EPS метър
В момента все по-голям брой домакински и промишлени устройства са оборудвани с импулсни захранващи устройства, чиято надеждна и издръжлива работа е пряко свързана с качеството на използваните електролитни кондензатори, чийто основен показател е еквивалентното серийно съпротивление. Предложеното устройство ще ви позволи да определите с голяма точност стойността на ESR на кондензатора, което ще помогне не само да ускори ремонта на радиооборудването, но и да изберете кондензатори с подходящи параметри за домашно направени дизайни.
Измервателят е приставка към волтметъра. Измереното съпротивление от 0,001 ома се преобразува на изхода на устройството в напрежение от 0,1 mV. Капацитетът на тествания кондензатор е от 10 микрофарада, при по-ниски стойности на капацитета точността на измерване се влошава. Максималната измерена стойност на EPS е 10 ома. По-долу има диаграма на измервателния уред.
Процесът на измерване се управлява от контр-декодера DD1. На таймера DA2 се сглобява генератор, стойностите на елементите на които R3, R4, C2 се изчисляват по такъв начин, че на изходите "0" ... "9" DD1 се формират импулси (цикли) с продължителност около 10 μs. Пълният цикъл на измерване е 100 µs и е показан на фигурата по-долу. (Осцилограмата показва процеса на измерване на ESR на кондензатор с капацитет 22 микрофарада, за яснота, резистор от 1 Ohm е свързан последователно с него. Размах 10 микросекунди, 10 mV, осцилоскоп S1-73.)
Изводите "9", "0", "1", "2", "3" DD1 се комбинират чрез диоди VD3, VD7, VD4, VD8, VD6 според логическата верига "или" и контролират работата на ключа VT2 ... VT4. Ключът е необходим за разреждане на тествания кондензатор. На четвъртия цикъл транзисторът VT4 се затваря и тестваният кондензатор започва да се зарежда от стабилен източник на ток от 10 mA, който формира стабилизатора DA7. Прецизенстойността на тока не е от основно значение - отклонението му в рамките на + -0,5 от 10 mA ще бъде компенсирано при настройка на устройството. В момента на изключване на ключа има рязко повишаване на напрежението върху кондензатора (на графиката - "EPS"), чиято стойност се определя като Reps * Izar. След скока напрежението върху кондензатора постепенно нараства и до края на петия цикъл достига стойността Ucap=(Izar*t)/C+ Reps*Izar, където t е времето за зареждане на кондензатора (20 μs), C е неговият капацитет. На петия цикъл ключът DA5.2 се отваря с високо логическо ниво, идващо от щифта. 1 DD1, а напрежението на изследвания кондензатор, равно на Reps * Izar + (Izar * t) / C, се съхранява на кондензатора C11. Следващите 3 цикъла идват от щифта. 5,6,9 DD1 през диодите VD10, VD5, VD9 на ключа VT1 изключете източника на стабилен ток. В този момент напрежението на тествания кондензатор съответства на стойността Ucap=(Izar*t)/C. Седмият цикъл на DD1 отваря ключа DA5.1, запазвайки тази стойност на кондензатора C10. Диференциален усилвател е сглобен на операционния усилвател DA4, DA6. Той изважда напрежението, съхранено на кондензатора C10, от напрежението, съхранено на кондензатора C11, като по този начин подчертава напрежението, падащо върху EPS на тествания кондензатор: (Reps * Izar + (Izar * t) / C) - (Izar * t) / C \u003d Reps * Izar. Разликата в напрежението се умножава по диференциалния усилвател по 10 и за стойност на тока на зареждане от 10 mA, ESR на тествания кондензатор ще бъде определен Reps = (Ueps / 0,01 A) * 10, т.е. 0,1 mV на изхода на DA6 ще съответства на съпротивление от 0,001 ома.
Отрицателното напрежение за захранване на операционния усилвател DA4, DA6 образува елементите DA1, DA3. Диодите VD11, VD12 ограничават напрежението на отворена верига на сондите и също така защитават измервателните вериги от предварително заредени кондензатори. За компенсиране на крайното съпротивление на проводницитеизмервателни сонди се използва четирипроводна измервателна верига.
Фигурите по-долу показват чертежите на печатната платка ("под желязото") и разположението на елементите върху нея.
Настройката на устройството започва с настройка на нулево напрежение на изхода DA6 (vyv.6) чрез регулиране на съпротивлението на резистора R6 с къси измервателни сонди. Освен това еталонно съпротивление е свързано към измервателните сонди на устройството. Стойността му може да варира от 10 до 1 ома. Чрез регулиране на резистора R9 е необходимо да се постигнат показания, съответстващи на еталонното съпротивление. Например волтметър при граница от 200 mV за съпротивление от 1 ом трябва да показва стойност от 100,0 mV. Това завършва настройката. Снимка на сглобения измервателен уред е показана по-долу.
Приложените операционни усилватели DA4 AD823 и DA6 AD711 не са евтини - но такава е цената за точността и стабилността на измерванията. Те обаче могат да бъдат заменени съответно с по-достъпните TL072/082 и TL071/081. Разбира се, в ущърб на точността на измерването. Кондензатори C1, C2, C10…C14 - филм
Напрежението при проверка на работещи кондензатори дори с малък капацитет и високи стойности на ESR е значително по-малко от спада на напрежението в полупроводниковите преходи, което прави възможно в повечето случаи да се проверят капацитетите, без да се запояват от платките.
Освен за измерване на ESR на кондензатори, устройството може да се използва като милиомметър. В този случай измерена стойност на съпротивление от 0,001 също би съответствала на изходно напрежение от 0,1 mV.
P.S. Ако добавите преобразувател на напрежение и волтметър към измервателния уред EPS, ще получите автономно и компактно устройство, което ще ви помогне например да изберете електролитни кондензатори директно в магазина.
Тази възможностсе оказа особено подходящ при сравняване на кондензатори, запоени от дънни платки и ATX захранвания, с нови, закупени от магазин. EPS на закупени кондензатори (Jamicon, вероятно фалшив, но нямаше други в продажба) често се оказваше с 10-20% по-лош от тези, които работеха.
По-долу можете да изтеглите печатната платка във формат Autocad