Калибровка и тестирование измерителей ESR(ESR meters)

[Yuriy_King]

Вот образцы конденсаторов, сравниваемых по показаниям - измерителя с синхронным детектором и MS5308 показание Rs. Так, как ESR для больших емкостей на 100 кГц, он не показывает.



Частота измерений 100 кГц.
Таблица сравнения показаний:

[rl55]

Yuriy_King, мой комментарий на вашу схему я в более подходящей теме дал:
http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php? ... 6#p2502566

[TIGR]

Yuriy_King
И в чем,исходя из таблицы,преимущество синхронного детектирования?

[Yuriy_King]

В том, что он для электролитов измеряет именно сопротивление потерь, а не полное сопротивление емкости. В своем приборе я оставил два измерителя. На синусе - для полного сопротивления, и на меандре переделал с синхронным детектором. Теперь видна разница для некоторых типов конденсаторов.

[TIGR]

Прибор со стрелкой

Прибор с цифрой

Очень интересный конденсатор.Производитель?На какое напряжение?

[rl55]

Yuriy_King, раз не хотите в параллельной теме участвовать, спрошу здесь. Да и вопрос на сей раз больше к теме тестирования подходит.

Как ваш синхронный измеритель реагирует на К73-17 или подобные в районе 1-4,7 мкФ?
Интересно сравнить с бирюковским.

Вы выбросы на фронтах у себя не смотрели? Возможно при вашей конструкции они меньше, чем при четырехпроводной бирюковской. Это я в плане, насколько нужны узкие импульсы для детектирования.

[Yuriy_King]

Я пробовал собирать указанные Вами схемы Бирюкова. Единственно не нашел ADG412 и экспериментировал с К561КТ3. Именно в диапазоне 0,5 - 5,0 мкФ, где у него отрицательные показания, и наблюдается максимальная методическая погрешность. В моей схеме нет отрицательных показаний, 1,030 мкФ показывает 0,147 Ом 4.9мкф - 0,027 Ом.
Показания MS5308: C=5.8uF D=0.039 ESR=0.01 C=1.008uF D=0.022 ESR=0.03, где D - тангенс угла потерь, измерения на 100 кГц
На 1 кГц С=4,9 мкФ и С=1,009 мкФ соответственно
Выбросов нет, амплитуда ограничена напряжением питания ( в данном случае 5 в), из-за малого сопротивления открытых каналов AO4606.

[rl55]

То, что у Бирюкова с минусом получилось особо не стоит удивляться, так как при синхронном детектировании минус возможен - всё зависит в какую сторону погрешность получилась.
Я предположил уже, что это результат сдвига фронтов узких импульсов от середины широкого измерительного. Надо бы там внимательнее осциллом посмотреть. А они должны быть.
Причем на узких импульсах эта погрешность будет сильне выражена, имхо. Это если не учитывать выбросы. А выбросы могут быть от значительной индуктивной составляющей проводов при четырехпроводной схеме измерения. Видимо, он и пошел поэтому на узкие управляющие импулься для СД.

Ок. Есть еще одно предложение, которое давно для меня нуждается в практической проверке на данном методе измерения. А тут как раз случай подвернулся удачный. Как пошутил Олег, "чужими руками" попаять...
Подключите на измерение к "синхронному" прибору 1 мкФ типа К73-17 и посмотрите результат.
Потом подключите к нему параллельно резистор 10 Ом. Изменится ли результат и на сколько?
Суть проверки в следующем. Резистор 10 Ом параллельный 1 мкФ на 100 кГц даст для параллельной схемы тангенс потерь 1/(2*pi*f*C*R)=0,159.
Для последовательной схемы замещения это эквивалентно Хс*tg=1,59 Ом*0,159=0,25 Ом ESR.
Увидите ли вы прибавку 0,25 Ом?

[Yuriy_King]

Как я уже писал 1,030 мкФ показывает 0,147 Ом, а с параллельно подключенным резистором 10 Ом показания ESR = 0.364 Ом.
Разница 0,217 Ом

[TIGR]

Учитывая ваши результаты,подведем итоги по измерению ESR на 100кГц К73-17 1мкФ
MS5308-0,03Ом
APPA-0,04
НВ-12-0,04...0,06
MAX253-0,04...0,05
ESR60-0,03...0,06
Y_K-0,147
ESR micro4-0,7(2,2мкФ)(пишу по памяти,фотки уже нет)

[rl55]

Yuriy_King, понятно. Расхождение небольшое. "Фазу" чувствует, поскольку характерного скачка напряжения на конденсаторе от параллельного включения резистора не будет, в отличии от последовательного. В кавычки взял потому, что трудно однозначно говорить о сравнении фаз сигналов разных форм - прямоугольной формы задающего тока и треугольной (или более сложной в общем случае) на конденсаторе. Там ведь сумма гармонических составляющих. Радует только, что хоть часть гармоник отсутствует (четные, при скважности 2).
Но тем не менее при подключении 10 Ом нуль на осциллограмме напряжения на конденсаторе действительно сдвигается, что и дает возможность синхронному детектору увидеть в этом появление постоянной составляющей от введенного резистора. А сдвигается нуль из-за того, что изменилась форма кривой - вместо линейных наклонных участков треугольного напряжения появились экспоненциальные.
На синусоиде там всё понятно - форма кривой не меняется. Но тем не менее, результат на меандре в данном случае получился довольно правильный.
Но не думаю, что он будет точно таким же, как на синусоиде. Но для практических целей сойдет, если за шестым знаком не гнаться...
Как я уже сказал, характерного скачка на осциллограмме от введения параллельного резистора не будет, в отличии от введения последовательного резистора. Поэтому чисто "скачковые" приборы параллельный резистор практически не заметят.
В нашем случае параллельный резистор даст сдвиг "фаз" - а с этим СД справляется.
Поэтому я ранее не совсем корректно назвал этот способ скачковым, т.к. он и на фазу реагирует. На скачок, разумеется, тоже.

Yuriy_King, а при повторении бирюковской схемы у вас отрицательных значений не было, как у него?

А на вашей установке есть смысл еще провести исследования на синусе с СД. Ну и окончательные выводы сделать, насколько меандр может заменить синус.

[Borodach]

Тоже интересует работа этой схемы с синусом ...

[Yuriy_King]

Yuriy_King, а при повторении бирюковской схемы у вас отрицательных значений не было, как у него?

Да в том и дело, что были. Я поэтому и писал, что это ошибка Метода измерения/методическая погрешность/. То, что хорошо в теории, дает сбои на практике. Сейчас собираю отдельно измеритель с разнополярным питанием цифровой части. посмотрю, какими будут показания синхронного детектора в этом случае,

[rl55]

Я поэтому и писал, что это ошибка Метода измерения

Ваш метод измерения практически не отличается от его метода. Если середина узкого измерительного интервала будет находиться ровно на середине широкого с выхода полевиков, то разницы не должно быть. По крайней мере, отрицательных значений быть не должно.
И я всё же склонен считать, что у него это следствие фазовых сдвигов в усилителе мощности.
Вот у вас четыре инвертора качают полевики, а у Бирюкова никакого "мощного" буфера нет - с ИЕ8 сразу на затворы. Подозреваю, что здесь и будет задержка фронтов, которая очень логично объясняет возникновение отрицательный показаний. Я уже давал ссылку, где другой автор говорил тоже об этом. Конечно, моё мнение нуждается в проверке.
А систематическая погрешность у него связана с измерением больших сопротивлений (десятки Ом) ввиду изменения величины тока через конденсатор - ведь не генератор тока используется. У вас то же самое будет.

[oleg63m]

меня всегда смущало в этих схемах наличие довольно таки мощных полевиков, и потом сопротивления в стоках, когда для хорошей работы требуется источник именно тока. не целесобразнее ли было вставить в истоки переменные резисторы или применить токовые зеркала, чтобы заряжать кондеры не по експоненте а линейно. или применить интегратор на оу и синхродетектор. схема не намного усложнится, зато достоверность показаний вырастет.

MS5308-0,03Ом
APPA-0,04
НВ-12-0,04...0,06
MAX253-0,04...0,05
ESR60-0,03...0,06

разница всего лишь какихто 100%. даешь точность измерения нулей !!!!!!!

[rl55]

не целесобразнее ли было вставить в истоки переменные резисторы или применить токовые зеркала

Нет, простыми средствами не добиться даже той стабильности, что дают ключевые схемы с резистором при условии, что на конденсаторе падает не больше пару сотен мВ. А реально для внутрисхемных измерений это и надо. Вольты там не канают...

Вот здесь автор попытался сделать стабильный генератор тока (второй вариант):
http://people.overclockers.ru/TerAbit/1 ... 0_0001_OM/
Вот эта схема:

Спойлер

Впечатляет?
Там же для первого варианта о точности подбора резисторов в стоковых цепях. А они нужны для уменьшения сквозного тока в моменты переключения.

или применить интегратор на оу и синхродетектор.

А вот это я не понял. Где интегрировать надо? На выходе СД и так интегрируется. На выходе "усилителя мощности" никакого интегрирования быть не должно - должен быть меандр тока.

[balmer]

Впечатляет?

Впечатляет. Еще чуть-чуть и можно было бы сказать, что вариант на микроконтроллере проще. Кстати если из обычного микроконтроллернорго RLC измерителя выкинуть "все лишнее", и оставить только диапазон менее 20 Ом, то вполне можно сделать отличный ESR измеритель. Причем кроме МК будет 3-4 ОУ из аналоговой части.

Основная проблема чисто аналоговой схемотехники - как компенсировать индуктивность щупов и сдвиг фазы по тракту?

[TIGR]

Кстати если из обычного микроконтроллернорго RLC измерителя выкинуть "все лишнее", и оставить только диапазон менее 20 Ом, то вполне можно сделать отличный ESR измеритель.

Параметры?Чем он будет отличаться от уже известных и давно протестированных на практике девайсов?
0-20Ом
100кГц
Разрешение-0,001Ом

[oleg63m]

a вот еще в Радиоконструктор №10 2012г стр. 3 была такая интерпретация схемы Бирюкова

[rl55]

oleg63m, а вот это уже "Мурзилка"... Где в этой схеме стабилизатор питания?
Вот у Бирюкова он не нужен, так как опорное напряжение образовано делителем из напряжения питания и изменяется с ним синхронно.
Вот бирюковская схема:



И его комментарий по этому поводу:



Решили Бирюкова переплюнуть...

И нах эта кнопка с резистором разрядки? Да еще и двухваттный резистор при наличии ограничительных диодов... Диоды тоже "помощней" надо бы. Да и МС А1 для искусственной средней точки возможно излишество - и двух резисторов с двумя конденсаторами хватитило бы, имхо. Хотя надежность с МС больше будет из-за отказа от электролитов. А вот на выходе МС А1 надо бы поболее емкость поставить - что даст 1000 пик? 0,1- 1 мкФ, хотя бы.

Кроме того, ошибки в схеме - неправильно показана "проводимость" верхнего полевика, а нижний должен быть другого типа. У Бирюкова IRLML2803TR.

А вот посмотрел схему в самом журнале - там полевики правильно указаны - и типы и обозначения.