Вимірювач ESR LCF v3
Давно не секрет, що половина відмов у сучасній побутовій техніці пов'язана із електролітичними конденсаторами. Здулися конденсатори видно відразу, але є й такі, які виглядають цілком нормально. Всі несправні конденсатори мають втрату ємності та збільшене значення ESR, або тільки збільшене значення ESR (ємність нормальна або вище за норму). Обчислити їх - не так просто, доводиться випоювати їх, якщо паралельно підключено кілька конденсаторів, або паралельно до вимірюваного конденсатора підключені якісь шунтуючі елементи, перевіряти і справні запаювати назад. Багато конденсаторів приклеєні до плати, знаходяться в важкодоступних місцях і демонтаж/монтаж їх займає багато часу. Ще при нагріванні, несправний конденсатор може тимчасово відновлювати працездатність. Тому радіомеханіки, та й не тільки вони, мріють мати прилад для перевірки справності електролітичних конденсаторів, внутрішньо-схемно, не випоюючи їх. Хочу засмутити, на всі 100% - це неможливо. Неможливо правильно вимірювати ємність та ESR, але перевірити справність електролітичного конденсатора без випоювання, у багатьох випадках можливо за збільшеним значенням ESR. Несправні конденсатори зі збільшеним ESR та нормальною ємністю зустрічаються часто, а з нормальним ESR та зі втратою ємності немає. Зменшення ємності від номінальної на 20% - не вважається дефектом, це нормально навіть для нових конденсаторів, тому для початкової дефектації електролітичного конденсатора достатньо виміряти ESR. Показання ємності при внутрішньосхемних вимірах, тільки для інформації та в залежності від елементів схеми, що шунтують, можуть бути значно завищеними або не вимірюватися.
Орієнтовна таблиця допустимих значень ESR,наведено нижче:
Було розроблено кілька версій вимірника ESR. Вимірник ESR+LCF v3 (третя версія) розроблявся з урахуванням максимальних можливостей при внутрішньосхемних вимірах. Крім основного вимірювання ESR (на дисплеї Rx>x.xxx), є додаткова функція для внутрішньосхемного обчислення ESR, названа аналізатором "aESR" (на дисплеї a x.xx). Аналізатор виявляє нелінійні ділянки при заряді вимірюваного конденсатора (справний конденсатор заряджається лінійно). Далі математичним шляхом розраховується передбачуване відхилення та додається до значення ESR. При вимірі справного конденсатора “aESR” та “ESR” близькі за значенням. На дисплеї додатково відображається значення “aESR”. Ця функція не має прототипу, тому на момент підготовки основної документації був дуже невеликий досвід у її використанні.
На даний момент, є безліч позитивних відгуків від різних людей з рекомендаціями щодо її використання. Цей режим не дає стовідсоткового результату, але при знанні схемотехніки та накопиченому досвіді – ефективність даного режиму велика. Результат внутрішньосхемного вимірювання залежить від шунтуючого впливу елементів схеми. Напівпровідникові елементи (транзистори, діоди) не впливають на результат вимірювання. Найбільший вплив мають низькоомні резистори, індуктивності, а також інші конденсатори, підключені до ланцюгів вимірюваного конденсатора. У місцях, де шунтуючий вплив на конденсатор, що перевіряється невеликий, несправний конденсатор добре вимірюється в звичайному режимі "ESR", а в місцях, де шунтуючий вплив великий, несправний конденсатор (не випаюючи) можна обчислити тільки за допомогою "аналізатора - aESR ".
Слід пам'ятати, що при внутрішньосхемних вимірах справнихелектролітичних конденсаторів, показання "aESR" у більшості випадків трохи вище за показання "ESR". Це нормально, оскільки численні з'єднання з вимірюваним конденсатором вносять похибку.
Найбільш складними місцями для вимірювання є схеми з одночасним шунтуванням безліччю елементів різних видів.
На схемі вище несправний конденсатор С2+1ом шунтується C1+L1+C3+R2.
При вимірі такого конденсатора значення ESR у нормі, а аналізатор показує ”0,18” – це перевищення норми.
На жаль, не завжди вдається внутрішньо-схемно визначити справність електролітичного конденсатора. Наприклад: у материнських платах харчування процесора не вийде, там занадто велике шунтування. Радіомеханік, як правило, ремонтує однотипну апаратуру, і згодом у нього накопичується досвід, і він вже точно знає де і як діагностуються електролітичні конденсатори.
І так, що може мій вимірювач.
Вимірювач ESR+LCF v3 - вимірює
| ESR електролітичних конденсаторів | 0 - 50 Ом |
| Ємність електролітичних конденсаторів | 0,1 – 60 000 мкФ |
| Ємність неелектролітичних конденсаторів | 1 пФ – 2,0 мкФ |
| Індуктивність | 0,1 мкГн - 1,0 Гн |
| Частоту | до 50 мГц |
| Напруга живлення | батарея 7 - 9 вольт |
| Струм споживання | 10 – 30 мА |
Додаткові функції:
- У режимі ESR можна вимірювати постійні опори 0.001 – 100Ом, вимірювання опору ланцюгів, що мають індуктивність або ємність, неможливе (бо вимірювання проводиться в імпульсному режимі та вимірюванеопір шунтується). Для коректного вимірювання таких опорів необхідно натиснути кнопку "+" (при цьому вимір проводиться при постійному струмі 10мА). У цьому режимі діапазон опорів опорів дорівнює 0.001 - 20Ом. - У режимі ESR при натиснутій кнопці «L/C_F/P» включається функція внутрішньосхемного аналізатора (докладний опис див. далі). - У режимі частотоміра при натиснутій кнопці «Lx/Cx_Px» включається функція «лічильник імпульсів» (безперервний рахунок імпульсів, що надходять на вхід “Fx“). Обнулення лічильника здійснюється кнопкою "+". - Індикація батареї. - Автоматичне відключення - близько 4х хвилин (в режимі ESR-2хв.). Після закінчення часу простою, спалахує напис "StBy" і протягом 10 с, можна натиснути будь-яку кнопку і продовжиться робота в тому ж режимі.
У сучасній техніці електролітичні конденсатори часто шунтуються індуктивністю менше 1 мкГн та керамічними конденсаторами. У звичайному режимі тут вимірювач не здатний виявити несправний електролітичний конденсатор без випоювання. Для цих цілей додано функцію внутрішньосхемного аналізатора. Аналізатор виявляє нелінійні ділянки при заряді вимірюваного конденсатора (справний конденсатор заряджається лінійно). Далі математичним шляхом розраховується передбачуване відхилення і додається значення ESR(Rx) = aESR(a). На дисплеї додатково відображається значення aESR (a). Найбільш ефективна ця функція при вимірюванні ємностей вище 300мкФ. Щоб увімкнути цю функцію, натисніть кнопку «L/C_F/P».
Принципова схема.
"Серцем вимірювача є мікроконтролер PIC16F886-I/SS. У цьому вимірнику також, без зміни прошивки, можуть працювати мікроконтролери PIC16F876, PIC16F877.
Конструкція та деталі.
Друкованаплата виконана з одностороннього склотекстоліту.
Одночасно друкована плата є підставою для корпусу. По периметру плати припаяно смужки склотекстоліту шириною 21мм.
Кришки зроблені із чорної пластмаси.
Зверху розташовані кнопки керування, а спереду три гнізда типу ТЮЛЬПАН, для знімного щупа. Для режиму R/ESR – гніздо вищої якості.
Конструкція щупа:
Як щуп, використаний металевий штекер типу "тюльпан". До центрального висновку припаяна голка.
З доступного матеріалу для виготовлення голки можна використовувати латунний стрижень діаметром 3мм. Через деякий час голка окислюється і для відновлення надійного контакту, досить протерти кінчик, дрібним наждачним папером.
Нижче в архіві є всі необхідні файли та матеріали для збирання та налаштування даного вимірювача.
Удачі всім і всього найкращого!
Архів Вимірник ESR+LCF v3.