Перейти к содержанию

Измерение емкости конденсатора сильным током.


Рекомендуемые сообщения

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

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

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

 

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

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..

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Сравнительное тестирование аккумуляторов EVE Energy и Samsung типоразмера 18650

Инженеры КОМПЭЛ провели сравнительное тестирование аккумуляторов EVE и Samsung популярного для бытовых и индустриальных применений типоразмера 18650. 

Для теста были выбраны аккумуляторы литий-никельмарганцевой системы: по два образца одного наименования каждого производителя – и протестированы на двух значениях тока разряда: 0,5 А и 2,5 А. Испытания проводились в нормальных условиях на электронной нагрузке EBD-USB от ZKEtech, а зарядка осуществлялась от лабораторного источника питания в режиме CC+CV в соответствии с рекомендациями в даташите на определенную модель. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

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

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Новый аккумулятор EVE серии PLM для GSM-трекеров, работающих в жёстких условиях (до -40°С)

Компания EVE выпустила новый аккумулятор серии PLM, сочетающий в себе высокую безопасность, длительный срок службы, широкий температурный диапазон и высокую токоотдачу даже при отрицательной температуре. 

Эти аккумуляторы поддерживают заряд при температуре от -40/-20°С (сниженным значением тока), безопасны (не воспламеняются и не взрываются) при механическом повреждении (протыкание и сдавливание), устойчивы к вибрации. Они могут применяться как для автотранспорта (трекеры, маячки, сигнализация), так и для промышленных устройств мониторинга, IoT-устройств. Подробнее параметры и результаты тестов новой серии PLM по ссылке.

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

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.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Литиевые батарейки и аккумуляторы от мирового лидера  EVE в Компэл

Компания Компэл, официальный дистрибьютор EVE Energy, бренда №1 по производству химических источников тока (ХИТ) в мире, предлагает продукцию EVE как со склада, так и под заказ. Компания EVE широко известна в странах Европы, Америки и Юго-Восточной Азии уже более 20 лет. Недавно EVE была объявлена поставщиком новых аккумуляторных элементов круглого формата для электрических моделей «нового класса» компании BMW.

Продукция EVE предназначена для самого широкого спектра применений – от бытового до промышленного. Подробнее>>

Реклама: АО КОМПЭЛ, ИНН: 7713005406, ОГРН: 1027700032161

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?

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

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.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

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?

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

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.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

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.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

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. 

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

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.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

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
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

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.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

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
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

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.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

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
Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

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.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

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.

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

11 минуту назад, РадиоНастройщик сказал:

 простреливает емкость на раз.

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

Ссылка на комментарий
Поделиться на другие сайты

Присоединяйтесь к обсуждению

Вы можете написать сейчас и зарегистрироваться позже. Если у вас есть аккаунт, авторизуйтесь, чтобы опубликовать от имени своего аккаунта.
Примечание: Ваш пост будет проверен модератором, прежде чем станет видимым.

Гость
Unfortunately, your content contains terms that we do not allow. Please edit your content to remove the highlighted words below.
Ответить в этой теме...

×   Вставлено с форматированием.   Восстановить форматирование

  Разрешено использовать не более 75 эмодзи.

×   Ваша ссылка была автоматически встроена.   Отображать как обычную ссылку

×   Ваш предыдущий контент был восстановлен.   Очистить редактор

×   Вы не можете вставлять изображения напрямую. Загружайте или вставляйте изображения по ссылке.

Загрузка...
  • Последние посетители   0 пользователей онлайн

    • Ни одного зарегистрированного пользователя не просматривает данную страницу

×
×
  • Создать...