Самодельный измеритель ESR

Всем привет  😉

ESR— это аббревиатура от английского выражения Equivalent Series Resistance, что переводится как Эквивалентное последовательное сопротивление. В русскоязычной терминологии можно также встретить выражение ЭПС, что, во общем-то тоже самое.

Что это за параметр такой? Если говорить сухим техническим языком- то это параметр конденсатора, который показывает активные потери в цепи переменного тока, и из этого выражения совершенно не понятно как это выглядит на практике.
В общем, давайте попробуем разобрать это более простым языком…

Раскрою Вам, друзья мои, огромную тайну: идеальных деталек не существует! Всегда есть какие-то допуски по параметрам и всегда существуют внутренние недостатки в виде не совсем качественных материалов или плохих контактов. Именно поэтому при сборке различной электронной технике во всем мире существуют различные стандарты: измерительная, военная или техника высокого класса всегда выполняется из более качественных (соответственно и более дорогостоящих) радиоэлементов, а при производстве таких изделий как телевизоры, автомагнитолы и прочий «ширпотреб» могут применяться детали с разбросом параметров до ±20% и это обращая практика почти для всех производителей.

То есть- в любой детальке во время работы могут возникать различные паразитные явления, приводящие к ее нагреву или частичной потери параметров. Не обошел этот феномен и конденсаторы, особенно электролитические. Ведь, по сути, что такое конденсатор? Это две пластины с диэлектриком между ними, которые свернуты в трубочку и находятся внутри цилиндрического корпуса.

Ничего не напоминает? Да, очень похоже на дроссель и, следовательно, при работе с переменным током, внутри него могут возникать различные паразитные наводки, напоминающие ток самоиндукции.
Помимо этого- к этим пластинам механическим способом приклепаны выводы. При низком качестве изготовления конденсатора(к сожалению как раз такие конденсаторы наиболее часто встречаются в аппаратуре потребительского класса) прочность соединения вывода с пластиной может быть недостаточным и на месте соединения может возникнуть нагрев.

Что такое ESR

Конечно все это ни к чему хорошему не приведет- мало того что мы получаем потери некоторых параметров, так еще и во время работы внутри конденсатора из-за нагрева могут возникнуть химические реакции, которые, к конечном счете приведут к еще бОльшему разрушению самого конденсатора.
Вы думаете от чего конденсаторы раздуются? Именно от внутреннего нагрева и это может привести к нехорошим последствиям. Вот небольшой пример: «дутая» сетевая банка привела к тому, что микросхема разлетелась в клочья.

Последствия неисправных конденсаторов

Другими словами: потеря электрического переменного тока в конденсаторе оценивается как некое виртуальное сопротивление, включенное последовательно с конденсатором. Именно его и назвали ЭПС или ESR.

Хочу отметить несколько моментов:
* Этот параметр в основном дал о себе знать при работе с высокочастотными токами— чем выше частота, тем выше паразитные связи и поэтому
** во-первых параметру ESR еще буквально лет 10-15 назад почти никакого внимания не уделялось.

** Во вторых два совершенно одинаковых конденсатора из одной партии после длительной работы могут иметь разную степень износа- все зависит от того, в какой цепи они были установлены.
* Если конденсатор не имеет «беременности» это вовсе не означает что он исправен.
* Измерить ESR при помощи простого мультиметра невозможно. Он может показать что с емкостью все в порядке, однако при этом иметь повышенный ESR.

Возникает вопрос- как быть? Выход лишь один: нужно обзаводиться необходимыми приборами, и тут без вариантов!

Я уже как-то рассказывал о специализированном электронном приборе— вещь хорошая, цена терпимая, однако у него есть пара существенных недостатков:
1. Чувствителен к питанию.
2. Не позволяет работать внутрисхемно.

Поэтому лично я собрал себе самопальный измеритель ESR по вот такой вот схеме:

Самодельный измерить ESR схема

Картинку можно увеличить если кликнуть по ней

Как он работает:

На микросхеме DD1 собран генератор импульсов.
Импульсы, вырабатываемые генератором, поступают через резистор R3, R4 и конденсаторы C2, C4 на усилительный каскад, собранный на транзисторе VT1.
Во время работы схемы на выходе транзистора присутствует сигнал, который после диодного моста VD2- VD5 поступает на измерительную головку (стрелочный прибор).
 
При подключении испытуемого конденсатора к выводам Cх происходит шунтирование выхода генератора на «землю», в результате чего импульсы ослабевают (вплоть до полного прекращения прохождения) и отклонение стрелки прибора становится меньше.
При увеличенном ESR у измеряемого конденсатора шунтирование генератора будет значительно меньше.
 
На практике это выглядит так:
* При включении прибора стрелка отклоняется в максимальное положение.
* При подключении хорошего конденсатора- стрелка падает на ноль.
* При подключении конденсатора с увеличенным ESR стрелка прибора отклоняется лишь немного или не отклоняется вообще.
 
Еще одной отличительной особенностью данного прибора является тот факт, что генератор прибора работает на высоких частотах. Поэтому измерительные работы можно проводить НЕ ВЫПАИВАЯ конденсаторы из схемы, что, несомненно, упрощает работу.
Разместил всю эту конструкцию в корпусе DVB приставки, в качестве прибора использовал стрелочный индикатор от магнитофона «Комета»
Не идеал, конечно, но в работе очень сильно выручает 😎
В качестве генератора можно использовать и другие логические ТТЛ микросхемы (про цоколевку только не забываем), в качестве корпуса и индикатора- вообще можно купить китайский стрелочный прибор и разместить все в нем.Если прибор собран правильно и из исправных деталей, то в настройке он не нуждается.
Точность измерений- конечно-же будет приблизительная, но зато наглядная. Рекомендую просто взять несколько резисторов сопротивлением от 1 до 5 Ом, подключить их поочередно к щупами прибора и посмотреть какие будут значения стрелки.