Osiloskop kullanarak kapasitör esr ölçer

Bir güç kaynağının arızalandığı veya en iyi şekilde çalışmayı reddettiği noktaya gelene kadar kapasitörler iyi görünüyor. Ve eğer sorun gürültü ise, basit bir çözüm var, sadece daha fazla kapasitör eklemelisiniz. Ama bu onu çözmez. Ne yanlış olabilir?

Sorun, kapasitörlerin (büyük ölçüde) 'ideal' cihazlar olduğu, aslında öyle olmadıkları şeklindeki naif varsayımdan kaynaklanmaktadır. Bu istenmeyen etkiler, iç direnç veya Eşdeğer Seri Direnç (ESR) adı verilen bir şeyden kaynaklanmaktadır. Kondansatörler, yapımında kullanılan malzemelerden dolayı sınırlı bir iç dirence sahiptir. ESR ve ESL'yi önceki yazımızda kondansatörlerde detaylı olarak anlattık.

Farklı kapasitör türleri farklı ESR aralıklarına sahiptir. Örneğin, elektrolitik kapasitörler genel olarak seramik kapasitörlerden daha yüksek ESR'ye sahiptir. Birçok uygulama için kapasitörlerin iç direncini ölçmek önemli hale gelir. Ve bugün bu makalede bir ESR Ölçer oluşturacağız ve 555 Zamanlayıcı IC ve Transistörler kullanarak kapasitörün ESR'sini nasıl ölçeceğimizi öğreneceğiz.

Kondansatör ESR Ölçümü

Başlangıçta ESR Ölçümü kolay bir görev gibi görünebilir.

Direnç, sabit bir akım uygulanarak ve test edilen Cihaz boyunca voltaj düşüşü ölçülerek kolayca belirlenebilir.

Ya bir kondansatöre sabit bir akım uygularsak? Voltaj doğrusal olarak yükselir ve besleme voltajı tarafından belirlenen bir değere yerleşir, ki bu (bizim amaçlarımız için) faydasızdır.

Bu noktada okulda öğrendiğimiz bir şeye geri dönmenin zamanı geldi - " Kapasitörler DC'yi bloke eder ve AC'yi geçer"

Birkaç basitleştirici sonuç çıkardıktan sonra, kapasitörlerin temelde yüksek frekanslarda kısa devre olduğunu ve kapasitif kısmın devrede 'kısa devre yaptığını' ve tüm voltajın dahili direnç boyunca düştüğünü anlıyoruz.

Bu yöntemin avantajı, kullanılan sinyal kaynağının iç direncini biliyorsak akımı bilmemize bile gerek kalmamasıdır, çünkü artık ESR ve (kaynağın) iç direnci bir voltaj bölücü oluşturur, oranı dirençler, voltaj düşüşlerinin oranıdır ve üçünü bilerek diğerini kolayca belirleyebiliriz.

Girişteki ve kapasitördeki dalga şekillerini ölçmek için bir osiloskop kullanılır.

Parça listesi

Osilatör için:

1. 555 zamanlayıcı - hem CMOS hem de bipolar iyi çalışır, ancak yüksek frekanslar için CMOS önerilir

2. 100K potansiyometre - frekans ayarı için kullanılır

3. 1nF kapasitör - zamanlama

4. 10 uF seramik kapasitör - dekuplaj

Güç Aşaması:

1. BC548 NPN bipolar transistör

2. BC558 PNP bipolar transistör

Transistör seçimi hakkında kısa bir not - yüksek kazançlı (300 ve üzeri) ve biraz büyük akıma (50mA +) sahip herhangi bir küçük sinyal transistörü iyi çalışacaktır.

3. 560Ω temel direnç

4. 47Ω çıkış direnci - bu 10Ω ile 100Ω arasında herhangi bir değer olabilir.

Devre şeması

Bu ESR Kapasitör Test devresi için devre şeması aşağıdadır -

Bu ESR Sayaç Devresi, 555 zamanlayıcı ve çıkış aşaması olmak üzere iki bölüme ayrılabilir.

1. 555 Osilatör:

555 devresi, birkaç yüz kilohertz'lik bir frekansa sahip bir kare dalga oluşturan geleneksel bir kararsız multivibratördür. Bu frekansta neredeyse tüm kapasitörler bir kısa devre gibi davranır. 100K pot, başlık boyunca mümkün olan en düşük voltajı elde etmek için frekans ayarına izin verir.

2. Güç Aşaması:

Bu, başka bir soruna geçici bir çözümdür. Kapasitörü doğrudan 555 zamanlayıcının çıkışına bağlayabilirdik, ancak o zaman çıkış empedansını doğru bir şekilde bilmemiz gerekir.

Bunu ortadan kaldırmak için seri dirençli bir itme-çekme çıkış aşaması kullanılır. Direnç, çıkış empedansını sağlar.

Bu ESR Metre devresinin tüm donanımı şu şekilde görünür:

Kapasitörün ESR'sinin Hesaplanması

Gerilim bölücü denkleminden aşağıdaki formülü elde ediyoruz:

ESR = (V _CAP • R _OUTPUT) / (V _OUTPUT - V _CAP)

ESR'nin kapasitörün dahili direnci olduğu durumlarda, V _CAP kapasitör boyunca sinyaldir (CAP + düğümünde ölçülür), R _OUTPUT güç aşamasının çıkış direncidir (burada 47 Ohm) ve V _OUTPUT , aşağıdaki gibi çıkış sinyali voltajıdır. Devredeki A noktasında ölçülmüştür.

Bu devreyi kullanırken, hassas bir ölçüm yapmak için hassasiyeti artırmak ve bazı gürültülerden kurtulmak için bant genişliğini azaltmak için osiloskop probunu 1X'e ayarlamanız önerilir.

İlk olarak, tepeden tepeye voltaj, empedansın önünde, A noktasında ölçülür ve not edilir. Ardından kondansatör takılır. Kare bir dalga görene kadar yakınlaştırın. Dalga formu küçülmeyene kadar potu çevirin.

Kapasitör tipine bağlı olarak, ortaya çıkan dalga formunun tepeden tepeye voltajı birkaç on veya yüzlerce milivolt mertebesinde olmalıdır.

Örnek: 100 uf Elektrolitik Kondansatör için ESR Ölçümü

İşte güç aşamasının ham çıkış dalga biçimi:

Ve işte kapasitördeki voltaj. Sinyale eklenen tüm gürültüyü not edin - ölçüme dikkat edin.

Değerleri formüle koyarsak, 198mΩ'lük bir ESR elde ederiz.

Kapasitörün ESR'si, güç devrelerini tasarlarken önemli bir parametredir ve burada 555 zamanlayıcıya dayalı basit bir ESR ölçüm cihazı oluşturduk.