Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

"Bezprzewodowy" miernik ESR na ATTINY13

bobeer 07 Lut 2014 23:47 9339 10
  • "Bezprzewodowy" miernik ESR na ATTINY13

    TINY_ESR_METER
    Miernik rezystancji szeregowej kondensatorów na ATTINY13


    Urządzenie zostało zbudowane w celu ułatwienia możliwie komfortowej diagnozy uszkodzonych elektrolitów znajdujących się na płycie badanego urządzenia. Szczególny nacisk został położony na ergonomię oraz prostotę układu.
    Przy minimalnym nakładzie, udało się zbudować urządzenie które posiada wystarczające parametry by szybko odnaleźć wadliwy kondensator elektrolityczny zarówno luzem jak i niewylutowany z płyty.

    Krótka charakterystyka:
    Pomiar pojemności w zakresie 1uF - 65535uF
    Pomiar Rezystancji szeregowej ~10R-0.1R (pośrednio przez pomiar spadku napięcia).
    Max prąd rozładowania kondensatora ~1A (1R / 1.1V).
    Max prąd ładowania kondensatora ~20mA (100R / 3V).
    Max czas pomiaru pojemności 10mF 2 sekundy.
    Sygnalizacja zwarcia (uszkodzenia kondensatora).
    Prezentacja danych na wskaźniku wychyłkowym.
    Możliwość odczytu danych na terminalu szeregowym przez uart 9600b.
    Maksymalna częstotliwość odświeżania wyniku pomiaru 4Hz.
    Dźwiękowa sygnalizacja wyniku pomiaru (odpowiednia częstotliwość i długość sygnałów dźwiękowych).
    Automatyczne włączanie po dołączeniu badanego kondensatora (1/4 sekundy).
    Automatyczne wyłączanie po dokonanym pomiarze (4 sekundy).
    Pobór prądu w stanie aktywnym średnio 2mA bezczyn / ~20mA pomiar i sygnalizacja dźwiękowa.


    Sposób pomiaru parametrów kondensatora:
    Program kontrolera dokonuje pomiaru ESR na zasadzie pomiaru napięcia na kondensatorze w momencie obciążenia znanym opornikiem.
    Pierwszy etap to ładowanie kondensatora do ustalonego napięcia, zwykle równego maksymalnej wartości napięcia przetwornika ADC 1.1V.
    Następnie badany kondensator jest obciążany na kilkanaście mikrosekund rezystorem 1R co dla 1V daje prąd początkowy rozładowania ~1A.
    Zaraz przed odłączeniem opornika jest mierzone napięcie na zaciskach kondensatora, po czym po odłączeniu rezystora napięcie jest mierzone jeszcze raz. Obliczona różnica jest wartością ESR służącą do prezentacji wyniku.
    Taki sposób pomiaru został wybrany ponieważ okazał się charakteryzować najmniejszym błędem w przypadku tak prymitywnej architektury i metody pomiarowej.

    Po pomiarze ESR w kondensatorze jest uzupełniany ładunek, po czym następuje procedura pomiaru pojemności. W tym celu kondensator rozładowywany jest do zadanego poziomu małymi częściami również z użyciem rezystora 1R. Czas rozładowania / ilość części pobranej energii bezpośrednio przekłada się na ilość zgromadzonego ładunku- pojemność.




    Trzeba zauważyć, że przy takim sposobie pomiaru kondensatory z wysokim ESR będą wykazywać zaniżoną pojemność (i dobrze im tak ;)).


    Prezentacja pomiaru na wskaźniku analogowym:
    Program umożliwia prezentacje wartości ESR na wskaźniku wychyłkowym. 8mio bitowa wartość nie jest specjalnie skalowana, i w celu normalizacji wymagane jest odpowiednie zaprojektowanie skali przyrządu.
    Dla wskazanej wartości 128 (~1/2 skali analogowej ~0.5V spadku) ESR odpowiada wartości = 1R.

    W przypadku prezentowania pojemności 16bitowa zmierzona wartość jest kwantowana na 18 poziomów które są przedstawiane na wskaźniku analogowym w skali logarytmicznej (odpowiednia tablica konwersji w programie procesora. 1= stan spoczynkowy 2=1uF - 10=10000uF+).

    Program umożliwia wysyłanie zmierzonych wartości przez uart z prędkością 9600b. Wysyłana jest wartość pojemności oraz surowa (skala przetwornika adc) wartość napięcia różnicowego wprost proporcjonalnego do wartości ESR.


    Zmiany sposobu prezentacji dokonuje się przyciskiem reset który przełącza między 3ma trybami pracy wyjścia przyrządu.
    1=wskaźnik analogowy wskazuje ESR.
    2=wskaźnik analogowy wskazuje pojemność.
    3=transmisja szeregowa (ESR i pojemność).
    Zmiana programu sygnalizowana jest sygnałem dźwiękowym oraz w przypadku podłączonego wskaźnika analogowego wskazaniem odpowiedniej wartości na skali (1,2,3...).

    Również podczas pomiarów równocześnie ze wskaźnikiem wychyłkowym urządzenie prezentuje zmierzone parametry za pomocą głośnika.
    Długość emitowanych dźwięków jest wprost proporcjonalna do ESR, a ich wysokość do odwrotności wartości zmierzonej pojemności. Dla 1uF = 5kHz,100uF=2.5kHz 1000uF=500Hz dla 10000uF=50Hz. Zwarcie zacisków sygnalizowane jest specjalnym sygnałem (na uart transmitowany jest w takim przypadku ciąg znaków 'ERROR'.)

    Zasilanie urządzenia:

    Miernik może być zasilany napięciem minimalnym 2.6V. Z powodów mechanicznych w prototypie użyty został akumulator li-ion.
    Pobór prądu w stanie nieużywania 5uA.

    Dla formalności wspomnę, że koszt bazowej część miernika zamyka się w kwocie 5zł. Poza procesorem i mosfetami większość elementów z obudową włącznie jest z odzysku.

    Film przedstawia zachowanie miernika pod wpływem różnych kondensatorów. Oraz fakt że uszkodzony kondensator na normalnym mierniku pojemności może wskazywać jeszcze całkiem sporą pojemność.




    Fajne!
  • #2 08 Lut 2014 11:43
    wkopacz
    Poziom 12  

    Trochę się czepiam, ale czarne tło schematu jest zupełnie nieczytelne.
    Na schemacie brakuje opisu niektórych części np Q1, Q2, D1 (nie montowana ?)
    Poza tym układ ciekawy.
    pozdr, wk

  • #4 08 Lut 2014 11:55
    hobbyelektronik
    Poziom 27  

    Ten "analog display" TP3 i TP4 wisi w powietrzu?, obudowa tego miernika to atrapa czy wykorzystujesz zakres 1000VDC jak na załączonym obrazku, może więcej szczegółów odnośnie budowy .

    pozdrawiam.....

  • #5 08 Lut 2014 12:02
    bobeer
    Poziom 28  

    Analog display jest opcjonalnie podłączony do gniazda jack (myślałem że to oczywiste).
    "Miernik" to atrapa, jest w nim to co wyszczególnione na górze schematu.
    Miał w nim z początku znaleźć się cały układ, ale okazało się, że jedyne sensowne (ze względu na komplikację układową i programową vs dokładność pomiaru) rozwiązanie to rezystancja przewodów pomiarowych rzędu kilku mΩ.
    Odnośnie szczegółów budowy proszę o konkretne pytanie.

  • #6 08 Lut 2014 12:36
    shadow0013
    Poziom 34  

    hobbyelektronik napisał:
    Ten "analog display" TP3 i TP4 wisi w powietrzu?,

    bobeer napisał:
    Odnośnie szczegółów budowy proszę o konkretne pytanie.


    Fajny projekt - nareszcie taki do którego mam części, były jakieś problemy z uruchomieniem?

  • #7 08 Lut 2014 12:41
    bobeer
    Poziom 28  

    Jak się buduje od zera coś tak nieskomplikowanego to raczej trudno o problemy z uruchomieniem ;)
    Największe "problemy" to napisanie programu. Myślę, że urządzenie jest tak proste, że nie powinno sprawić kłopotów zrobienie duplikatu, W razie czego postaram się pomóc.

  • #8 09 Lut 2014 07:59
    wkopacz
    Poziom 12  

    Witam,
    o mosfety pytałem nie bez przyczyny:
    większość "startuje" od ok. 3,3..3,6 V, a tu zastosowano zasilanie z akumulatora (zakładam ~ 3,7V),
    wk.

  • #10 10 Maj 2017 01:15
    bobeer
    Poziom 28  

    Ponieważ zastanawiam się nad zbudowaniem V2 powyższego urządzenia. Chciałem w związku z tym zapytać jakie są Wasze preferencje. I Czy w ogóle jest sens robić ten miernik, skoro pełno różnej maści tego typu układów w ostatnim czasie rozkwitło. (aczkolwiek są to nieco większe układy, a mnie jak zwykle chodzi o jak największą miniaturyzację i poręczność). Ewentualnie jeśli coś przeoczyłem to proszę o link gdzie można kupić tani przenośny miernik o pewnych parametrach rozmiaru mniej więcej takiego jak V1 z powyższych filmów.
    Poniżej propozycje "funkcjonalności":
    Opcja 1: Urządzenie przywiązane do usb, dane wyświetlane na terminalu VT100 (urządzenie nie straci możliwości równoczesnej sygnalizacji dźwiękowej). Jest to rozwiązanie najtańsze biorąc pod uwagę brak ładowanego ogniwa i użycie taniego mostka usart/usb. Oraz obiecuje najmniejsze rozmiary (można by się pokusić o zamknięcie w obudowie wielkości flamastra).
    Opcja 2: Urządzenie nie przywiązane (komunikacja przez moduł BT) ale tak czy inaczej trzeba by ładować accu lub użyć jakiegoś niedużego ogniwa (miernika ESR zwykle nie używa się na co dzień z wyjątkiem ukierunkowanego serwisu).
    Opcja 3: Urządzenie nie przywiązane z małym wyświetlaczem lcd lub oled (ładowanie li-ion z usb).
    Proszę również o propozycje związane z mechaniczną stroną projektu (rozmiary, typ obudowy, terminale itp.).

  • #11 06 Cze 2018 18:57
    mariusz004
    Poziom 9  

    Czy może Pan ocenić , porównać swój projekt z innymi miernikami ESR z serwisów aliexpress - gotowce na atmega328. .. rózne wersje rozwojowe. data. angielskie , rosyjskie opisy.
    Są również na różnych forach dodatkowo rozbudowane układy peryferyjne zwiększające dokładność pomiarową ?