DIY-ESR-Messgerät:Alles, was Sie über ein DIY-ESR-Messgerät wissen sollten

Über das DIY-ESR-Messgerät:Jeder Handel hat seine einzigartigen Werkzeuge. Im Falle von Elektronik sollten Sie mindestens ein Multimeter, einen Schraubendreher, einen Cutter, einen Lötkolben und Drähte haben.

Das Beste daran ist, dass Sie diese Werkzeuge in jedem Elektronikgeschäft und zu einem erschwinglichen Preis finden können. Es gibt jedoch andere wichtige, aber teure Tools, die Sie auf dem Weg zu Wahlen benötigen.

Und unter diesen Tools ist das ESR-Meter.

In diesem Artikel zeigen wir Ihnen also, wie Sie Ihr ESR-Messgerät mit einer vorgefertigten Streifen-/Vero-Platine bauen können, mit dem gleichen Ergebnis wie die ESR-Messgeräte auf dem Markt.

Bereit? Lass uns lernen!

Stripboard

Was ist ESR?

Kondensatoren sind nicht immun gegen Degradation. Wenn Sie einige unerwünschte Effekte sehen, liegt dies am Equivalent Series Resistance (ESR). Wieso den? Kondensatoren haben aufgrund der Materialien, die Hersteller zu ihrer Herstellung verwenden, einen begrenzten Innenwiderstand.

Außerdem gibt es verschiedene Arten von Kondensatoren mit unterschiedlichen ESR-Bereichen. Daher ist es wichtig, den äquivalenten Serienwiderstand Ihrer Kondensatoren zu messen.

Was ist ein ESR-Messgerät?

Wenn es um die Messung von Kondensatoren geht, können Kapazitätsmessgeräte (digital oder analog) Sie in die Irre führen. Mit diesem Tool denken Sie vielleicht, dass ein defekter Kondensator gut ist. Wenn Sie einen Kondensator nicht auf ESR testen, übersehen Sie außerdem einen schlechten Kondensator und führen keine Reparaturen durch. Was Sie also brauchen, ist ein ESR-Messgerät.

Ein ESR-Messgerät ist ein zweipoliges Messwerkzeug mit dem Hauptzweck, den ESR von Kondensatoren zu messen. Normalerweise haben schlechte Kondensatoren hohe ESR-Werte, die Sie nicht mit einem normalen digitalen Kapazitätsmesser oder Multimeter messen können.

Das ist noch nicht alles.

Sie können ein ESR-Messgerät verwenden, ohne die Kondensatoren aus Ihrem Stromkreis zu entfernen.

Hier ist der beste Teil.

Sie können einen ESR für andere Experimente verwenden, z. B. zum Überprüfen von niederohmigen Widerständen wie 0,33 Ohm und 0,22 Ohm, zum Auffinden von Kurzschlüssen auf Leiterplatten, Lautsprecherverstärkern und zum Überprüfen des Zustands von normalen und wiederaufladbaren Batterien.

Wie funktioniert das ESR-Messgerät?

Verschiedene Faktoren tragen zum Leistungsverlust in Kondensatoren bei. Sie können diese Faktoren als ESR zusammenfassen. Um die Funktionsweise eines ESR-Messgeräts vollständig zu verstehen, werfen wir einen Blick auf die Komponenten:

Oszillator

Der Oszillator ist für die Bereitstellung des Wechselstromsignals verantwortlich, das zum Treiben von Strom durch den zu testenden Kondensator erforderlich ist. Ein gutes Beispiel einer Oszillatorschaltung läuft bei etwa 100 kHz.

Außerdem ist 100 kHz der Industriestandard für ESR-Messungen. Ein Teil dieser Schaltung wirkt als Phasenverschiebungsoszillator. Es ist einfach zu implementieren und zeigt Ihnen eine hervorragende Annäherung an eine Sinuswelle.

Die andere Sektion arbeitet als Verstärker und Puffer. Da der Phasenverschiebungsoszillator eine hohe Ausgangsimpedanz hat, verhindert dieser Abschnitt eine Überlastung der Oszillatorschaltung. Außerdem können Sie den Pegel des 100-kHz-Signals mit dem Gain-Regler-Potentiometer einstellen.

Der ESR-Detektor

Der ESR-Detektor ist der Ort, an dem die meiste Aktion stattfindet. Der erste Abschnitt ist ein Spannungs-Strom-Wandler, der das 100-kHz-Signal vom Oszillator in einen Spitze-Spitze-Strom von etwa 7 mA umwandelt.

Sie können also den CUT (den zu testenden Kondensator) innerhalb der Rückkopplungsschleife dieser Stufe anschließen. Sie können dies auch mit zwei Anschlüssen auf der Frontplatte tun, damit der CUT den gleichen Strom erhält.

Die Power Conversion-Sektion

In diesem Abschnitt erfordert ein Single-Supply-Ansatz, dass Sie im gesamten ESR-Messgerät eine virtuelle Massereferenz bereitstellen. In dieser Phase versorgt also ein herkömmlicher Spannungsregler mit drei Anschlüssen (am Eingang) einen +5-V-Bus.

Andererseits wird der -5-V-Bus von einer Dandy-Komponente versorgt, die eine Gleichspannung gleich der Größe (aber mit umgekehrter Polarität) an den Eingang austeilt.

Wie es funktioniert

ESR-Schaltplan

Erstens erzeugen der TR1 im obigen Diagramm und der befestigte NPN-Transistor eine einfache Rückkopplung, die einen Sperroszillator auslöst. Der Sperroszillator beginnt mit einer hohen Frequenz zu schwingen.

Zusätzlich erzeugen die Oszillationen eine konsistente Größe der Spannung über die 5 Windungen des sekundären Transformators. Außerdem legt der Oszillator die induzierte Hochfrequenz über die CTU an.

Außerdem können Sie einen Operationsverstärker sehen, der mit der Niederspannungs-Hochfrequenzeinspeisung verbunden ist. Außerdem arbeitet es dort als Spannungsverstärker.

Wenn der ESR fehlt oder Sie einen Arbeitskondensator haben, schlägt das Messgerät eine vollständige Auslenkung vor. Daher zeigt es einen winzigen ESR über dem Kondensator, der wiederum für verschiedene Kondensatoren auf Null abfällt – mit unterschiedlichen ESR-Werten.

Nun könnte ein niedrigerer ESR dazu führen, dass sich ein moderat höherer Strom über dem invertierenden Erfassungseingang des Operationsverstärkers aufbaut. Außerdem wird es entsprechend auf dem Messgerät zusammen mit einem hohen Auslenkungsgrad angezeigt und umgekehrt.

Zusätzlich arbeitet der höhere BC547-Transistor als übliche Spannungskollektor- und Reglerstufe. Aus diesem Grund kann der Transistor die Oszillatorstufe mit minimalen 1,5 Volt bewältigen. Auch andere elektronische Geräte in der Nähe des CUT werden durch die Testfrequenz des ESR-Messgeräts nicht belastet.

Außerdem ist es einfach, das Messgerät zu kalibrieren. Wenn Sie die Messleitungen niedrig halten, passt sich die 100k-Voreinstellung in der Nähe des uA-Messgeräts an, bis eine gesunde Auslenkung auf der Messskala erreicht wird.

Danach können Sie verschiedene Kondensatoren mit hohen ESR-Werten auf dem Messgerät und ungefähr kleineren Auslenkungsgraden überprüfen.

Schließlich steht der Transformator auf einem Ferritring. Außerdem verwendet es einen dünnen Magneten mit verschiedenen Windungen auf dem Diagramm.

So bauen Sie Ihr ESR-Messgerät

ESR-Schaltplan

In diesem Abschnitt lernen wir, wie man die obige Schaltung herstellt. Die Schaltung wird von einer einzigen 9-V-Batterie mit Strom versorgt. Sie können einen kostengünstigen LDO als Ersatz verwenden, um die maximale Batterielebensdauer zu erhalten, wenn die Spannung mit der Zeit abfällt.

Außerdem ist der LM2936 nicht so teuer und führt Operationen aus, selbst wenn er auf 5,5 V abfällt. Außerdem haben wir nach dem Schalter eine LED-Ein/Aus-Anzeige hinzugefügt – obwohl wir sie im obigen Diagramm nicht gezeigt haben.

Schaltungskomponenten

• C1- 100uf
• C2 – 470PF
• C3 – 10uf
• C4 – 0,1uf
• C5 – 100nf
• C8 – 100nf
• R1 – 1K
• R2 – 10.000
• R3 – 150
• R4 – 12
• R5 – 12
• R6 – 27K
• R7 – 100.000
• R8 – 2,2 K
• R9 – 100
• R10 – 10K-Topf
• ICI – 555
• TR1 – 3904
• T1 – 2.1 Transformator
• D1 – IN4007
• D2-IN4007
• D3 – IN4148
• D4 – IN4148

Schaltungsbetrieb

Schauen wir uns einige Abbildungen an, um besser zu verstehen, wie diese Schaltung funktioniert. Wir veranschaulichen also die Wellenformen an den Punkten 1, 2 und 3 mit einer verkürzten Leitung von ESR (0) und mit einem hohen ESR (5,6) Ohm. Hier entsprechen die Wellenformen verwandten Kanälen und der Oszilloskopaufnahme.

Außerdem beträgt das Signal am Ausgang des Kondensator-/Widerstandsteilers etwa 232 mV Spitze-zu-Spitze. Außerdem multipliziert der Transistor den Ausgangswert mit einem Faktor von über 10. Zusätzlich hält Kanal 3 das gefilterte und gleichgerichtete Signal (ca. 1,35 V).

Wellenformen mit ESR (0)

So sieht das Messgerät bei voller Erschöpfung aus, nachdem das 10k-Potentiometer eingestellt wurde.

Vollständige Erschöpfung der ESR (0)

Wenn andererseits ein Kondensator einen hohen ESR (5,6 Ohm) hat, können Sie ihn über die Messleitungen stecken. Dadurch verringert sich die Ausgangsspannung von Punkt 2 und auch der resultierende DC-Pegel an Punkt 3.

Wellenformen mit ESR (5,6 Ohm)

So sieht das Messgerät bei einer Erschöpfung von ESR =5,6 Ohm aus.

Meter für den Abbau von ESR (5,6 Ohm)

Bau der Rennstrecke

Diese Schaltung ist so einfach, dass Sie ein Perfboard für die Montage verwenden können. Obwohl es nicht einfach sein wird, einen geeigneten Signaltransformator für T1/E1-Übertragungsstrecken zu finden, haben Sie vielleicht einen in Ihrem Teilebehälter.

Eine tolle Alternative und Lösung für dieses Problem sind Trafos von Schaltnetzteilen (PC ATX Netzteile). Eine andere Alternative ist ein größeres Windungsverhältnis. Aber da ist ein Fang. Sie müssten den 150-Ohm-Vorwiderstand auf einen höheren Wert einstellen.

So sieht die fertig montierte Schaltung aus:

Schaltungsversammlung

Sobald Sie die Schaltung zusammengebaut haben, können Sie die Endmontage in einer Metallbox vornehmen. Außerdem können Sie eine Audiobuchse und ein abgeschirmtes Audiokabel verwenden, um Ihre Testsonden anzuschließen. Außerdem sollten Sie die Masse (Abschirmung) mit dem Metallgehäuse verbinden.

Letzte Schaltungsversammlung

Einschränkungen fast aller ESR-Messgeräte

Hier sind einige Einschränkungen eines jeden ESR-Messgeräts:

1. Wenn Sie einen Kondensator mit einem internen Kurzschluss haben, werden Sie durch die Messwerte des ESR-Messgeräts zu der Annahme verleitet, dass er einen niedrigen ESR-Wert hat.

2. Das Messgerät ist nicht die beste Option zum Testen von Kondensatoren mit weniger als 30 Mikrofarad. Wenn der zu testende Kondensator zu niedrig ist, wird die Messreaktanzfrequenz sehr wichtig. Dies führt also zu einem übermäßigen ESR.

3. Bei langen Messleitungen des CUT können Fehler auftreten. Wie? Weil der ESR ein Ohmmeter mit niedrigem Messbereich ist.

Aufrundung

Der Aufbau eines ESR ist ein einfaches und unterhaltsames Projekt. Das Beste daran ist, dass Sie dies mit gewöhnlichen Teilen in einem Elektroniklabor erreichen können. Das ESR-Messgerät ist die Anlaufstelle für alle Elektronik-Reparaturtechniker, Bastler, Designer und Ingenieure.

ESR ist ein wichtiges Attribut von Kondensatoren, die größer als 1 Mikrofarad sind. Außerdem benötigen Sie den ESR-Tester, wenn Sie Messungen durchführen möchten, die mit dem standardmäßigen digitalen Kapazitätsmessgerät nicht möglich sind.

Nun, das rundet alles ab, was Sie über ESR-Messgeräte wissen müssen und wie man sie baut. Wenn Sie Fragen oder Anregungen haben, können Sie uns gerne erreichen. Wir helfen Ihnen gerne weiter.