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    4 990

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

Впервые на русском языке! Работаем с микроконтроллерами STM32F7(на основе STM32F7 Online Training)

Цикл материалов на основе STM32F7 Online Training от компании STMicroelectronics. Описаны функциональные блоки и инструменты разработки для семейства микроконтроллеров STM32F7, охватывающие тематику системной периферии, памяти, безопасности, аналоговой периферии, цифровой периферии, таймеров, экосистемы.

Подробнее>>

KRAB    4 990

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

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    4 990
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: OKoloss
      Здравствуйте, уважаемые.
      Думаю, все, кто занимается ламповой техникой с ее высокими напряжениями, не раз получал "заряд бодрости" от не разрядившегося конденсатора, Я не исключение.
      Поэтому, порывшись в журналах, была найдена и реализована схемка разрядника.
      Схема взята в журнале "Радиоконструктор" №10 2012г. 

      Развел под нее печатку и спаял. Работает отлично. 

       Модераторы, возможно я немного не в ту ветку форума втулил, но не гневайтесь. Посчитаете нужным, - перебросьте или прибейте этот пост.
      Спасибо.
    • Автор: Vova45
      Какими советскими  аналогами  заменить конденсаторы ? , такие как  CX  ,C1 ,C2  ,C6 ,C4

    • Автор: niko9
      Привет всем ! Подскажите пожалуйста для чего применяют конденсаторы со тремя выводами ? Какая их внутренняя схема ?

    • Автор: iilgizar
      Имеется 3 дистрибьютора питания 48 В, от стоек базовой станции сотовой связи. По прямому назначению я думаю они никого не заинтересуют, на вот начинка возможно кому-то и понадобится. В ценах не ориентируюсь, надеюсь кто нибудь подскажет.






      конденсаторы диаметр 35 мм. высота 37 мм - 16 шт., мосфеты по 20 шт., RNP20S - думал диоды, а оказалось мощные (35W) резисторы - 18 шт. ну и мелочевка разная. 





    • Гость Noname200444
      Автор: Гость Noname200444
      Здравствуйте.  Столкнулся с проблемой,  что не могу определить напряжение керамического конденсатора. Не на всех подписано напряжение,  погуглил и особо нового ничего не узнал.  Есть буквенное обозначение,  ток вот к этим буквам цифр никаких нет,  а на сайтах где хоть как-то упоминалось об этих буквах про этот случай ничего не пишут.Вот у оранжевых дисковых при одной и той же ёмкости  они попадаются сильно разных размеров и на корпусе помимо его ёмкость больше ничего нет. Как это делается? 
      Какое напряжение у этих конденсаторов? 

  • Сообщения

    • @Крашер да.некоторые парни малость перебарщивают..но все-таки в этом случае ТС надо бы обратиться к мастеру(что-бы в конец не угробить)..а хамить тут любят..этакие великие Гуру..
    • Сегодня весь вечер провозился с оплатой 50 рублей за микросхемы на Али, с карты Мастеркард. При попытке оплаты выходит вот такое сообщение, а не телефон, вместо суммы, приходит слово "ОТКАЗ":

      При повторных попытках оплаты  постоянно возникает вот такое сообщение:

      Потеряв кучу времени, решил переключить валюту, с рублей на доллары. И чудо... всё стало работать без проблем. Только в телефон, вместо рублей, пришла оплата в долларах. Я оплатил запрошенные 0,78 доллара, пересчитал их потом в рубли по остатку на карте, и получил цену товара, указанную в рублях. Т.е. всё ровно. Ради интереса попробовал переключить валюту на Евро... и получил то же самый ОТКАЗ и те же сообщения, как при попытке оплаты рублями.
      Что это за нововведение Сбербанка,.. для чего оно...  А может это какой-то глюк.. не понятно. Если у кого-то такое было, интересно узнать в чём причина.
    • Спасибо всем!   Q1 - это что за зверь? какой-то (какой) транзистор с диодом или что-то единое? 74AC00 =КФ1554ЛА3 так? и безопасно-ли использовать 9в?   спасибо, схему сохранил. для начала попробую ту, что с регуляторами
    • Ох а я думал уже все тут странно агрессивные) Погуглю через сингапурский прокси и вообще буду надеяться на лучшее и ждать доброго "гуру") Как вы верно себя описали)
    •   Да, не всё можно заменить русскими словами, чтоб смысл и ёмкость слова точно сохранить...   Русский язык вообще странный. Вот неряха - плохо. И ряха - плохо. Фигня какая-то...  _______________________________________________________________________________________________ Нарисовано как положено, слева вход, справа выход?!
    • @dimanaviator Дима! Хорошо, если бы Вы смогли контролировать частоту частотомером. В 90-х годах я собирал часы "Электроника 6" . Собрал 160 штук. Одни у меня до сих пор дома идут. В месяц спешат на 1 секунду. Бытовые кварцы ( не прецизионные ) имеют большой разброс частоты. Измерение я проводил частотомером Ч3-34а. Он хорош тем, что я могу видеть три разряда после запятой. То есть, например: 32768, 078. В режиме измерения у меня очень редко выпадал результат 32768, 000. Сначала я подстроечной ёмкостью установил 32768, 000. При последующем измерении было уже 32768, 099. Затем 32767, 979.
      Каждый раз я подкручивал подстроечный конденсатор и делал суточные замеры. Экспериментально пришёл к заключительному варианту 32767, 796. Получается, если частота кварца играет в течение суток, как в плюсовую, так и в минусовую сторону, среднее и получается 32768, 000. Такую настройку я проводил с каждыми часами и всегда добивался безупречной точности. Думаю, одна секунда в месяц это хороший результат!