Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Elektroda.pl
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 1860 14
  • 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 25  
    Offline 
  • #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 22  
    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 41  
    Z serii mierników są jeszcze:
    Miernik pojemności/ESR ESR70 - wnętrze, test, zasada działania na oscyloskopie
  • #12
    matti66
    Level 12  
    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 39  
    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