- Kondensatora ESR mērīšana
- Detaļu saraksts
- Ķēdes shēma
- Kondensatora ESR aprēķināšana
- Piemērs: ESR mērīšana 100uf elektrolītiskajam kondensatoram
Kondensatori, šķiet, ir lieliski, līdz nonākat līdz brīdim, kad barošanas avots nedarbojas vai atsakās optimāli darboties. Un, ja problēma ir troksnis, ir vienkāršs labojums, jūs vienkārši pievienojat vairāk kondensatoru. Bet tas to neatrisina. Kas varētu būt nepareizi?
Problēma rodas no naivā pieņēmuma, ka kondensatori (lielā mērā) ir “ideālas” ierīces, bet patiesībā tā nav. Šīs nevēlamās sekas ir tādas, ko sauc par iekšējo pretestību vai ekvivalentu sērijas pretestību (ESR). Kondensatoriem ir ierobežota iekšējā pretestība to konstrukcijā izmantoto materiālu dēļ. Iepriekšējā rakstā mēs detalizēti izskaidrojām ESR un ESL kondensatoros.
Dažādu veidu kondensatoriem ir atšķirīgi ESR diapazoni. Piemēram, elektrolītiskajiem kondensatoriem ESR ir augstāks nekā keramikas kondensatoriem. Daudzos gadījumos kļūst svarīgi izmērīt kondensatoru iekšējo pretestību. Un šodien šajā rakstā mēs izveidosim ESR mērītāju un uzzināsim, kā izmērīt kondensatora ESR, izmantojot 555 taimera IC un tranzistorus.
Kondensatora ESR mērīšana
Sākumā ESR mērīšana varētu šķist viegls uzdevums.
Pretestību var viegli noteikt, pielietojot pastāvīgu strāvu un izmērot sprieguma kritumu pārbaudāmajā ierīcē.
Ko darīt, ja kondensatoram pieliekam pastāvīgu strāvu? Spriegums palielinās lineāri un nosēžas pie vērtības, ko nosaka barošanas spriegums, kas (mūsu vajadzībām) ir bezjēdzīgs.
Šajā brīdī ir pienācis laiks atgriezties pie kaut kā, ko mācījāmies skolā - “ Kondensatori bloķē līdzstrāvu un nodod maiņstrāvu”
Pēc dažu vienkāršojošu secinājumu izdarīšanas mēs saprotam, ka kondensatori būtībā ir īssavienojums augstās frekvencēs, un kapacitatīvā daļa tiek “īssavienota” no ķēdes un viss spriegums tiek samazināts visā iekšējā pretestībā.
Šīs metodes priekšrocība ir tāda, ka mums pat nav jāzina strāva, ja mēs zinām izmantotā signāla avota iekšējo pretestību, jo tagad ESR un iekšējā pretestība (avota) veido sprieguma dalītāju, pretestības ir sprieguma kritumu attiecība, un, zinot trīs, mēs viegli varam noteikt otru.
Osciloskopu izmanto, lai izmērītu viļņu formas pie ieejas un kondensatora.
Detaļu saraksts
Oskaram:
1. 555 taimeris - gan CMOS, gan bipolārs darbosies lieliski, taču CMOS ieteicams izmantot augstām frekvencēm
2. 100K potenciometrs - izmanto frekvences noregulēšanai
3. 1nF kondensators - laiks
4. 10uF keramikas kondensators - atvienošana
Power Stage:
1. BC548 NPN bipolārais tranzistors
2. BC558 PNP bipolārais tranzistors
Ātra piezīme par tranzistoru izvēli - jebkurš mazs signāla tranzistors ar lielu pastiprinājumu (300 un vairāk) un nedaudz lielu strāvu (50 mA +) darbosies lieliski.
3. 560Ω bāzes rezistors
4. 47Ω izejas rezistors - tas var būt jebkas no 10Ω līdz 100Ω.
Ķēdes shēma
Zemāk ir šīs ESR kondensatora testera shēmas shēma -
Šo ESR skaitītāja shēmu var sadalīt divās sekcijās: taimeris 555 un izejas posms.
1. 555 oscilators:
555 ķēde ir parasts astabils multivibrators, kas izliek kvadrātveida viļņu ar dažu simtu kilohercu frekvenci. Šajā frekvencē gandrīz visi kondensatori darbojas kā īss. 100K pods ļauj regulēt frekvenci, lai visā vāciņā iegūtu pēc iespējas zemāku spriegumu.
2. Power Stage:
Tas ir citas problēmas risinājums. Mēs varētu tieši savienot kondensatoru ar 555 taimera izeju, bet tad mums precīzi jāzina izejas pretestība.
Lai to novērstu, tiek izmantots izspiešanas-izvades posms ar sērijas rezistoru. Rezistors nodrošina izejas pretestību.
Lūk, kā izskatās šī ESR skaitītāja ķēdes pilnā aparatūra:
Kondensatora ESR aprēķināšana
No sprieguma dalītāja vienādojuma mēs iegūstam šādu formulu:
ESR = (V CAP • R OUTPUT) / (V OUTPUT - V CAP)
Ja ESR ir kondensatora iekšējā pretestība, V CAP ir signāls pāri kondensatoram (mērot mezglā CAP +), R OUTPUT ir jaudas pakāpes izejas pretestība (šeit, 47 omi) un V OUTPUT ir izejas signāla spriegums mērot ķēdes punktā A.
Lietojot šo shēmu, ir ieteicams iestatīt darbības zondi uz 1X, lai palielinātu jutību un samazinātu joslas platumu, lai atbrīvotos no trokšņa, lai veiktu precīzu mērījumu.
Pirmkārt, maksimumu līdz maksimālo spriegumu mēra punktā A, pirms impedances un atzīmē. Tad kondensators ir piestiprināts. Tuviniet, līdz redzat kvadrātveida vilni. Sajauciet katlu, līdz viļņa forma nekļūst mazāka.
Atkarībā no kondensatora veida iegūtās viļņu formas maksimuma līdz maksimālajam spriegumam jābūt dažu desmitu vai simtu milivoltu secībā.
Piemērs: ESR mērīšana 100uf elektrolītiskajam kondensatoram
Šeit ir jaudas pakāpes neapstrādāta izejas viļņu forma:
Un šeit ir spriegums pie kondensatora. Ievērojiet visu uz signāla uzlikto troksni - esiet uzmanīgs ar mērījumu.
Pievienojot vērtības formulai, mēs iegūstam ESR 198mΩ.
Kondensatora ESR ir svarīgs parametrs, projektējot strāvas ķēdes, un šeit mēs esam izveidojuši vienkāršu ESR mērīšanas ierīci, kuras pamatā ir taimeris 555.