Pomiar zastępczej rezystancji szeregowej (ESR) i pojemności kondensatora metodą techniczną - porównanie z CEM DT-9935

Jak sprawdzić, czy ręczny miernik (mostek) RLC (LCR) podaje właściwą wartość Equivalent Series Resistance - ESR? Najprostszą metodą jest porównanie wskazań z markowym, laboratoryjnym, mostkiem RLC. Ponieważ niełatwo jest uzyskać dostęp do markowego przyrządu takiej klasy, a oscyloskopy są powszechnym wyposażeniem, zaprezentuję techniczną metodę pomiaru pojemności i zastępczej rezystancji szeregowej przy pomocy oscyloskopu.

Pomiar oscyloskopem cyfrowym przy częstotliwości 100 Hz:

Obliczenia do powyższego pomiaru:

Porównanie wyników z CEM DT-9935:


***

Pomiar oscyloskopem analogowym przy częstotliwości 20 kHz.
(Obliczanie konta przesunięcia fazowego)

Obliczenia do powyższego pomiaru:

Porównanie wyników z CEM DT-9935:


***

Pomiar oscyloskopem cyfrowym przy częstotliwości 100 kHz:
(nagranie w trakcie)



***


Do pomiaru użyłem:Siglent SHS806 Handheld oscilloscope, 2x60 MHz, 1 Gsa/s (Skopometr)
Schlumberger (Sefram) 2558, 3x250 MHz
- Generator DF1641B



Update: 2014.12.02
Create: 2014.11.27

17 komentarzy:

  1. Dzięki za poświęcony czas.
    Właśnie co do ESR to chodzi mi " selekcje kondensatorów " czy jeszcze się może nada czy ...
    Patrzyłem jeszcze na forum EEV był porównywany z unitem wyniki zbliżone zaś wiadomo to nie lab. NASA.
    Obecnie zakup odłożyłem na grudzień bo w tym czasie zakupiłem sobie analoga V640 ( jeszcze nie wiem co przyjdzie i w jakim stanie ) zaś z grudniem planuje sobie na raty na allego 40na miesiąc to nie szok.
    Zaś pomiary multimetrem no cóż ograniczone. Więc mostek się przyda.
    Do małych rezystancji mam leciwego TMT-2 :)

    Raz jeszcze dzięki
    Zdzisiek z Pabianic

    OdpowiedzUsuń
    Odpowiedzi
    1. Proszę opisać - jak miernik dojdzie - wrażenia z używania V640.

      Usuń
  2. No doszedł dzisiaj i wrażenia mam negatywne.
    Jest roztrojony. Tak o 1V
    Zaś jest pewna różnica miedzy miernikiem analogowym rosyjskim taki mam z sentymentu jakoż iż mój drugi w życiu to ten to szok.
    Głównie stwierdzam że jest czuły " jak oscyloskop bez sygnału " na zakresie mV to wskazówka lata jak ... nie myślałem że będzie tak złożony . Głównie chodzi mi o pomiar napięcia m.cz bo mierzy do 20kHz bez sondy choć tez dostałem sondę ale nie wiem czy sprawna bo nie mam źródła w.cz jako punkt odniesienia choć wskazania się przelicza na tabelce "skali "
    Teraz martwi mnie jak go skalibrować mając jako źródło odniesienia napięcie ze stabilizatora 5V :)

    Jeszcze go nie rozkminiłem na całego.


    OdpowiedzUsuń
    Odpowiedzi
    1. Masz DTR'kę do niego? Nigdy nie miałem V640. Wybrałem GI83. 100mom robi swoje - napięcie indukuje się ze wszystkich zakłóceń. Stosujesz do podłączenia sond kabel ekranowany? Ja swoje GI83 uwielbiam... wstyd się przyznać :-) Właśnie naprawiam miernik, w którym jest rezystor 100mom o tolerancji 0.1%(!). Tylko GI83 mogę oszacować, czy jest sprawny, czy przewozi.

      Usuń
  3. Cholender pisałem i mi zniknął tekst. Musze raz jeszcze.
    Mam DTRkę z neta skany i kilka stron wydrukowałem z obsługi i kalibracji papier milszy niż ekran.
    Kurna nie wiem mam stary rosyjski miernik z 90roku ale to prostota i szybkość zaś ten V troszkę uporczywy i stwierdzam że powolny. Długo mierzy. Na zakresie mV to kilka sekund wraca wskazówka. Szok.
    W ogóle opisałem na elektrodzie w warsztacie elektronika może ktoś coś podpowie i powie jak u niego jest. Zależało mi na pomiarze do 20kHz bo mierzy bez sondy więc w audio było by w sam raz go mieć pod ręką jako dodatkowy miernik bo cyfrówka jest ograniczona na AC.
    Zaś druga zaleta analoga to wiadomo nie latają cyferki uporczywie bo wskazówka ma pewna bezwładność i milej odczytywać.

    OdpowiedzUsuń
    Odpowiedzi
    1. Coś mocno dziwnego z tą wskazówką. Czytałem gdzieś, że wadą V640 jest elektryzowanie się. Może przemyj wilgotną ściereczką (z odrobiną płynu do płukania?) ekran, gdzieś przy kaloryferze czy innej rurze... :-) - bez wycierania, bo naelektryzujesz.

      Usuń
    2. Teraz przeczytałem wpis na elektrodzie. O elektryzowaniu wiesz. Ciekawe co Ci odpiszą inni użytkownicy V640.

      Usuń
  4. Też o tym czytałem i muszę tak zrobić bo czyściłem szybkę i lustro więc muszę tak zrobić. Może ładunki bo plastyk choć w takim mierniku powinni dać szybkę szklaną fakt że może potłuc się ale szyba to szyba zero rys i w ogóle zaś plexi nie bardzo.
    Prześpię się z tym problemem może świeże spojrzenie da do myślenia.
    Fajny ten twój GI i widać że pomyśleli o kalibracji dając instrukcję przy bateriach ( oglądałem filmik ) Mała ingerencja w trzewia zamiast rozkręcać cały.

    OdpowiedzUsuń
  5. Wiesz zanim kupiłem troszkę poczytałem o nim by wiedzieć co chce.
    Bolączki ma jak widać. Ale dobrego analoga nie kupi się poniżej tysiaka nowy ery UM-112B to 1200zł toś to szok to dołożyć i kupić laboratoryjny multimetr lepiej.
    Zaś podróbki sanwy za 20zł na allego to zwykły analog i miałem go kiedyś sunwa czy jakoś tak kupowałem w podziemiu na łodzi fabrycznej lata temu padł po miesiącu ale to były lata 95-96 jakoś tak. Lepszy ruski z automatycznym wyłącznikiem zawsze może robić za nastawny bezpiecznik automatyczny dlatego go zachowałem.

    OdpowiedzUsuń
    Odpowiedzi
    1. Ponieważ piszemy jeszcze w kilku miejscach, to odniosę sie tylko do multimetru laboratoryjnego. Nawet takie 6,5 cyfrowy do 3 tysięcy są mało co warte. Dopiero powyżej 6000 zaczynają się w miarę porządne. Parametry niby podobne, ale dopiero dokładne porównanie możliwości pokazuje przewagę dobrego sprzętu. Wystarczy zwrócić uwagę jakie mierzy napięcia: czy potrafi zmierzyć 1uV, 0,1uV? Czy potrafi zmierzyć 1nA, 0,1nA? Czy potrafi zmierzyć 3A ciągle nie przez 30s? Czy potrafi zmierzyć 10A ciągle, nie przez 30s? Czy na wszystkich zakresach ma taka samą wytrzymałość na złe podłączenie. Jak rozwiązane jest zabezpieczenie przez przeciwzwarciowe: zwykły bezpiecznik szklany? Może jednak bezpiecznik 30kA, 100kA? Jest bardzo dużo różnic i niestety dobre przyrządy nadal są drogie.

      Usuń
  6. Właśnie dzisiaj przyszedł mostek.
    Wrażenia szczerze pozytywne.
    Co do przewodów jednak szkoda że nie zrobili zakończeń bananowych tylko sondy. Zaś mam wrażenie że te zielone przewody w tej mówce są dolutowane do ekranu przewodów pomiarowych.

    Ciekawe wyposażenie bo krokodylki sondy pęseta i przewód uniwersalny i pomiarowe. Można by rzec że próbują wyposażeniem zachęcić do zakupu.
    Troszkę nie podchodzi mi kont wyświetlacza bo jest ograniczony i trzeba odpowiednio patrzeć.
    Podświetlenie za to jest OK.
    Szkoda że w pudełku trza będzie sobie zrobić walizeczkę na mierniki by było wszystko pod ręką i bezpiecznie przechowywane.
    Teraz go rozpracowywuję ale z braku super precyzyjnych kondków i rezystorów lipa.
    Zaś nie bardzo wiem jak interpretować właśnie ta ESR bo im mniejsza tym lepiej ale internet milczy na ten temat. Zaś zauważyłem że pojemność spada ze wzrostem częstotliwości pomiarowej.


    OdpowiedzUsuń
  7. Zakończenia sond mają średnice 4mm - czyli zachowują się jak banany :-) Pasują do wszystkich standardowych złączy banan (4mm). Dołączone krokodylki są właśnie w tym standardzie.

    Tak, zielone przewody łącza ekran z masą. Wymiana przewodów na ekranowane i podłączenie tego ekranu do masy miernika jest podstawą w przeróbce pęsety SMD.

    Dołączone akcesoria to ponad 100 zł w detalu. Zdecydowanie czyni to jeszcze bardziej atrakcyjną cenę tego miernika.

    Walizka to podstawa :-) Wygoda, sondy w jednym miejscu i zabezpieczenie przyrządu. Szkoda, że nie jest dołączona, chociaż ja zrobiłem sobie walizki do pakowania kilku przyrządów jednocześnie. RLC pakuje razem z multimetrem i mam wtedy tylko jedną (lub dwie z oscyloskopem) walizeczki do zabrania.

    ***
    Bez wywodów naukowych:

    > Rezystancja równoległa:
    Gdy pomyślimy o kondensatorze jak o rezystorze, to dla prądu stałego stanowi on przerwę w obwodzie, czyli mamy rezystor o olbrzymiej wartości. Wraz ze wzrostem częstotliwości rezystancja takiego wyobrażonego opornika maleje.
    Przy dużych częstotliwościach do wyobrażonego rezystora dodajemy też cewkę, ponieważ indukcyjność zaczyna odgrywać swoją rolę. Wraz ze wzrostem częstotliwości "rezystancja" cewki rośnie, a kondensatora maleje.
    Wartość rezystancji kondensatora zmniejsza się wraz ze wzrostem częstotliwości płynącego prądu: dla dwa razy większej częstotliwości kondensator ma dwa razy mniejszą rezystancją (zależy to też od budowy kondensatora, ale miało być bez wywodów...).

    Reaktancja to opór jaki stawia kondensator (lub cewka) w obwodzie prądu przemiennego, a impedancja to suma geometryczna oporów składowych: reaktancji i rezystancji
    (reaktancja związana jest z mocą bierna, a rezystancja z mocą czynną)

    > Rezystancja szeregowa:
    ESR (zastępcza rezystancja szeregowa) oznacza całkowite straty w kondensatorze i obejmuje np.: rezystancję doprowadzeń, elektrod, straty w dielektryku. ESR zależy od temperatury i częstotliwości.
    Czym mniejsze straty, tym mniej się grzeje kondensator. Przepływ prądu wiąże się ze wzrostem spadku napięcia na rezystorze (prawo Ohma), czyli wzrasta wydzielana moc strat.
    Pomiar ESR dużego kondensatora (np. elektrolitycznego) jest bardzo trudney ponieważ jego rezystancja szeregowa jest mała. Pomiarów takich dokonuje się używając niskich częstotliwości.

    > Pojemność kondensatora:
    Pojemność kondensatora maleje wraz ze wzrostem częstotliwości.
    Gdy rośnie częstotliwość, maleje rezystancja równoległa kondensatora, a czym lepszy przewodnik, tym mniej ładunku może zgromadzić.

    OdpowiedzUsuń
  8. Wiem że pasują końcówki sond jak zwykły banan ale mi przeszkadza to że jak zapnę krokodylka to jednak sterczy sonda zaś krokodylek i końcówka bananowa jest wygodniejsza w użyciu niż używać sondę.
    Zaś patrząc na częstość zastosowania to jednak nie warto się stresować i zostawiam jak jest OK zaś korci mnie tylko by zrobić patent blaszka krokodylek do zacisków szczelinowych bo ciężko wepchnąć nóżki a tak chyba będzie praktyczniej dwa krokodylki i kawałek blaszki i cyk jak znalazł adapter pomiarowy.
    A droższych modelach to do takich zacisków jest adapter wpinany z wyprowadzeniami.
    Zaś co do pincety pisałeś że były kłopoty z kalibracją i przerobiłeś zaś wydaje mi się ze pomyśleli tak by używać ją bez kalibracji czyli zamiana przewodów i tyle zaś kalibracja pozostaje.
    Szkoda że nie mierzy w układzie kelvina :)

    Co do walizeczki też planuję tak by mieć w niej mostek i multimetr bo mam warsztat poza domem na daczy i część klamotów zabieram do domu teraz musiałem na zimę go ewakuować do mieszkania bo zimo w zimę mam w nim.





    OdpowiedzUsuń
    Odpowiedzi
    1. Napisałeś: "Wiem że pasują końcówki sond jak zwykły banan ale mi przeszkadza to że jak zapnę krokodylka to jednak sterczy sonda zaś krokodylek i końcówka bananowa jest wygodniejsza w użyciu niż używać sondę." - teraz zrozumiałem i jak najbardziej się zgadzam!

      Usuń
  9. Pisałem ci moje przypuszczenie że sonda może była przewidziana do działania bez kalibracji ale w ogóle nie chce działać. Miernik tak jak by prawie jej nie widział. Zaś jako połączenie elektryczne jest wszystko OK.
    Będę musiał przerobić ją jak ty bo wylutowane kondki ciężko mierzyć sondami lub krokodylami.

    OdpowiedzUsuń
  10. Muzyka strasznie zakłóca nakręcony film, jest gdzieś wersja bez podkładu muzycznego ?

    OdpowiedzUsuń
    Odpowiedzi
    1. Niestety, ze względu na zajmowane miejsce, nie trzymam materiału źródłowego. Postaram się w ciągu kilku dni opublikować materiał ESR100kHz z lepszym dźwiękiem.
      Problemem było to, że nagrywałem dźwięk z dużym szumem i muzyka miała go maskować. Ponieważ niektóre nagrania wykonywane były w nocy to mówiłem cicho... Nie zdawałem sobie sprawy, że to jest taki problem. Inaczej słychać nagranie na słuchawkach(AKG171), a inaczej na głośnikach.
      Kupiłem lepsze mikrofony i nagranie na ESR100kHz będzie ponowione z dobrym mikrofonem Sony do kamer.
      Więcej nagrań będę publikować jak skończę podsystem audio. Kupiłem mikrofon wstęgowy, do tego zrobiłem niskoszumny wzmacniacz. Całość podepnę pod 24bitowy interface. Muszę jeszcze wykonać "tło" dźwiękowe do mikrofonu. W tor audio wepnę jeszcze prosty kompresor, echo i wskaźnik wysterowania. Oczywiście opiszę te układy, szczególnie przeróbkę mikrofonu - o ile spełni oczekiwania, co wskażą testy.

      Usuń