Измерение и измерители ESR

[rl55]

Что это? Резонанс?

А это недостаток схемы, батенька...
Я сразу же о нем писал здесь: http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php? ... 7#p2464937

Теоретический замысел автора схемы правильный, казалось бы идеальный, но не во всем диапазоне емкостей он работает корректно. Объясняется это тем, что с неизбежным небольшим изменением общей контурной емкости при включении измеряемого конденсатора изменяется и добротность контура, что вызывает погрешность измерения малых емкостей, где-то меньших 1 мкФ. Т.е., испытуемая екость должна быть хотя бы раз в 10 - 20 больше контурных конденсаторов (0,1 мкФ). Практически, с 1 мкФ. На 4,7 мкФ уже влияние незаметно. Т.е., на таком конденсаторе измерение реально отражает ESR, именно активную часть импеданса. На меньших емкостях измеряется тоже активная часть, но результат слегка завышается, так как с уменьшением общей контурной емкости немного увеличивается добротность измерительного контура. Пропорционально увеличиваются и показания прибора. Заметить можно после калибровки на "0", подключая пленочные конденсаторы порядка 1 мкФ и менее.

Побороть это нельзя. Другие простые пробники на малых емкостях занижают показания, а этот завышает. Вот так. Только вот недоход до нуля в тех пробниках на пол шкалы никого не смущает, а здесь зашкал на 2 деления приводит в шок...
Но! У малых электролитов существенный ESR и зашкала не будет. А будет просто погрешность и я не думаю, что такая уж большая. Ты прикинь, сколько этот зашкал выражаетс в Омах (а там десятые Ома будут) и сравни, какой ESR у исправных электролитов подобной емкости. И вычисли процент. Я ранее приводил некоторые проценты.
Для электролитов предназначен этот пробник.
А на существенно меньших емкостях очень сильно изменяется частота, а с ней добротность и увеличивается сильно погрешность. Так что, есть вполне очевидный предел.
Шкалу по сопротивлениям ты не озвучил. Электролит ("электролит 5,6мкф 250В - ничего") ничего у тебя не показывал скорее из-за высокого ESR, т.е., больше 5 Ом, что уже немного заходит за норму для таких емкостей. Вот ты и выявил неисправный... Вообще, имхо, желательно делать для однодиапазонного измерителя компромиссную шкалу - до 10-15 Ом.
Это ещё анализ без учета того, какая там у тебя частота получилась.

[Kep2077]

rl55, понятно тогда. Шкалу не озвучивал потому, что это всё примерно. Кстати зашкал не только на 2 деления на меньших емкостях стрелка бьется в корпус. Да в общем с этим понятно, так и буду ориентироваться на электролиты. Электролит тот 5.6мкф из экономки, скорее всего перегретый трупик. Вы по какой таблице ESR ориентируетесь? Гугл как минимум 4 вариации выдаёт.
Кстати, что странно - валяются у меня 2 электролита 4700мкф 35В, снял я их с выпрямителя акустики, когда заметил, что начал пробиваться 50гц от сети. Так вот этот пробник на них показывает почти 40 делений, а я точно знаю, что дело было в них, ведь замена помогла.

[rl55]

Шкалу не озвучивал потому, что это всё примерно.

Так примерно и надо. Шкала неравномерная, вот и надо показать ее характер с точность до пол деления в характерных точках. Как я делал. Я ж не абсолютно точные значения давал, а ориентировочные.

Кстати зашкал не только на 2 деления на меньших емкостях стрелка бьется в корпус.

Что мешает увести стрелку на конец шкалы при зашкале и сравнить потом на закороченных щупах разницу ухода. Но большой зашкал возможен на емкостях, значительно меньших 1 мкФ.

Вы по какой таблице ESR ориентируетесь? Гугл как минимум 4 вариации выдаёт.

Разные варианты в тырнете на малых емкостях связаны как раз с несовершенством приборов для их измерения, имхо. Кто какой показометр сотворил, такую таблицу и дал...Я вообще до сих пор пользуюсь осциллографическим методом. Как раз я по нему и вижу реально активную часть импеданса малых емкостей. Ну и сравниваю с новыми и запоминаю ориентировочно. Кроме того, вижу и "звон" дросселей внутрисхемно при неисправном одном из двух связанных дросселем конденсаторов. Хорошо отличаются пленочные конденсаторы. Да и неисправные электролиты тоже имеют свой почерк на экране. Т.е., информативности намного больше.
Лень всё сделать что-нибуть стоящее. Так и использую осцил.

Так вот этот пробник на них показывает 39 делений

А чему у тебя равна разница в 1 деление в Омах? Потом конденсаторы такая вредная штука, что могут восстанавливаться, а при работе портиться. Контакт вывода с фольгой то хороший, то плохой. Частое явление. Они же там "приклёпываются"... Разбирал хоть? Чаще повышение ESR связано как раз с этими контактами, а не с высыханием электролита.

[Kep2077]

Оказывается эта штука еще и индуктивность меряет.
Из тех, что у меня есть ориентировался по маркировке:
0,22мкГн - 35 делений
0,65мкГн - 30,5 делений
2,1мкГн - 13,5 делений
100мкГн - ничего
Некоторые индуктивности, не маркированные тоже зашкал вызывают. В частности катушка из блока разверки CRT монитора, не маркирована к сожалению.
По сопротивлениям я не тарировал шкалу взял подстроечник, вывернул на нем минимум на шкале и замерял мультиметром - тогда получилось около 5 Ом. 0.51 Ом - ~26 делений, 1.02 Ом - ~16 делений. Пере замерил предел подстроечником - начало шкалы - 4 Ома

[rl55]

Надо бы 0,1 Ом смотреть для оценки возможностей в этом пределе. Лучше иметь отдельные резисторы для быстрой проверки - в начале шкалы - 0,1 Ом, 0,5 Ом ну и дальше некоторые характерные точки.
Но у тебя оценочно получается хорошая чувтвительность в начале шкалы: 0,5 Ом 26 делений из 40. Поэтому десятые доли Ома хорошо чувствует и заметно реагирует на малых пленочных. Но опять же - это десятые доли по сравнению с 1 - 4 омами у электролитов емкостью 1 - 4 мкФ. Добудь всё же резистор 0,1 Ом для оценки чувствительности в начале шкалы. Я себе из тонкого медного обмоточного провода сделал. Даже бифилярно намотал.

Оказывается эта штука еще и индуктивность меряет

Не спеши! У индуктивности тоже есть активная часть сопротивления плюс потери в сердечнике.
Оценочно 1 мкГн на 100 кГц имет индуктивное сопротивление 0,6 Ом, два контурных конд. по 0,1 мкФ порядка 30 Ом общее, т.е., на много меньше и сильно индуктивная часть повлиять не может. Должна учитываться только активная часть. Это теоретически и для 100 кГц. Какая у тебя частота - вопрос...
А для 100 мкГн импеданс будет 60 Ом по сравнению с емкостями 30 Ом. Тут уже существенное влияние на частоту будет и понятно, почему не показывает. Плюс активная часть - у меня 240 мкГн имеют 4 Ом.
Кроме того не иключено совсем другое влияние вводимой индуктивности на сам режим генерации генератора по цепи обратной связи. Слишком уж тут всё переплетается - два в одном... Олегов однотранзисторный пробник тоже может, думаю, чудеса показывать и на малых пленочных и на индуктивностях... Но он и эта схема не предназначены для этого. Не надо от них требовать всего...
А раньше я писал, что имеются разумные пределы нечувствительности пробника к индуктивности щупов.

Да, привередливый мне собеседник достался... Я тут просто хотел поделиться исследованием рассматриваемой схемы для общего представления её возможностей, совсем не ожидая такого развития событий

Вот этот товарищ http://www.chipmaker.ru/topic/110433/ быстренько собрал эту схему, откалибровал на резисторах и не берет дурное в голову, предполагая (наивно, конечно) непогрешимость его на любых конденсаторах...

[Kep2077]

Да я не предполагаю, просто делюсь тем, что намерял.
В принципе всё ясно давно, теперешняя сборка - набросок, при окончательной сборке буду уже налаживать под то, что есть. Собственно, что там налаживать - уже всё опробовал.

Индуктивности просто ради эксперимента промерил, чем и делюсь. =)
Мелких резисторов точных нет. Где-то среди мощных были резисторы на 0.24 Ом 1%, но их поди найди сейчас, уже как буду шкалу тарировать окончательно, тогда и поищу. В принципе могу себе сборок из разных резисторов наделать, на ММВ выверить их довольно точно не составит труда.

[rl55]

Про индуктивности. Если ты имел ввиду измерение активной части их импеданса (фактически, того же ESR), то это другое дело. Но ты написал про измерение индуктивности. Может просто не так выразился, а я тебя не так понял... Теоретически это возможно, но нуждается в проверке. Да и не так нужно оно. Это из понятий добротности катушки.

Мелких резисторов точных нет

Да не нужны они точные на этапе проверки и изготовления. Потом уже по точным можно отградуировать шкалу. Как для меня, то и 5-10 процентовые пошли бы.

Собственно, что там налаживать - уже всё опробовал.

Вот попробуй еще классический вариант на двух кольцах, чтобы закруглить эту тему для себя. Может он тебе больше понравится. Да и руку набьёшь - колец бояться не будешь...
Классическая схема постабильней будет. В этой схеме слишком много нестабильностей собралось в одном месте. Вплоть до того, что и температуру феррита чувствует. Вот и сравнишь и примешь окончательное решение. Вариантов то тут мало - все подобные простые пробники на одно лицо по принципу измерения.
Сейчас пойду всё же исследую до конца новый вариант моего пробника (на двух кольцах), лишенного недостатка небольшого зашкала на малых пленочных конденсаторах. Вот ты всё тормозишь меня с этм делом...

[Kep2077]

Ну как закончу с этим пробником, обязательно попробую.

Спойлер

А по индуктивности - я имел ввиду, что на самих детальках что-то меряется.

[rl55]

Kep2077, бросай ты, наверное, эту схему. Не нравится мне она всё больше своими нестабильностями. Особенно раздражает в этой схеме небольшое гуляние нуля, часто проверять его надо. Причем иногда без видимых причин на пол деления может уйти. Случайно обнаружил эффект - если пропустить через катушку импульс тока, то стрелка назад на ноль не вернется - на 2-4 деления не дойдет. Вернуть её можно постукиванием по ферриту - видимо остаточная намагниченность влияет. Прямо магнитная память получается... А ведь феррит входит в главную часть измерительной системы, поэтому даже небольшие изменения его параметров заметны. Да и шкала зауженная и справа и слева по максимуму. 0,1 Ом получался всего 2 деления а предел всего лишь до 4 Ом.
В то время, как здесь http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php? ... 1#p1656671 0,1 Ом 4 деления, а предел до 10 Ом различим (одно деление слева, вся шкала 30 делеий). А если нагрузочный резистор поставить 2 Ом, то 0,1 Ом будет два деления справа, а 20 Ом - 1 деление слева. Это будет наиболее компромиссная шкала - и десятые доли более-менее видно и десятки Ом. Но и до 10 Ом тоже может хватить.
Короче, ну её...

А теперь дальнейшее исследование упомянутой сейчас схемы http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php? ... 1#p1656671



Там был недостаток в виде небольшого зашкала на 1-2 деления при измерении пленочного конденсатора 4,7 мкФ. По моей шкале (30 делений, 0,1 Ом - 4 деления) это составляет 0,025 - 0,05 Ом. Ясно, что при измерении реального электролитического конденсатора такой емкости, это никак при его омных ESR не скажется. Достаточно правдободобным будет ESR и для электролита 1 мкф. Поэтому этот недостаток фактически не препятствует точности измерения электролитов малой емкости.
Ну, а причины такого явления следующие.
Паразитный резонанс возможен, но, видимо, он не определяющий.
А вот искажение синусоиды имеет главное значение - проходя через исследуемый конденсатор в результате дифференцирования искаженная синусоида изменяет свой вид на нагрузочном резисторе. Это хорошо видно осциллографом - одна половина её уплощается, другая заостряется. Заострённая половинка имеет бОльшую амплитуду, уплощенная меньшую (а площади их, как известно, равны между собой).
А далее, если на детектор подается заостренная часть, то он завышает, показания, а если тупая часть, то занижает. Проверить просто - меняем фазировку у второго транса и картина меняется - если первоначально на емкости 4,7 мкФ был зашкал, то при изменении фазировки недоход на 1-2 деления.
А вот если применить детектирования обеих половин синуса (удвоение, как у Симурга), то стрелка может и не уходить или значительно ослабится этот эффект. Если менять базовый ток генератора, то можно менять степень искажения синуса и просмотреть разные варианты откликов.
Можно добиться вообще стояния стрелки на нуле, но это для этого принципа измерения неправильно - стрелка должна учитывать реактивное сопротивление и не доходить до нуля. "Чистый ESR" это только у Тигра получается и там тоже работают какие-то механизмы компенсации. Если на прямоуголке, то в результате дифференцирования импульсов измеряемым конденсатором малой емкости импульсы на нагрузочном резисторе приобретут остроконечный вид с увеличенной амплитудой. Если детектор пиковый, то получится и перекомпенсация. Вот поэтому, возможно, во многих схемах в цепь измерения и вносять малую емкость порядка 0,47 мкФ, дабы дифференцирование было и без измеряемой емкости и она меньше бы вносила свой вклад. Ну, и возможно опытным путем и добиваются, чтобы перекомпенсации не было. Может при случае и проанализирую это схемное решение. Честно говоря, уже надоело пока...

Пробовал варианты с зазором в ф. кольце генератора. Синус получался красивый при контурной емкости 0,1 мкФ. Это дало о себе знать - зашкал/недоход на емкости 4,7 мкФ практически стал незаметным при любой фазировке измерительного трансформатора. Но тут надо иметь осциллограф и терпение для подбора оптимального зазора. А если терпения нет, то и так пойдет - на реальных малых электролитах лишние 0,05 Ом никакой серьезной погрешности не добавят...

Надеюсь тема исследования исчерпана. Всех благодарю за терпение... Может кому и пригодится.

[Kep2077]

rl55
Обязательно пригодится! Спасибо!
Не хотел спешить писать, ну да ладно.
Я тоже провел небольшие, если так можно выразиться, изыскания этой схемки на одном колечке.
1. С предложенным вами диодным детектором мне максимум удалось подключить и настроить голову на 200мкА, с небольшим запасом, возможно, до 300мкА. Длинна шкалы при этом у меня получалась как 0..15 Ом, так и 0..5 Ом, регулируется количеством витков на кольце.
2. С предложенным вами транзисторно-диодным детектором пришлось повозиться, для его запуска требуется угадать комбинацию сопротивлений R2,R4 и R (между К-Б детекторного транзистора, я ставил крутилку на 30к). В итоге схема работает как с кольцом с 10 витками, так и с 6. Удалось настроить схему на головки от 100 до 1000мкА с разной длинной шкалы, примерно как в предыдущем пункте. Но надо отметить, что регулировка указанных выше подстроечников ощутимо влияет на работу схемы в целом.
3. Собрал оригинальную схему без диодов (кольцо 10 витков, 6 витков, R5 не ставил) - могу сказать, что к ней легко подключить и настроить практически любую разумную головку на любой желаемый диапозон. По крайней мере у меня всё работало с полуоборота и на любую прихоть.

Вот такие дела по этой схеме. Хочу собрать устройство в виде пинцета или в корпусе фломастера. Длинна провода к головке по идее не сильно должна влиять на точность.
Вашу схему обязательно испробую, но попозже.
Кстати мысль сходу - может можно включив через переключатель несколько разных нагрузочников - можно переключать диапазон шкалы - для измерения до 10го знака после запятой и до 10-20-30 ом.

[Borodach]

Конечно пригодится, спасибо ...

Но тема ещё далеко не "исчерпана" ...

[rl55]

Kep2077, неужели ты еще не заметил недостаточную стабильность нуля? Это же очень плохо. Вблизи 0 Ом можно сильно ошибаться, если не проверишь нуль перед измерениями.

Кстати мысль сходу - может можно включив через переключатель несколько разных нагрузочников - можно переключать диапазон шкалы - для измерения до 10го знака после запятой и до 10-20-30 ом.

Еще один искатель шестого знака вырисовывается...
А ты про какую схему говоришь? Если на одном кольце, то как только ты увеличишь каким-то образом разрешающую способность, то тогда особенно увидишь нестабильность нуля. Сам автор придумал эту схему с диапазоном до 30 Ом и то он же и отметил температурную нестабильность при этом.
А как только ты начнешь значительно повышать чувствительность к малым сопротивлениям, то этот эффект возрастет многократно. Так что, про миллиомы в этой схеме и не мечтай...
Если про мою, с двумя кольцами, то там тогда надо применять резисторы меньше ома, что скажется на нагрузке на генератор. Ниже 0,5 Ом не следует опускаться.
А еще не позволит достичь результата сопротивление контактов переключателя. Очень трудно найти переключатель с десятыми долями ома сопротивлением контактов. И будет шкала гулять от этой нестабильности.

Длинна провода к головке по идее не сильно должна влиять на точность

Абсолютно не повлияет.

Ну, а так, дерзай, если нравится. Но позже всё-таки поймешь, что я прав был.
А может тебе пока и такого варианта хватит. Ты еще сам, может, толком не знаешь, в каких диапазонах он тебе нужен и нужен ли вообще...

Но тема ещё далеко не "исчерпана" ...

Тема неисчерпаема, как атом... Это тема моего исследования двух этих схем исчерпана в основном.

[Kep2077]

неужели ты еще не заметил недостаточную стабильность нуля?

Заметил, на разных вариантах по-разному, но терпимо вроде.

Еще один искатель шестого знака вырисовывается...

Конечно, а как иначе-то?

А ты про какую схему говоришь?

Про ту, что на двух колечках.

А еще не позволит сопротивление контактов переключателя.

Ну хорошо, если взять двурядный переключатель, не прокатит? Может полевичок тудой, а? 2 диапазона хотябы было-бы отлично.

А может тебе пока и такого варианта хватит. Ты еще сам, может, толком не знаешь, в каких диапазонах он тебе нужен и нужен ли вообще...

Воот, пока не попробуешь не узнаешь - как говорится.

[rl55]

Заметил, на разных вариантах по-разному, но терпимо вроде.

Терпимо не терпимо, но неудобно это. Я вот в своей схеме такого не встречал. Разве что диод специально погреешь пальцами. И то там не такое большое отклонение, как на одном кольце. Я писал уже, что в нем чувстуют температуру два транзистора и даже катушка (её феррит). Пока налаживаю, постоянно приходится ноль подстраивать, чего не наблюдал на моей схеме.

Ну хорошо, если взять двурядный переключатель, не прокатит? Может полевичок тудой, а? 2 диапазона хотябы было-бы отлично.

Не прокатит. А полевичок - это экзотика. При 1,5 В его и управлять нечем.

[Kep2077]

чувстуют температуру

Если это дело того... жидкими соплями?

полевичок - это экзотика. При 1,5 В его и управлять нечем.

Точно, блин...

[Kep2077]

Давно у меня витает мысль о том, а почему-бы не построить такой пробник на базе генератора постоянной частоты?
К примеру, на базе 555 легко собрать генератор на 100кгц. При этом частота на выходе будет гарантированно стабильной и при относительно тщательном подборе задающих частоту компонентов частота генерации не уплывет за пределы погрешности этих самых компонентов. Я понимаю, что придется отказаться от 1.5В питания, но может таким образом можно повысить стабильность устройства?
Не пинайте сильно, если не прав.

Спойлер

По частотомеру, где можно обсудить?

[Borodach]

7555 хорошо работает где-то от 0,7 вольта и выше ...

[rl55]

Kep2077, 1,5 В и трансформаторы обеспечивают малые габариты и экономичность. Я же тебе уже говорил о смысле применения трансформаторов - в измерительной цепи должны быть значительные токи, чтобы ловить десятые доли ома. Вот при 0,1 В на шупах и нагрузке 1 Ом ток возникает 0,1 А. А в первичной обмотке ток будет в Ктр раз меньше. А без трансформатора 0,1 А надо брать уже от источника напряжения. А если это Крона... Если от сети питать, тогда можно. Но раз от сети питать, то уже надо серьезный прибор делать. С синхронным детектором, например.
Ну, и неудобство работы с привязкой к сети проводами...

[Kep2077]

Borodach
Не знал. Производители пишут, что от 2-3В.

rl55
Я не против трансформаторов! Разве я говорил об этом? Вы упоминали плавающую частоту, зависимость от измеряемой емкости и т.д. добавим к этому сложность настройки и т.д. вот и всплыло решение применить 555.

[Borodach]

http://forum.cxem.net/index.php?showtopic=13268&st=1680



Реально от 0,7. Сам проверял.