Измерение и измерители ESR

[MaximusAries]

Kep2077, на 555 отличный "гена", причём нет "звона" на её выходе, в отличии от отечественного аналога..
У меня третий вариант так сделан.. задавальник 555, дальше всё 1:1 по класическому манфреду ))). Причина в том, что 100кГц на ТЛ062/072 сложно получить.. это на его грани.. В четверном варианте использован "чистый синус", гена тоже 100кГц, еле выжал из ТЛ072 при напряжении +6В (двух-полярное, с искуственной средней точкой. Схема "гены" - мост Вина, автор - Сергей Патрушин. По формуле подобрал С1, С2, R1, R2. В данный момент мой "измеритель" в разобранном состоянии, вместо него монстр MS5308, но места он столько занимает... Я купил МС от AD - ОУ AD8056ARZ (300MHz 4-6V, потребление 5.4 mA ) и AD8307 (логарифмический усилитель-детектор). Хочу сделать низко-потребляемый на "продвинутой" базе "пузомер". Сейчас собрал отдельно на макетке детектор, гена на мосте вина. еще на ТЛ072, всё на соплях но меня результат порадовал.. на полимерные элетролиты реагирует )). Надеюсь я всё-таки освою спринтлайот и сделати таки плату... когда нибудь )))

[rl55]

rl55
Я не против трансформаторов! Разве я говорил об этом?

Я это чувствую...

Вы упоминали плавающую частоту, зависимость от измеряемой емкости и т.д. добавим к этому сложность настройки и т.д.

Так это всё применительно к схеме из ж. Радио. Но там сам принцип измерения заложен в параметры "измерительного" колебательного контура, которые зависят от частоты. Главным образом - добротность. Потери в феррите тоже влияют. Я попутно это тоже заметил - разные кольца с одинаковой индуктивностью обмотки требуют существенно разного базового тока генератора. Это на 100 кГц. Не все ферриты на таких частотах хорошо работают. Вот они и вносят свою лепту в активные потери. При этом и характер шкалы меняется. Я уже намекал, что в этой схеме собрались все дестабилизирующие факторы в одном узле. Ну, и кроме того, и узкий "динамический диапазон" - колебания ведь всё равно при определенном сопротивлении срываютя. До нулевого напряжения не дойти. Практически можно получить раза в три-четыре меньше, чем на закороченных щупах. А дальше просто работает начальная нелинейность диодов, не позволяющая этот остаток наблюдать. Все это зауживает пределы измерений. Тоже отмечал.
Но если ты думаешь, что применив в этой схеме отдельный стабильный по частоте генератор, которым будешь питать измерительный контур, ты решишь эти проблемы, то ты ошибаешься - ты только усугубишь их. Резонансная частота контура ведь не зависит от генератора с вытекающими отсюда последствиями. У меня тоже первоначально такая мысль была, но по этой причине я забраковал её. А смысл был в том, что колебания в контуре уже не срываюся при этом и "динамический диапазон" расширяется.

В других схемах, в моей тоже, результат измерения от небольшого изменения частоты практически не зависит (для активного сопротивления). Малые емкости, конечно, своим емкостным сопротивлением немного будут чувствовать частоту, но такие пробники все равно измеряют этот параметр неправильно. Это в синхронных детекторах можно правильно разложить импеданс на две составляющие.

[oleg63m]

Схема "гены" - мост Вина, автор - Сергей Патрушин

сотню раз собирал схемы с момтом Вина и стабилизацией полевиком, аналогичную данной, и уже выработалась определенная концепция, позволяющая избежать геморроя при наладке. взята сама идея решения из книги "искусство схемотехники, хоровица с хиллом".
суть проблемы заключается в том, что при управлении полевиком относительно большим сигналом происходит значительное искажение фрмы вследствие нелинейности полевика. введение всего 2х резисторов в корне решают проблему

и еще, проблема связанная со смещением. на многих схемах вывод инвертирующего входа гальванически связывают с нулевой точкой, иногда получая на выходе жуткое смещение нуля(о чем так-же упоминалось в статье)очень часто достаточно поставить конденсатор, и забыть навсегда о проблеме
не расцените это так, как будто я кого-то поучаю, но поверьте, нас читают много начинающих и не очень котят и котов, которые об этом даже не подозревают, но уже успели разочароваться в неработающих должным образом с виду не плохих схемах

[Kep2077]

rl55

Я это чувствую...

Ну коли так, то я-бы предложил тогда каскад ОУ или что-то такое. :

Резонансная частота контура ведь не зависит от генератора с вытекающими отсюда последствиями.

А можно подробней?

[rl55]

Это я о системе с отдельным генератором (синус), слабо связанным с "измерительным контуром", если не понял идею. Их частоты должны быть равны. Но при вводе в контур измеряемого конденсатора малой емкости его резонансная частота будет так же меняться, как и в автогенераторе по схеме Радио при стабильной частоте задающего генератора. Проявление тех же недостатков плюс от взаимной расстройки добавляются.
Что же сдесь непонятного?

[Kep2077]

Ок, а если каким-нибудь транзистором организовать обратную связь на генератор, чтобы их синхронизировать?

[oleg63m]

а как ты собираешься отследить это изменение? а потом, измененине частоты генератора приведет к изменению режима, амплитуды, фазы, там еще чего-нить. .с чего начинали, туда и пришли, Здравствуйте девушки . синхроннный детектор пожалуй легче организовать будет

[rl55]

Ок, а если каким-нибудь транзистором организовать обратную связь на генератор, чтобы их синхронизировать?

Ты же хотел стабильную частоту иметь... Да и не реализуемо это простыми методами.
Была мысль на инверторах КМОП - с выхода через резистор на контур, с контура сильная ПОС на вход. Выход инвертора в режиме максимальной стабильной амплитуды даже при почти нулевом напряжении на контуре. Да и тут беда - прямоуголка. Со снижением добротности измерительного контура при измерениях будет сильно меняться форма кривой на контуре, что опять плохо. Остальные недостатки, как теперь уже понятно, тоже сохраняются.

синхроннный детектор пожалуй легче организовать будет

И я о том же...

Схема с колебательным контуром меня заинтересовала своей простотой и, казалось бы, идеальным решением. Но на поверку вышло всё не так и однозначно, о чем я уже многократно упоминал. А по сему она не оправдала моих надежд. А надежда и заключалась именно в том, что простым способом выделять активную часть импеданса. Увы, есть ограничения в этой идее. И все любые усовершенствования толку не дадут, разве что опять случайно не возникнет эффект компенсации нежелательных явлений...

[oleg63m]

Вот схема, интересна своими решениями. тут тебе и синус, тут тебе и синхродетектор.
единственное, что я бы сделал, это разделил бы трансы небольшим резистором, нехорошо как-то эксплуатировать трансформатор в режиме КЗ. а так все путем. автор уверяет в полной пригодности схемы
\
можно еще по этой схеме сваять.

и хотя, как мне кажется это микрооммктр комплексного сопротивления, но нулей множество он тебе обеспечит гарантированно, да и влияние щупов здесь минимально, так как измерительный трансформатор находится в самом щупе
удачи

[rl55]

Я на Паяльнике верхнюю схему видел и дискуссию вокруг нее почитал. Немного трудно увидеть, как берется фаза от тока.
А резистор там не нужен - нет там к.з. Генератор работает там в режиме генератора тока, трансформатор трансформирует этот ток в увеличенном виде в измерительную цепь. Далее и так понятно.

По нижней схеме - измерительная цепь питается тоже генератором тока. Поскольку синхронное детектирование не применено, то измеряется полное сопротивление, причем в данном случае оно точно соответствует ему по принципу измерения, а не так, как в простых пробниках, где генератор тока не применяется.

[oleg63m]

да тут надо прсто придти к однозначному решнию, делаем мы серьезный измеритель нулей, или рабочий пробник.
а если придираться к всяким ньюансам на минималистической схеме, можно так всю жизнь и провести воткнувшись носом в схему и отлавливая эти нули произнося магическое заклинивание "чистый ESR", "Внутрисхемно", @low ESR@

[rl55]

Да я уже Кеп-у намекал, что он начинает путь Тигра...
Как там Тигр говорил - гланое не забыть, для чего сей прибор предназначен...
Вот придумали себе ремонтёры полезное устройство для быстрого поиска дохлых электролитов, на что годится простой пробник, так после этого началась целая эпопея гонки за никому не нужными нулями. Только мне кажется, что эти люди вообще ремонтом не занимаются и прибор этот им нужен для развлечений...
А кто ремонтом занимается, тот знает, что основная часть времени уходит на поиск неисправности и терять зря драгоценное время на измерение миллиомов всех подряд конденсаторов просто глупость. Задача быстро найти явное отклонение по ЭПС, а менять или не менять чуть ушедшие по параметрам емкости это дело десятое. И уверяю вас, что промудохавшись с поиском трудной неисправности, желания менять их ни у кого не возникнет...

[Borodach]

Золотые слова ... !!!

[botchin]

Предлагаю низкочастотнъй метод измерения. Часть етого метота уже сделана, потом возникли проблемъ и работу пришлось отложить.

Суть метода. Зарядка постоянним током с измерение капацитета и ESR. Метод не подходить для измерения деталей "на место".
Обяснение к рисунке: Сивъм цветом заряд "идеалного" капацитета током i1, i2 = 2*i1 и i5=5*i1.
Синим цветом зарядка реалного кондензатора током i1. На базе зарядке током i1 въчисляется капацитет кондензатора (до етим место все работает - проверено в практике с 1пф до хххххх uF - максимальная емкость зависит от того сколько въ будете ждать)
Краснъм (зеленъм) цветом - реалнъй кондензатор с током зарядки 2(5) i1.
Наклонъ красной (зелений) линии такой же как и у "идеалного" кондензатора. Разница в неболшое смещение начала заряда в зависимости от ESR. (величина измеряемая микроволтами и долями микроволта). Благодаря етому смещение началний точки заряда и получается, что время заряда разное и зависит в полной мере от ESR.


В общем формула въчисления общеизвестна T=RC.
В случае на графике. Если примем ток заряда 5мА то С=98,5нФ C=(19.7e-6 * 0.005)
Красная линия ESR = (19.7-2*9.65)/98.5 нФ = 4.06om
Зеленая - ESR = (19.7-5*3.7)/98.5 = 12 ом. Разница (12 - 4ом) скорее всего является ошибка графической работъ.

P.S. Перенес с ветки о "чистого ESR-а". rl55 уверил меня, что "идея ваша давно известна.", но я все таки решил перенести здесь.

[oleg63m]

на этом принцыпе сделан, если не ошибаюсь измеритель Олегом Гинц(ГО)
http://kripton2035.free.fr/digital%20es ... ssian.html
повторен сотню раз,если не больше, в целом все довольны
есть еще комбик от Мирона http://radiokot.ru/circuit/digital/measure/73/
вобля, нашел в паутине фото одного из собранных мною однотранзисторных пробников

[botchin]

Олегом Гинц - остановился на варианте определения ESR путем измерения величины падения напряжения (ступеньки) при ОТКЛЮЧЕНИИ конденсатора от источника тока.
комбик от Мирона - В данном приборе, использован способ замера емкости при помощи источника стабильного тока и заданного интервала времени заряда.

Я не предлагаю ничего из въше проведеннего. В моей конструкцией собран генеретор треуголного напряжение с стабилной амплитуде. При частоте въше 255Hz меряем частота, ниже период. Вот здесь и думаю присобачить ESR-измерение.
Самое близкое решение такова генератора Радио 2006-12 стр.34

Значит (в общем) Производим зарядка кондензатора постоянним током. Знаем напряжение заряда, знаем ток заряда, определили время заряда (t1) => въчисляем капацитет (C) - ето работает уже. Верхнии предел зависит от того сколько можем ждать (при исправнъй кондензатор)
Зная капацитет(C) и время для зарядки до напряжение заряда, увеличиваем ток в два раза. Опять заряд до того же самого напряжение заряда. определяем время (t2) для достижение до напряжение заряда. Въчисляем ESR= (t1-2*t2)/C ето по моему будет активное сопротивление в кондензаторе, что не совпадает по определению с ESR (Еквивалентное последователное сопр.)

Здесь не задействан никакой АЦП. Здесь только цифровъе методъ отсчета. Да прибор что сейчас у меня FLCTemp собран на PIC16F628A

Опять повторю. Сейчась проект заморожен. Продолжение будет через месяц, другой.

[oleg63m]

будем ждать

[rl55]

botchin, я сказал, что идея ваша давно известна имея ввиду омический скачок на осциллограмме. А вот остальная часть идеи, возможно, и оригинальна.
Вы тут только описали слишком сжато и в некоторых местах не понятно, что имели ввиду.
Например:

В общем формула въчисления общеизвестна T=RC.

Что имеется ввиду под R? Зарядка емкости через сопротивление R до напряжения U?

В случае на графике. Если примем ток заряда 5мА то С=98,5нФ C=(19.7e-6 * 0.005)

Мне кажется, что так определяется емкость идеального конденсатора, а не реального.

Въчисляем ESR= (t1-2*t2)/C ето по моему будет активное сопротивление в кондензаторе, что не совпадает по определению с ESR (Еквивалентное последователное сопр.)

С этой формулой согласен. Она выходит из равенства конечного напряжения на конденсаторе при токах заряда I1 и I2=2*I1:

T1*I1/C+I1*r=T2*2*I1/C+2*I1*r,

где r и есть последовательное сопротивление в цепи заряда емкости C стабильным током, принимаемое часто за ESR, что не совсем корректно, но думаю, что для электролитов пойдет. Для ESR нужно пересчитывать все потери в последовательное сопротивление.

Была у нас более года назад интересная беседа здесь http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php? ... 7#p1902067

[botchin]

В общем формула въчисления общеизвестна T=RC.

Ето как указател на то, что время, капацитет и сопротивление взаимосвязанъ. И если знаем две величинъ ....

В случае на графике. Если примем ток заряда 5мА то С=98,5нФ C=(19.7e-6 * 0.005)

Если посмотрите на графике то есть одна серая линия с началом на 0,2В:0t и конец 1,2В:20t. Вот ето и наш воображаемъй идеалнъй кондензатор. Тот же кондензатор, благодаря внутреннего сопротивления начинает и завершает заряда в т.т. 0,21В:0t и 1,2В:19.7t Только скорость заряда (наклон линии) та же. Вот и по етой точке я въчисляю капацитет кондензатора. Правда - формула для идеалнего. Мог бъ (после реализации и измерению ESR-а произвести переразчет емкости уже взяв под внимание и ESR-a, но думаю что разница будет минимальная и практического смъсла иметь не будеть. Посмотрим.

где r и есть последовательное сопротивление в цепи заряда емкости C стабильным током, принимаемое часто за ESR

Вот и поетому я сказал, что етот метод скорее будет мерит активное сопротивление. Да-а-а-а, явно до "чистого ESR" мне еще далеко.

[Kep2077]

Что скажете про такого зверька?

На вид проще простого.

Интересен, на мой взгляд, также вот такой пробник. Интересен он именно линейной шкалой и возможностью в качестве измерителя использовать мультиметр.