольта, рекомендуемый транзисторы BUZ 10, BUZ 100, BUK 455. Ниже привожу результаты моделирования в Electronics Workbench, только выставить скважность 1000 в нем у меня не получилось (программа не позволяет), пришлось ограничиться 100. На рисунках все наглядно видно, как изменяется осциллограмма в зависимости от ESR (я его ввел как активное сопротивление, выделенное красным цветом). Ниже приведена осциллограмма из первоисточника (только перерисована мной), поясняющая принцип вычисления ESR..."

 

ESR 2.doc

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
UTSource

Найдите миллионы труднодоступных

электронных компонентов

Понятно, это разновидность моей схемы, причем сделано правильно, измеряется именно емкость конденсатора, путем его разряда, частота играет маленькую роль, так как после ключа стоит фильтр НЧ в виде последовательного резистора, правда оно не слишком фильтрует и опять будут разные результаты, вот например - 0.1 Ом и 10 нФ, это частота 159 кГц при коммутации 1 Мгц, что как бы намекает.  И верхнее плечо надо размыкать при измерении, оно мешает правильно измерить утечку диэлектрика конденсатора.  Нееее, плохая схема, однозначно.

Я уже думал сделать соотношение 1 к 10, но в принципе роли это не играет, соотношение 1 к 1 требует только увеличения тока, а в моей схеме соотношение 1 к 10 и более обеспечивается разными токами заряда и разряда. Я кстати не дописал, есть такое явление, как восстановление напряжения на конденсаторе, после кратковременного замыкания его выводов, у меня это исключено.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
baks    1

После использования схем измерения емкости конденсаторов без выпаивания,всплывают следующие подводные камни.

1.Диапазон измеряемых емкостей

2.Точность измерений

3.Реакция на конденсаторы с повышенным ESR,утечкой,к.з.

4.Конденсатор зашунтирован другими элементами схемы

Как у вас на практике будут решаться эти проблемы?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
KRAB    4 632
5 часов назад, baks сказал:

на практике

многое давно решено ... в том же измерителе Мирона ... :)

А тут в очередной раз "старые пеСтни о главном".... :)

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
6 часов назад, baks сказал:

После использования схем измерения емкости конденсаторов без выпаивания,всплывают следующие подводные камни.

1.Диапазон измеряемых емкостей

2.Точность измерений

3.Реакция на конденсаторы с повышенным ESR,утечкой,к.з.

4.Конденсатор зашунтирован другими элементами схемы

1) Я проверял на диапазоне 1-100 мкФ, он для меня ходовой. Также и для 1000 мкФ, отдельный тумблер был. Я погонял в симуляторе, R1 можно  уменьшить до 30 Ом (для 1000 мкф это будет 3 Ом), чтобы конечное напряжение разряда было близким к 0, но придется применять цифровой вольтметр, я подгонял резистор под сопротивление стрелочной головки. 

2) Точность зависит от  стабильности амплитуды переменного напряжения . Шкала линейная для 10-100 мкФ, для 1-100 мкф это тоже линейно, но неудобно при измерении. Именно сильный ток заряда устраняет все погрешности измерения.

3) Конденсаторы с низким ESR измеряются правильно, этот ESR уже не играет никакой роли при сильном заряде. Утечка измеряется правильно, за счет того, что разрядный резистор увеличивает утечку и это видно сразу. При КЗ значение вольтметра принимает отрицательную полярность и имеет фиксированное значение, можно зафиксировать его под конкретные щупы.

4) Шунтирование устраняем низким выходным сопротивлением прибора, которое должно быть в 10 раз ниже сопротивления обвязки в схеме.

55 минут назад, KRAB сказал:

в том же измерителе Мирона

Угумс, там погрешности программно вычитаются, а проблемы с керамикой так и не решены. Есть дальнейшее развитие Мирона, но и там низкий ESR часто врет.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
baks    1

Понятно.Спасибо.

1.То-есть,просимулируем параллельно конденсатору резистор 1Ом и емкость он покажет согласно номиналу?

2.Замечено,что в некоторых схемах во время измерения емкости,стрелка немного дрейфует в зависимости от ESR  или утечки.У вас я так понимаю таких проблем нет?

3.Ситуация:емкость нормальная-ESR повышенный,просчитывалась каким-то образом?

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

1) Теоретически - да, но практически надо калибровать по набору конденсаторов. Симуляция учитывает индуктивность обмоток трансформатора + падение напряжения на диоде D1. На практике настраивается очень быстро, сразу видно, в какую сторону изменить параметры R1 и R2.

2) Именно так, за несколько периодов конденсатор стабилизируется по емкости и далее стоит четко, измерение не плавает. Но стабильность амплитуды переменки очень важна.

3) Здесь очень просто - при заряде ESR имеет ничтожную величину, а вот при разряде учитывается сумма = ESR + емкость + утечка, то есть при повышенном ESR видим пониженную емкость, а при низком ESR видим повышенную емкость. То есть, наблюдаем реальную емкость, с учетом потерь.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
baks    1

Понятно.Спасибо.

Измерение емкости большим током очень интересная идея.Преимущества такого метода были замечены мной при конструировании пробников ESR.

Фаза перехода конденсатора в нормальную кондицию,происходит намного быстрее.Это характерно для почти всех конденсаторов на напряжение>160вольт.

Про трансформатор поподробнее,пожалуйста.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Я указал, что это единственная возможность увидеть результаты, как в реальной схеме.

В приведенной схеме фаза роли не играет, измерение происходит на постоянном токе, что более достоверно. Конечно же лучше всего разряжать емкость до 0, для схемы со стрелочным прибором этого нет, а вот для цифрового вольтметра будут результаты точнее.

Трансформатор на 10 ампер, 1 вольт, судя по размерам на 15-20 Вт. 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
baks    1

Понятно.Спасибо.

Осталось проверить в железе.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
1 час назад, baks сказал:

Осталось проверить в железе

Все получится элементарно, повторяемость схемы очень высокая, в отличии от других схем, где надо долго и упорно настраивать.

Если использовать частоту сети как эталон, то можно достичь высоких результатов измерения, так как нормально допустимое и предельно допустимое значения отклонения частоты 50 Гц равны + - 0.2 и + - 0.4 Гц,  реально же 49.95 ...50.01 Гц, а это 0.1% точности и менее.

В принципе,  можно попробовать сделать прибор портативным, потребуется зарядка 5 В, на 1-2 А или аккумулятор 18650, но даже и в прототипе незначительным усложнением можно ввести стабилизацию амплитуды и "0" на ОУ, так как питание есть и его много.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
baks    1
19 часов назад, РадиоНастройщик сказал:

1) Теоретически - да, но практически надо калибровать по набору конденсаторов. 

Я не зря сказал про 1Ом.Мой измеритель С/ESR  нормально меряет емкость,шунтируя конденсатор резистором  до 30Ом.

Изменено пользователем baks

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
baks    1

Вопросов нет.Мой простой стрелочный измеритель заканчивает работу где-то на 250 Омах.Теоретически у вас 1Ом.Впечатляет.

 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
baks    1

Речь идет про измеритель емкости конденсаторов без демонтажа,который я использую довольно часто в связи с возможностью нарваться на заряженный электролит.Он нормально меряет где-то до ситуации,когда конденсатор зашунтирован сопротивлением больше 250Ом.

Когда меньше 250Ом,показания выходят за пределы допустимого.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
7 минут назад, baks сказал:

Речь идет про измеритель

Понятно. Мой прибор измеряет емкость, поэтому калибруется по набору конденсаторов. ESR-метр меряет сопротивление и поэтому калибруется по набору резисторов.

Защиту от входного напряжения могу поставить, 2 диода и резистор точно нужен, может еще что, надо подумать. Но даже в прототипе я попадал на ситуацию с напругой, стрелка дернется и дальше все нормально, так что может и не надо защиты, попробуйте в железе.

9 минут назад, baks сказал:

измеритель емкости конденсаторо

Что-то не понял. Точно измеритель емкости, а не ESR-meter ? Если первое, то да, есть такая проблема, лично я их не использую, поэтому сделал свой прибор.

Изменено пользователем РадиоНастройщик

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
baks    1

Да,измеритель емкости.Будет ли нужна защита в вашей схеме не знаю.Посмотрим.Ситуации как мы знаем,бывают разные.
Что касается измерителя эпс.На мой взгляд положение вещей достаточно прояснилось за последние лет 10.В интернете много полезной информации и видео.Плюс собственная практика.В наличии две сложности.
1.Охватить весь диапазон емкостей.
2.Охватить весь диапазон эпс.
Каждый выбирает то,что ему  больше всего подходит.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
10 минут назад, baks сказал:

Посмотрим

Думаю, мощный диод выдержит, обмотка и резистор 0.1 ограничат ток. Вот головку защитить - это надо, я смоделирую, результат позже. Стрелочник будет или цифровой вольтметр ?

1) Нужно 2 прибора, первый до 1 мкф, второй на все выше 1 мкФ. Ну и измеритель утечки на керамику. У меня так

2) ESR - метр все меряет нормально, вот только врет иногда тупо. Другим прибором перепроверяем, а что делать ?

Изменено пользователем РадиоНастройщик

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
baks    1

Я раньше вообще только измерителем емкости и пользовался.Потом пошла волна с эпс.Ситуации как я говорил бывают разные.
Кроме того,в прцессе практического использования,стали понятны слабые стороны измерителя емкости.Попытки его усовершенствовать не дали желаемого результата.Поэтому ищем более продвинутую схему,в которой нет этих недостатков.
Эпс.Юзаю цифровой.Как и у всех,есть свои плюсы и минусы.
Утечка-стрелочный тестер,плюс простенькая схемка до 250в.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
1 минуту назад, baks сказал:

Потом пошла волна с эпс

Просто она усугубила этот вопрос.

Схема была сделана вроде лет 10 назад, только сейчас выложил, простреливает емкость на раз.

Утечка. У меня сделано со светодиодом, питание 3 В.

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах
baks    1
11 минуту назад, РадиоНастройщик сказал:

 простреливает емкость на раз.

Вот-вот.Что меня и зацепило.
Расширить диапазон измеряемых емкостей не планируете?
 

Поделиться сообщением


Ссылка на сообщение
Поделиться на других сайтах

Создайте аккаунт или войдите в него для комментирования

Вы должны быть пользователем, чтобы оставить комментарий

Создать аккаунт

Зарегистрируйтесь для получения аккаунта. Это просто!

Зарегистрировать аккаунт

Войти

Уже зарегистрированы? Войдите здесь.

Войти сейчас


  • Похожие публикации

    • Автор: kde
      Добрый день!
      В электронике не новичок, разрабатываю и собираю различные схемы средней степени сложности, но вчера столкнулся с ситуацией, которую не могу понять.
      Итак, есть трансформатор с выходными обмотками 2х21В , к нему подключен мост KBU1010 (1000 В, 10 А), к положительному выходу которого подключен конденсатор емкостью 10000 мкФ 50 В (второй вывод конденсатора - на общем проводе, там же, где середина обмоток, отрицательный выход моста не используется). К конденсатору подключена лампочка 24 В 42 Вт. По сути, простейший выпрямитель, отлично работает. Теперь между выходом диодного моста и конденсатором я подключаю полевой транзистор IRF4905 (P-Channel, 55 В, 74 А (260 А в импульсе), 200 Вт истоком к выпрямителю, стоком к конденсатору). Т.е. транзистор может пропускать напряжение с моста на конденсатор, а может не пропускать. Между затвором и истоком ставлю стабилитрон на 12 В, резистор 100 КОм. Открываю транзистор напряжением -12 В (относительно общего провода) через резистор 10 КОм. Собираю, пробую - пару раз замыкаю провод на -12 В, схема работает (лампочка загорается). Затем вдруг лампочка начинает светиться постоянно, независимо от входного напряжения. Начинаю выяснять, в чем дело - транзистор пробит. Вопрос, как такое могло получиться?
      Да, возможно, что транзистор открылся в самый "неподходящий" момент, когда входное напряжение было на пике, а на выходе у него - разряженный конденсатор, т.е. по сути КЗ. Делаю КЗ трансформатора перемычкой, измеряю (клещами) ток через перемычку - 21 А RMS. Ну то есть около 30 А в пике (трансформатор не очень мощный, да еще и в сеть подключается через еще один развязывающий трансформатор 220/220 100 Вт). В первичной обмотке первого трансформатора при этом ток около 1.7 А, т.е. около 400 Вт. 30 А - это в 2.5 раза меньше, чем номинальный постоянный ток через данный транзистор! Я уж не говорю об импульсном токе в 260 А. Транзистор оказался пробит так - сток-исток: сопротивление практически 0, затвор - омметр ничего не показывает. Т.е. как бы канал пробило.
      Заменил транзистор, поставил последовательно с ним резистор 0.39 Ом 5 Вт, все работает, больше транзистор не перегорает (но на резисторе падает 1 В в среднем и около 2 В в пике). Кто может подсказать, в чем причина выхода из строя транзистора, если я и близко не приближаюсь к его максимально допустимым значениям? Схему прилагаю.
       
       
    • Гость calabonga
      Автор: Гость calabonga
      Я сделал для роутера простейший ИБП на двух релюхах (запитанных от БП) и Li-ion сборки на 12 V. На выход поставил несколько конденсаторов, чтобы роутер не вырубался, пока реле переключаются. Однако, возникла проблема - при вынимании вилки из розетки, напряжение на выходе БП плавно падает, роутер отключается  примерно на 8-10 вольтах, а через долю секунды отключаются реле, подавая напряжение от батареи. При возобновлении подачи напруги на БП такого не происходит. Думаю, это от того, что конденсатор на выходе БП плавно разряжается. Роутер предоставлен "в аренду" провайдером, так что разобрать БП не могу, к тому же он не разборный.
      Подскажите, пожалуйста, что можно придумать. Возможно, какой-то стабилитрон на вход ИБП со стороны БП?! Я в электронике разбираюсь довольно слабо и не представляю, как правильно применить тот же стабилитрон...
    • Автор: ZWDimon
      Всем привет, у меня такая проблема, перестал работать телевизор, так как гарантия на него давно закончилась я решил вскрыть его и позырить что да как там. После осмотра я нашёл лопнувший конденсатор LB 101K 1KV. Точно такого же я не смог найти у себя в городе и заказал с аллиэкспреса 101 1KV. Перепаял но телевизор так и не работает, в чём причина, конденсатор не тот или есть другая поломка?


    • Автор: Евгений Кинг
      Доброго времени суток, друзья, прошу помочь советом. Есть монитор ViewSonic, в котором установлен блок питания FSP043-2PI01 (http://archive.espec.ws/files/FSP043-2PI01.pdf)  
      В какой-то момент выгорела микросхема U101 (FSDM0565R), при осмотре обнаружилось также вздутие С114 (100uF 400V).  Проблема в том, что такого конденсатора под рукой нет, есть другой - 220uF 400V. Скажите, можно ли установить его вместо вздутого? 
    • Автор: Евгений Фучинский
      Куплю конденсатор 470 или 680 мкФ / 400 V.
      В ДНР (Дебальцево)