Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie

p.kaczmarek2 08 Oct 2021 23:06 3534 15
Testo
  • Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie
    Witajcie moi drodzy.
    Przedstawię tu krótki test i wnętrze nieco droższego sprzętu - miernika pojemności/ESR kondensatorów elektrolitycznych ESR70. Zobaczymy tu jak wygląda w środku taki mierniczek sprzedawany za około pół tysiąca złotych. Dodatkowo spróbujemy podejrzeć jak wygląda dokonywany przez niego pomiar ESR i pojemności na oscyloskopie.

    Zakup ESR70
    Swój egzemplarz sprowadziłem zza granicy, a dokładniej od jednego z naszych sąsiadów za około 128$+17$, czyli 580 zł. Decyzja o sprowadzeniu była podyktowana tym, że w momencie zakupu był on w naszym kraju nieco droższy.
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie
    Przesyłka z kraju EU okazała się dość szybka, nie ma w jej przypadku problemów z cłem/VAT (to nie zakup z Chin), doręczenie do rąk własnych przez listonosza.
    Poniżej umieszczam informacje o ESR70 od producenta:
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie
    Manual załączam do tematu. Producent też tłumaczy nawet czym jest ESR:
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie
    Manual zasługuje na pochwałę, chociaż niektóre parametry mogą być różne w innych wersjach produktu - na przykład rodzaj baterii w środku.
    ESR70 wyróżnia kilka cech, m. in. zakres pomiaru ESR od 0 do 40 omów, rozdzielczość do 0.01 oma, pomiar dokonywany jest sygnałem o częstotliwości 100kHz, miernik jest zdolny do pomiaru ESR kondensatorów w układzie, oferuje różne dźwięki dla różnych wartości ESR (jak dłużej korzystamy to 'słyszymy' jakość kondensatora).
    ESR70 nie wymaga konkretnej polaryzacji podłączenia kondensatora (sondy i tak nie są oznaczone), sondy są pokryte warstwą złota w celu polepszenia kontaktu, miernik jest w stanie rozładować kondensator (ale tylko do 50V).
    Szczegóły na załączonych wcześniej grafikach.
    Tabela ESR zdaniem producenta:
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie
    Sam zestaw który otrzymałem był dość skromny a instrukcja była tylko po niemiecku, ale to zrozumiałe, biorąc pod uwagę sklep gdzie kupowałem.
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie
    W zestawie są krokodylki. Krokodylki są odłączane (na złącze bananowe):
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie

    Krótki test działania
    Wedle producenta ESR70 mierzy od 1uF do 22 000uF. Sprawdźmy teraz kilka kondensatorów z szafki, niekoniecznie tylko z tego zakresu:
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie
    Spoza zakresu - 0.22uF:
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie
    Jak na razie bez zarzutów, chociaż niestety nie mam żadnego lepszego miernika by użyć go jako punkt odniesienia.

    Krótki test z zasilaczem
    Może teraz pora na coś bardziej praktycznego. Akurat miałem pod ręką uszkodzony zasilacz, w którym podejrzewałem, że kondensatory elektrolityczne są do wymiany. W pewnym stopniu jest to nawet widoczne - widać wybrzuszenie, choć nie ma charakterystycznego wylania:
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie
    Czy te kondensatory Teapo mogą być winne problemów z zasilaczem?
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie
    Najpierw trzeba je wylutować:
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie
    Sprawdziłem wszystkie trzy:
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie
    Kondensatory do utylizacji. Bardzo duży ESR i dodatkowo zwiększona upłynność (prąd upływu/leakage current). Z kolei pojemność trzeciego spadła z 470uF do... 53uF.

    Automatyczne rozładowywanie kondensatora
    Zdaniem producenta ESR70 jest w stanie rozładować (bez uszkadzania się) kondensator naładowany do napięcia 50V, chociaż jednocześnie producent zdaje się dawać sygnały, że to jest raczej zabezpieczenie 'na wszelki wypadek' a nie rutynowa procedura:
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie
    W przypadku za dużego napięcia urządzenie wyświetlić powinno taki komunikat:
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie
    Ale sprawdźmy jak to działa z kondensatorem naładowanym na 5V:
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie
    Rozładowywanie:
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie
    Pomiar ESR:
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie
    Pomiar pojemności:
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie

    Test pomiaru w układzie
    Czy rzeczywiście wyniki w układzie będą takie same jak na wylutowanym kondensatorze?
    Sprawdźmy na przykładzie zasilacza z laptopa.
    Po stronie wtórnej, tuż za diodą Schottky, są dwa kondensatory 1000uF, nieco dalej, za dławikiem jest trzeci 1000uF. Wynik pomiaru:
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie
    Teraz dla sprawdzenia - wylutowane:
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie
    Każdy z nich daje zbliżone rezultaty, wynik w układzie jest sumą ich pojemności, przy ESR nie widzę dużych odchyłów, chociaż jeszcze warto by było sprawdzić co gdyby jeden z nich był znacznie w gorszym stanie, czy miernik by to wykrył...

    Proces kompensacji sond
    Samodzielnie możemy dokonać automatycznej kompensacji sond ESR70. Sam tego nie próbowałem, ale proces polega na wciśnięciu przycisku ON dłużej niż 5 sekund aż pojawi się komunikat "Probe Compensation". Następnie zwieramy sondy ("Short Probes and press Test"). Miernik powinien to wykryć i wyświetlić odpowiedni komunikat.

    Metoda pomiaru
    Z zewnątrz widzimy zasadniczo tylko podział na dwa etapy. Najpierw mierzony jest ESR (i wyświetla się on na ekranie), a potem pojemność.
    Ale czy można bliżej zaobserwować pomiar?
    Tu potrzebny będzie już oscyloskop.
    Użyłem Rigol DS1054 z ręcznym wyzwalaniem by podejrzeć co dzieje się przez sekundę na nóżkach kondensatora podłączonego do ESR70:
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie
    Najpierw widać pomiar ESR zrealizowany częstotliwością 100kHz, a potem ładowanie i rozładowywanie kondensatora w celu zmierzenia jego pojemności.
    Spróbujmy zmierzyć czas i napięcie jednego cyklu ładowania:
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie
    Już widać, że kondensator nie jest ładowany do pełna, zresztą byłoby to problematyczne. Zobaczmy, do jakiego napięcia jest ładowany i w jakim czasie.
    Na Rigolu mam od tego przycisk "Cursor". Mogę ustawić 4 linie, które określą interesujący mnie obszar i otrzymać wyniki pomiarów na ekranie.
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie
    Mierzony kondensator: 35V 4700uF.
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie
    Możemy jeszcze powtórzyć ten sam pomiar dla 2200uF i zobaczyć jaka będzie różnica.
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie
    Tak zebrane dane pozwalają zilustrować metodę pomiaru pojemności.
    Dla kondensatora 4700uF mieliśmy zmianę czasu dT = 1.560s i napięcia dV = 0.668V
    Wiemy również (z parametrów miernika) że ładowanie odbywa się prądem I=2mA (a dokładniej - dla tego ESR).
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie
    Te dane możemy podstawić do wzoru:
    $$I = C \frac{dV}{dT}$$
    A właściwie to do jego przekształconej formy, bo szukamy C (pojemności kondensatora)...
    $$C = I \frac{dT}{dV}$$
    Po podstawieniu dT = 1.560s, dV = 0.668V, I = 2mA otrzymujemy około 4671uF. Zgadza się.
    Analogicznie, dla przykładu z 2200uF, podstawiamy dT = 0.224s, dV = 0.21V, I = 2mA otrzymujemy około 2133uF. Zgadza się.
    W sumie to prąd ładowania też oczywiście można zmierzyć, nie trzeba brać go na słowo. Dodamy rezystor w szereg, zmierzymy napięcie na tym rezystorze i z prawa Ohma obliczymy prąd.
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie
    Prąd przy różnej rezystancji jest tu taki sam bo miernik ma w sobie źródło prądowe.
    Rezystancje znamy, spadek napięcia poznamy...:
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie
    Spadek napięcia to 0.02V. Rezystor miał 9.96 omów, więc już widzimy że rzeczywiście popłynęło tam te 2mA. Trzeba jedynie uważać, by wziąć spadek napięcia względem masy - ESR70 jak widać przepuszcza prąd w obie strony.


    Wnętrze ESR70
    Obudowę trzymają tylko trzy śrubki, nie ma nawet zaczepów. PCB jest wsadzone do środka tak, że obudowa utrzymuje je w jednym miejscu, po rozkręceniu można je luzem wyjąć.
    Bardzo prosta konstrukcja, zresztą w ten sam sposób wymieniamy baterię AAA:
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie
    Tak, w tej wersji jest bateria AAA, 1.5V. W innych (wedle sieci) są też 12V.
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie
    Wersja PCB mojego miernika: ESR70R3.1a
    Połówki obudowy:
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie
    Znany wielu osobom (też od Arduino) wyświetlacz 2x16 na HD44780:
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie
    Widać też jakieś złącze do programowania - być może dla PICa, 5 pinów, zasilanie, masa, PGD, PGC, MCLR?
    KMTG1603 KINGSTATE 2218 to przetwornik piezoelektryczny:
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie
    To on wydaje sygnały dźwiękowe z ESR70.
    ESR70 zrealizowany jest na PIC16F1788 (mikrokontroler 8-bitowy, 16KB Flash, 256 bajtów EEPROM, 2048 SRAM.):
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie
    Nie widać tutaj żadnego rezonatora kwarcowego - PIC musi korzystać z wewnętrznego oscylatora.
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie
    Oprócz tego z produktów Microchipa na płytce jest MCP6004, wzmacniacz operacyjny (4 kanały) w obudowie SOP14.
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie
    Cztery sztuki przełącznika analogowego 74HC4066D (czwarty obok PICa):
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie
    Wyprowadzenia:
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie
    Schemat logiczny. Widzimy, że to po prostu taki elektroniczny "przekaźnik".
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie
    Przekaźnik, być może do rozładowywania kondensatora (chociaż on raczej załącza układ rozładowywania, a nie sam rozładowywuje) - AXICOM 4.5V IM42:
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie
    Kod IM42 można rozszyfrować dzięki informacjom z noty katalogowej tej rodziny przekaźników. 42 odpowiada napięciu 4.5V:
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie
    Wyprowadzenia:
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie
    Obok - 4903, FQS4903, podwójny MOSET od Fairchild:
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie
    Sekcja zasilania. Widać tu przetwornicę step up, która powiększa napięcie 1.5V z bateryjki do 5V dla PICa. Poznać to można też po dławiku i diodzie prostowniczej Schottky (tutaj SS22). Kody układów tutaj obecnych to LAVRLT, HUGT, nie znalazłem ich not katalogowych ale może ktoś inny rozpozna.
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie
    Oprócz tego na płytce jest kilka małych tranzystorów, widoczne są na wcześniejszych zdjęciach, m. in. BSS138 (ANW).

    Podsumowanie
    Z zakupu jestem zadowolony, chociaż na pewno bym się na niego nie zdecydował, gdybym miał kupować po cenie dostępnej w naszym kraju (a przynajmniej na czas mojego zakupu, teraz mogło się zmienić). Miernik w środku nie ma cudów, zrealizowany jest na 8-bitowym PICu, pozostałe elementy też raczej w większości łatwo są dostępne. Nie próbowałem odczytywać jego firmware, ale w tego typu produktach z reguły jest on zabezpieczony przed zgraniem, chociaż nic nie broni nam napisać własnego wsadu i wgrać go na obecnego tam PICa - zwykły PICKIT3 bądź podobny starczy.
    Szkoda, że mierniczek obsługuje tylko kondensatory (no dobra - rezystor o małej rezystancji też zmierzy), za taką cenę można by oczekiwać więcej. Zastanawiam się na ile jest to limitacja programowa, a na ile sprzętowa, ale by to ocenić musiałbym naszkicować chociaż połączenia układów na wyjściu a tego się już nie podejmowałem...
    Z kolei plusem mojej wersji produktu jest to, że operuje na zwykłej baterii AAA, a nie na tych nieco mniej popularnych bateriach 12V na których poprzednie wersje mierników od Peak bazowały.
    Miernik z tematu mógłby mieć dodatkowo nóżkę by móc go postawić pod kątem, ale to nie problem, jak będzie potrzeba to sobie zaprojektuję jakąś i wydrukuję na drukarce 3D...
    Czy ktoś z Was korzysta z ESR70, jakie macie doświadczenia z tym mierniczkiem, czy też może wolicie chiński tester "no name" do wszystkiego i niczego za najmniejszą cenę?

    Cool? Ranking DIY
    Do you have a problem with Arduino? Ask question. Visit our forum Arduino.
    About Author
    p.kaczmarek2
    Level 28  
    Offline 
  • Testo
  • Testo
  • #3
    Krzysztof Kamienski
    Level 43  
    radiosimon wrote:
    Moim zdaniem możliwości tego testera zdecydowanie za ubogie w stosunku do ceny.
    Calkowitcie sie zgadzam. Nawiasem mówiąc, kilka lat temu zakupiłem miernik pojemności i ESRu, tyle że analogowy za kilkanaście dolarów w tut. sklepie.
  • #4
    kowal011
    Level 21  
    Zdecydowanie wolę chiński multitester. Nie zależy mi na niewiadomo jak dokładnych pomiarach a jedynie ocenie dobry-zły. Przepłacanie za funkcję rozładowywania 400 złotych nie wydaje mi się rozsądnym krokiem. Do precyzyjnych pomiarów np pF mam dostęp do mostka RLC Escort/miernika kondensatorów Hioki 3508.
  • #6
    Fixxxer1
    Level 15  
    Mam i korzystam, ale amatorsko. Kupowałem jakiś rok temu od tego samego sprzedawcy i chyba wyszedł sporo taniej.
    Widziałem, że niektórzy podłączali do niego pedał zamiast przycisku wyzwalania pomiaru.
    O podstawce z drukarki 3d można pomyśleć, bo miernik jest dosyć lekki i czasem to przeszkadza.
  • #7
    karolc1996
    Level 12  
    ciekawy ten miernik
  • #8
    Ibuprom
    Level 26  
    Wydaje mi się że za takie pieniądze mostek RLC dt-9935 będzie zdecydowanie lepszym wyborem. Używam od kilku lat, ESR też z dokładnością do tysięcznej, wybór częstotliwości do pomiaru, a do tego multum funkcji pomiarowych dla pozostałych elementów pasywnych.
  • #9
    szeryf3
    Level 26  
    Bardzo fajny i szczegółowy opis. Dużo czasu poświęciłeś na opracowanie tego tematu.
    Na ten miernik choruje od ponad roku po zobaczeniu testu na yutube.
    https://youtu.be/j-4aGWMxtBk
  • #10
    HD-VIDEO
    Level 42  
    Z serii mierników są jeszcze:
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie
  • #12
    matti66
    Level 13  
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie

    Tutaj porównanie wskazań z pomiarów 2 takich przyrządów na tym samym kondensatorze. Mierzony kondensator był z wylutu i każdy kolejny pomiar trochę poprawiał ESR tego kondensatora. Zdjęcia zrobiłem jak ESR już się ustabilizowało i z każdym pomiarem było podobne. Widać rozbieżność jaką mają te przyrządy.
  • #14
    ^ToM^
    Level 40  
    Żeby nie wydawać tak dużo kupiłem "radziecki" zamiennik za 240 zł na allegro.

    Link

    PL

    Funkcjonalnie jest tożsamy z tytułowym. Też wykonany w oparciu o PIC. Funkcjonalnie jest identyczny. Dokładność jest bardzo dobra.
    Różnica jest w dizajnie i obudowie oraz w tym, że elektrolit może być naładowany zdaje się do 300 V. Przez pomiarem i tak zostanie rozładowany.

    Ponadto jest wersja bateryjna i akumulatorowa. Choć akumulator nie ma tu sensu, bo miernik pobiera 1 mA w trakcie pomiaru a po jego wykonaniu przechodzi w stan uśpienia i pobiera 0,8 µA. Zasilany jest z 2 małych paluszków albo jest też wersja na CR2032.

    Koszt jak napisałem jest 2x niższy niż tytułowego i są od ręki na allegro, więc nie ma sensu nawet od Rosjan sprowadzać - a jak wiemy dziś to nieco trudne bywa.

    Można też go sobie wykonać samodzielnie - o ile się komuś chce. Materiały są w sieci:
    Link
  • #15
    Qurak
    Level 17  
    Witam

    W okolicach roku 2008 znalazłem ten temat na forum
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic904845.html

    i na jego podstawie wykonałem miernik pojemności i ESR. Tutaj jest opis mojej konstrukcji:
    https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic2000615.html

    Kondensatory sprawdzam praktycznie bez wylutowywania z nielicznymi wyjątkami np. gdy elektrolity są połączone równolegle.
    Od czasu jego wykonania do dziś zdiagnozował skutecznie setki usterek związanych ze zużyciem kondensatorów elektrolitycznych.

    Na prezentowany w tym artykule miernik natknąłem się już jakiś czas temu jednak cena nie przypadła mi do gustu :) zostałem przy swoim i chyba już tak będzie.

    Jeżeli ma ktoś odrobinę chęci i czasu to wykonanie jego na pewno będzie tańsze niż zakup tytułowego miernika.

    Pozdrawiam
  • #16
    VoltAmper
    Translator, editor
    ^ToM^ wrote:
    Żeby nie wydawać tak dużo kupiłem "radziecki" zamiennik za 240 zł na allegro.

    Link

    PL

    Funkcjonalnie jest tożsamy z tytułowym. Też wykonany w oparciu o PIC. Funkcjonalnie jest identyczny. Dokładność jest bardzo dobra.

    Świeta prawda
    ^ToM^ wrote:
    Koszt jak napisałem jest 2x niższy niż tytułowego i są od ręki na allegro, więc nie ma sensu nawet od Rosjan sprowadzać - a jak wiemy dziś to nieco trudne bywa.

    Również święta prawda.
    ^ToM^ wrote:
    Można też go sobie wykonać samodzielnie - o ile się komuś chce. Materiały są w sieci:

    Jeżeli cyrylica nie jest problemem
    Miałem wcześniejszą wersję tego miernika i poza wątpliwej jakości wyglądem funkcjonalnie był świetny.
    ESR70-jak dla mnie jest zbyt drogi.