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DIY ESR 仪表:关于 D​​IY ESR 仪表你应该知道的一切

  • 发表时间:2021-09-16 08:45:51
  • 来源:本站
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关于DIY ESR Meter,每个行业都有其独特的工具集。如果是电子产品,您至少应该有万用表、螺丝刀、刀具、烙铁和电线。

最好的部分是您可以在任何电子商店中以实惠的价格找到这些工具。但是,当您走上选举之路时,您还需要其他重要但昂贵的工具。

在这些工具中,有 ESR 表。

因此,在本文中,我们将向您展示如何使用现成的条形/Vero 板构建您的 ESR 计,其结果与市场上的 ESR 计相同。

准备好?让我们来学习!

条板

条板

资料来源:维基共享资源

什么是 ESR?

电容器不能免于退化当您看到一些不良影响时,这是因为等效串联电阻 (ESR)。为什么?由于制造商用于制造电容器的材料,电容器的内阻有限。 

此外,各种类型的电容器具有不同的 ESR 范围。因此,测量电容器的等效串联电阻至关重要。

什么是 ESR 计?

在测量电容器时,电容表(数字或模拟)可能会误导您。使用此工具,您可能认为有故障的电容器是好的。另外,如果您不对电容器进行 ESR 测试,您将错过损坏的电容器并且无法进行任何维修。因此,您需要的是 ESR 计。

ESR 表是一种两端测量工具,主要用于测量电容器的 ESR。通常,坏电容器具有高 ESR 读数,您无法使用常规数字电容表或万用表进行测量。

那不是全部。

您可以使用 ESR 表而无需从电路中移除电容器。 

这是最好的部分。

您可以将 ESR 用于其他实验,例如检查 0.33 ohm 和 0.22 ohm 等低欧姆电阻,定位印刷电路板、扬声器放大器上的短路,以及检查普通电池和充电电池的状况。

ESR 仪表如何工作?

各种因素都会导致电容器的功率损耗。您可以将这些因素总结为 ESR。要完全了解 ESR 仪表的工作原理,让我们看一下组件:

振荡器 

振荡器负责提供驱动电流通过您正在测试的电容器所需交流信号振荡器电路的一个很好的例子是运行在大约 100 kHz 的频率。 

此外,100 kHz 是进行 ESR 测量的行业标准。该电路的一部分用作相移振荡器。它很容易实现,它向您展示了一个极好的正弦波近似值。

另一部分用作放大器和缓冲器。由于移相振荡器具有高输出阻抗,这部分可以防止振荡器电路过载。此外,您可以使用增益控制电位计调整 100 kHz 信号的电平。

ESR 检测器

ESR 检测器是大部分动作发生的地方。第一部分是电压电流转换器,它将来自振荡器的 100 kHz 信号转换为大约 7Ma 的峰峰电流。 

因此,您可以在此阶段的反馈回路内连接 CUT(被测电容器)。此外,您可以使用两个前面板接线柱来执行此操作,以便 CUT 接收相同的电流。

电源转换部

在本节中,单电源方法要求您在整个 ESR 表中提供虚拟接地参考。因此,在此阶段,传统的三端稳压器(在输入端)提供 +5v 总线。 

另一方面,-5v 总线从一个花花公子组件获得电源,该组件向输入提供与幅度相等(但极性相反)的直流电压。

这个怎么运作

ESR 电路图

ESR 电路图

来源:自绘

首先,上图中的 TR1 和固定的 NPN 晶体管创建了触发阻塞振荡器的简单反馈。阻塞振荡器开始以高频振荡。 

此外,振荡会在次级变压器的 5 匝上产生一致的电压幅度。此外,振荡器在整个 CTU 上施加感应高频。 

此外,您还可以看到一个运算放大器与低压高频馈送相结合。另外,它在那里作为电压放大器工作。

如果 ESR 不存在或您有一个工作电容器,则仪表会建议完全偏转。因此,它显示电容器上的 ESR 很小,而对于具有不同 ESR 水平的各种电容器,ESR 又会降至零。

现在,较低的 ESR 可能会导致在运算放大器反相感应输入上产生适度较高的电流。此外,它会相应地显示在仪表上,并带有较高的偏转度,反之亦然。

此外,较高的 BC547 晶体管用作常用的电压收集器和稳压器级。出于这个原因,晶体管可以处理最小 1.5 伏的振荡器级。此外,CUT 周围的其他电子设备不会受到 ESR 计测试频率的压力。

此外,校准仪表也很容易。另外,如果您将测试引线保持在低位,靠近 uA 仪表的 100k 预设会进行调整,直到它在仪表表盘上实现健康的偏转。

之后,您可以验证仪表上具有较高 ESR 值和大约较小偏转度的各种电容器。

最后,变压器位于铁氧体环的顶部。此外,它使用了一个在图表上具有不同匝数的薄磁铁。

如何构建您的 ESR 计

ESR 电路图

资料来源:维基共享资源

在本节中,我们将学习如何制作上述电路。该电路由一个 9V 电池供电。您可以使用低成本 LDO 作为替代品,以便在电压随时间下降时获得最长的电池寿命。 

此外,LM2936 并不昂贵,即使电压降至 5.5V 也能运行。此外,我们在开关后添加了一个 LED 开/关指示灯——尽管我们没有在上图中显示它。

电路元件

  • C1-100uf

  • C2 – 470PF

  • C3 – 10uf

  • C4 – 0.1uf

  • C5 – 100nf

  • C8 – 100nf

  • R1 – 1K

  • R2 – 10K

  • R3 – 150

  • R4 – 12

  • R5 – 12

  • R6 – 27K

  • R7 – 100K

  • R8 – 2.2K

  • R9 – 100

  • R10 – 10K 锅

  • ICI – 555

  • TR1 – 3904

  • T1 – 2.1 变压器

  • D1 – IN4007

  • D2-IN4007

  • D3 – IN4148

  • D4 – IN4148

电路操作

让我们看一些插图,以更好地了解该电路的工作原理。因此,我们将使用 ESR (0) 缩短的引线和高 ESR (5.6) 欧姆的点 1、2 和 3 处的波形进行说明。此处,波形对应于相关通道和示波器镜头。 

此外,电容/电阻分压器输出端的信号峰峰值约为 232 mV。此外,晶体管将输出值乘以 10 倍以上。此外,通道 3 保存滤波和整流信号(约 1.35 V)。

具有 ESR 的波形 (0)

具有 ESR 的波形 (0)

资料来源:维基共享资源

所以,这是在调整 10k 电位器后仪表完全耗尽的样子。

ESR 完全耗尽 (0)

ESR 完全耗尽 (0)

资料来源:维基共享资源

另一方面,当电容器具有高 ESR(5.6 欧姆)时,您可以将其插入测试引线之间。因此,点 2 的输出电压降低,点 3 处的直流电平也随之降低。

具有 ESR (5.6 Ohm) 的波形

具有 ESR (5.6 Ohm) 的波形

资料来源:维基共享资源

这是当 ESR = 5.6 Ohm 耗尽时仪表的样子。

用于 ESR 消耗的仪表(5.6 欧姆)

用于 ESR 消耗的仪表(5.6 欧姆)

资料来源:维基共享资源

建立电路

该电路非常简单,您可以使用穿孔板进行组装。虽然为 T1/E1 传输链路找到合适的信号变压器并不容易,但您的零件箱中可能有一个。 

这个问题的一个很好的替代方案和解决方案是来自开关电源(PC ATX 电源)的变压器。另一种选择是更大的匝数比。但是,有一个问题。您必须将 150 欧姆串联电阻调整到更高的值。 

这是完全组装好的电路的样子:

电路组装 

电路组装 

资料来源:维基共享资源

组装好电路后,您可以在金属盒内进行最后的组装。此外,您可以使用音频插孔和屏蔽音频电缆连接您的测试探头。另外,您应该将接地(屏蔽)连接到金属外壳。

最终电路组装

最终电路组装

资料来源:维基共享资源

几乎所有 ESR 仪表的局限性

以下是任何 ESR 仪表的一些限制:

1. 如果您有任何内部短路的电容器,ESR 表的读数会误导您认为它具有低值的 ESR。

2. 该仪表不是测试小于 30微法的电容器的最佳选择如果被测电容器太低,则测量电抗频率变得非常重要。因此,这会导致过度的 ESR。

3. CUT 的长测试线可能会出现错误。如何?因为 ESR 是低量程欧姆表。

围捕

构建 ESR 是一个简单而有趣的项目。最好的部分是,您可以使用电子实验室中常见的部件来实现这一点。ESR 计是任何电子维修技术人员、爱好者、设计师和工程师的首选。

ESR 是大于 1 微法的电容器的一个重要属性。此外,如果您想进行标准数字电容计无法进行的测量,则需要 ESR 测试仪。

好吧,这总结了您需要了解的有关 ESR 仪表以及如何构建它们的所有信息。如果您有任何问题或建议,请随时联系我们我们很乐意提供帮助。