ESR-metru, scheme simple..

[validae]

 

Am mai căutat la vecinii ruşi sau ucrainieni scheme cât mai simple şi am dat peste altă schemă pe care am realizat-o după ce am încercat mai multe miezuri de ferită şi rebobinări de test.

Trebuie spus că pentru simplitatea ei, schema are performanţe foarte bune.Pentru care o recomand, e mult mai bună decât cea cu două transistoare discutată anterior...

Schema are un singur tranzistor, dar foloseşte două transformatoare miniatură pe tor de ferită, recuperate de la montaje din ,,becuri economice,,.Trafurile realizează adaptarea de impedanţă, pentru a injecta un semnal foarte mic ca şi amplitudine în condensatorul testat, pentru măsurători sigure ,,în circuit,,.Numărul de spire dat în schema rusului era stabilit pentru un anumit miez, cu  permeabilitate magnetică Al 2000.Am bobinat cu numărul de spire dat în schemă şi nu ajungeam la cap de scală, miezurile mele având o permeabilitate diferită, cam dublă.Am scăzut din numărul de spire şi aşa am ajuns la un rezultat foarte mulţumitor. Nu vă speriaţi de cele două transformatoare, e vorba de nişte toruri miniatură cu un număr mic de spire, cu sârmă de care găsiţi, dar preferabil să aibă minim 0,2-0,5mm.Sârma se poate recupera chiar din drosselul aceluiaşi montaj de tub fluorescent ,,economic,,.E vorba de bobina cu miez de ferită tip ,,E,, prezentă în toate ,,drosselurile,, electronice.Mai jos e schema originală, despre tranzistor şi diode voi da amănunte ulterior.

Deşi în schemă e dat un instrument de 50uA se pot folosi fără probleme şi instrumente mai puţin sensibile, de până la 500uA.În cel mai rău caz trebuie adăugate câteva spire la secundarul lui Tr2..

Numărul de spire al primului transformator (Tr1)cu care mie mi-a mers perfect e

Primar W1 =10 spire (0,5mm)

Secundar W2= 1 spiră (0,5mm)

Torul are dimensiunile D=10mm h=4mm g=2mm  (unde D= dimetru exterior, h=înălţime, g=grosime miez)

 

Tr2 are acelaşi miez 10x4x2mm şi următoarele spire:

W1=2 spire (0,5mm)

W2=10-15 spire (0,5mm)

Autorul recomandă o permeabilitate a feritei Al= 2000. Menţiona că sunt toruri recuperate din lămpi economice cu tub fluorescent.Din alea le-am luat şi eu...

Eu nu am găsit cu Al=2000 şi din măsurători a rezultat că ale mele au Al= 4000, deci aşa am dedus numărul de spire de mai sus.

Fiindcă mai mult ca sigur nu ştiţi ce permeabilitate (Al) au miezurile voastre recuperate, recomand testarea ei astfel:

Pe miezul necunoscut, înfăşuraţi 10 spire cu orice sârmă găsiţi, cât mai uniform distribuite spirele pe tor.Măsuraţi inductanţa bobinei obţinute (dacă aveţi cu ce) şi obţineţi permeabilitatea din calculul simplu Al=10000 x L (în miliHenri).

Dacă permeabilitatea torurilor e mai mică de 2000, măriţi numărul de spire dat, iar dacă e mai mare, îl scădeţi proporţional, prin tatonare.Fiind vorba de spire foarte puţine, vă puteţi ,,juca,, foarte uşor cu ele....dezlipind doar un capăt şi scoţând sau adăugând spire, după caz.

În lipsa unui inductanţmetru (care se găseşte uşor pe forum la Bazar, sau la chinezi cu doar 10$), puteţi totuşi face montajul dar cu condiţia să folosiţi preferabil toruri miniatură recuperate din lămpile fluorescente ,,economice,, cu dimensiunile date mai sus.Asta fiindcă au permeabilitate mare, chiar faţă de alte miezuri chiar mai mari.Evitaţi torurile galbene sau verzi, doar cele negre sunt bune.Asta fiindcă cele negre sunt din ferită, iar celelalte din pulberi metalice, pentru frecvenţe mici.

Dacă la prima probă, oscilatorul nu funcţionează (făcând scurt pe bornele de test Cx, acul instrumentului trebuie să mişte spre dreapta), atunci trebuie fazate corect înfăşurările, practic inversaţi între ele firele (doar) uneia din înfăşurările primului tor.Poate fi secundarul sau primarul, cum vă e mai uşor.Frecvenţa de oscilaţie trebuie adusă la circa 100kHz de preferat, dar merge oriunde între 50-200kHz fără greţuri.Eu am reuşit s-o aduc pe la 100khz, montând un potenţiometru semireglabil de 10k în locul rezistenţei de 8k din baza tranzistorului oscilator şi reglându-l după nevoie.Condensatorul de 6,8nF poate avea şi altă valoare (între 4,7-10nF), dacă nu găsiţi exact valoarea din schemă, findcă se poate regla frecvenţa din rezistenţa de 6k8.Eu am găsit exact valoarea aceea.

Consumul montajului meu e de 1,6mA în gol şi circa 5,3mA cu bornele în scurt (ESR=zero).Autorul a dat consumuri similare la varianta originală.E un consum infim, mult sub cel al unei telecomenzi tv.

Un acumulator Ni-Mh va rezista încărcat un timp nedefinit în astfel de aparat, folosit zilnic sau ocazional.Deriva termică e absolut acceptabilă, adică zeroul se deplasează puţin la schimbarea uşoară a temperaturii, se compensează din potenţiometrul de 10k, care trebuie să aibă un buton accesibil pe carcasa instrumentului. Din primele teste, diviziunile de la Zero la 1 Ohm sunt foarte depărtate, permiţând măsurarea zecilor de miliOhmi şi zecimilor de Ohm foarte uşor, lucru util.

Tranzistorul folosit de mine e un BC547 dar puteţi pune orice alt NPN echivalent, BC171, BC107 sau altele similare..Diodele VD1 şi VD2 sunt tip 1N4007 şi descarcă o eventuală tensiune rămasă la bornele condensatorului de testat în circuit, protejând testerul.

Dioda redresoare a instrumentului de măsură VD3 poate fi orice diodă cu germaniu sau mai bine una Schottky gen  BAT46 sau recuperată din diverse surse în comutaţie miniatură.Se pretează bine diodele din încărcătoarele de telefon, cele din secundar, genul 1N5819 .Sunt uşor de găsit oricum..

Potenţiometrul de 10k e posibil să fie prea mic uneori, eu am înseriat cu el o rezistenţă de 24k, fiindcă am un instrument foarte sensibil de la un aparat de măsură rusesc, dar dacă folosiţi un VU-metru recuperat, sensibilitatea aceluia e mult mai mică şi se va încadra.Ar mai fi multe de spus, dar pe măsură ce vă loviţi de probleme, puteţi întreba şi vă voi răspunde...

Ultima poză e cu scala provizorie, etalonată cu rezistori de 0,1, 0,2, 0,3 ,0,5 ,1, 2, 3, 4, 5 şi 10 Ohmi.

Mai mult de atât nici nu e nevoie.Majoritatea măsurătorilor se încadrează în maximum 5 Ohmi.

E mai avantajos să ai deschidere mare în gama 0-1 Ohm, unde sunt capacităţile cel mai frecvent verificate.

Editat Ianuarie 24, 2021 de validae

[Zoltanh]

Am folosit cablajul de forumul evvblog. Am facut si varianta THT si varianta smd. THT-ul l-am construit in doua variante. Mai jos cele doua THT - Browns si Mauroh. Pe forum mai este varianta lui Diddy dar n-are sursa pe ea si o varianta pe care n-am bagat-o in seama. Unii au construit si pe cablaj perforat din cate am vazut.

 

5 Transistor ESR EEVBLOG DIDDY Design Through Hole v1.1 ETCH.pdf 5TransistorESR_EEVBLOG_mauroh_DesignThroughHole100mil_v1.3_SilkScreen.pdf 5TransistorESR_EEVBLOG_mauroh_DesignThroughHole100mil_v1.3_ETCH_P&P_TonerTransfer.pdf

Editat Ianuarie 20, 2021 de Zoltanh

[BRANCA]

Mersi.

[popescuion]

 La Oscilatorul Colpitts  ar fi mai stabil daca am introduce in schema un cuart de 100 khz ?

Ar disparea acea deriva termica .

Editat Ianuarie 21, 2021 de popescuion

[validae]

Nu din cauza modificării frecvenţei ,,fuge,, zeroul la schema asta, ci în principal din modificarea căderii de tensiune în conducţie a tranzistorului şi a diodei redresoare de la diferenţe de temperatură şi foarte mult din cauza variaţiei tensiunii de alimentare.Atenţie mare la contactul întrerupătorului folosit, cât şi la contactele suportului de baterie, care pot cauza fluctuaţii mari prin contact imperfect.La ultima schemă am observat că deriva e chiar foarte mică şi când am selectat un buton de pornire cu rezistenţă mică şi stabilă a contactului, zeroul se menţine foarte stabil şi nu trebuie corectat la fiecare pornire.Dacă folosiţi o baterie alcalină serioasă (Varta, Energizer, Duracell), vă recomand să lipiţi firele de alimentare direct la bornele bateriei în loc să folosiţi un suport cu arcuri, fiindcă la consumul infim al acestui aparat probabil nu veţi schimba bateria mai devreme de unul-doi ani...

Eu am pus un suport de baterie, fiindcă folosesc acumulatori peste tot, fiind mult mai stabili în tensiune.Astfel se reduce şi deriva.Cine vrea mai multă stabilitate, poate folosi două baterii AA sau AAA înseriate şi pune un stabilizator ,,low dropout,, de 1,5V de genul LM1117 -1,5

Se găsesc din astea cam prin orice aparat cu microcontroller, casetofoane, navigaţii, tv-uri...

Editat Ianuarie 22, 2021 de validae

[validae]

Dat fiind că ultima schemă prezentată (un tranzistor şi două trafuri pe ferită) a avut rezultate bune de stabilitate la testări şi mai ales are şi o dispersie foarte convenabilă a scalei în zona 0 - 1 Ohm, unde poţi citi ESR-ul cu rezoluţie de circa 50 miliOhmi, foarte utilă la capacităţi mari, am hotărât s-o ,,carosez,, într-o cutie corespunzătoare dimensiunii instrumentului folosit, un vechi microampermetru german ,,Ganz,, de 100uA cap de scală.

Deşi voiam să folosesc instrumentul rusesc prezentat anterior, cel german la care m-am oprit, are o amortizare de excepţie a instrumentului, deci o mişcare foarte lină a acului.

Cel rusesc, deşi are scală mult mai mare şi oglindă, având suspensia pe bandă de torsiune era prea sensibil la şocuri.Iar amortizarea acului era redusă, acul vibra la orice mişcare a mesei..

Iniţial dorisem un aparat miniatură, cu instrument gen  mini VU-metru, dar nu am avut la îndemână unul.Cred că atunci când voi da peste unul potrivit, voi face un dispozitiv ce va încăpea practic în palmă.

Cel prezentat mai jos îl va înlocui pe cel destul de vechi de la serviciu, care avea o derivă termică cam deranjantă şi nu în ultimul rând o alimentare ,,păguboasă,, de 9V, care mă lăsa de obicei când aveam mai multă nevoie.Mai ales că am şi un coleg care are obiceiul să uite aparatele pornite ore întregi.Deşi vechiul ESR-metru era prevăzut şi cu un led martor roşu.....

Acesta, pe lângă faptul că funcţionează doar la 1,2V-1,5V consumă şi puţin, lucru foarte avantajos.Circa 1,5mA....

Am montat plăcuţa Perfoboard şi bateria pe capacul carcasei, pentru a micşora traseele cât mai mult.Am conectat cele două secţiuni ale butonului de pornire în paralel, pentru scăderea rezistenţei de contact.

Se observă că primul tor e bobinat cu un conductor ce pare foarte gros, dar de fapt e vorba de conductor monofilar de 0,5mm izolat cu vinilin, recuperat de pe un filtru EMI dintr-o sursă de alimentare.Mi-a fost mult mai uşor de bobinat cu el, dat fiind şi numărul mic de spire (10spire primar şi o spiră secundar) necesar.Cel de-al doilea tor e bobinat cu conductor de acelaşi fel în primar (2 spire) şi cu conductor de 0,15mm în secundar (15 spire).Frecvenţa oscilatorului e de circa 100kHz, dar nu trebuie să fie musai ,,fix ,, 100kHz  ci poate fi aleasă între 50kH şi 200kHz fără probleme....

 

 

Editat Ianuarie 28, 2021 de validae

[popescuion]

Am realizat si eu esr - metrul, schema cu 2 tranzistori a rusului postata de domnul validae . Functioneaza.  Am pus tranzistori bc 107b , condensatorul c3 are valoare 5,6 nf , cu 3,3nf nu i-a placut.  bobina a fost una pe miez ferita negru model mosorel , care are si un ax central reglabil tot din ferita.  Urmeaza sa etalonez aparatul de masura.

[validae]

Ultima schemă cu un sigur tranzistor şi două trafuri pe tor de ferită mi-a plăcut în mod deosebit datorită extinderii mari a scalei exact în domeniul util pentru majoritatea condensatorilor uzuali în filtraje.Adică 0 - 1 Ohm, corespunzător unor capacităţi între 22uF - 2000uF +..

Deşi voiam iniţial să încasetez prima schemă (cu doi tranzistori) am rămas în final la cea cu un singur tranzistor, ca fiind cea mai bună de până acum.A primit carcasa şi instrumentul din postarea de pe 22 Ianuarie.Am în vedere însă şi testarea schemei cu CD4049, care e atractivă prin liniaritatea scalei (diviziuni egale între valori) deşi are un domeniu mai restrâns, de circa 6 Ohmi.Dar e suficient, fiindcă electroliticii între 1 - 10uF vechi îi schimb de obicei fără să-i mai testez, ei au oricum ESR-ul mare din fabricaţie...

 

Editat Ianuarie 29, 2021 de validae

[icar]

Am mai pus intrebarea asta, masurarea tangentei de pierderi, nu spune daca condensatorul e bun sau nu?

[UDAR]

La 29.01.2021 la 18:30, icar a spus:

Am mai pus intrebarea asta, masurarea tangentei de pierderi, nu spune daca condensatorul e bun sau nu?

Ba da . În principiu DF = 2 * π * f * C * ESR, toate măsurate la frecvența f .

În practică însă ESR ( și deci DF ) depind mult de frecvență și temperatură. 

De obicei DF se măsoară și se publică în DS la frecvența nominală ( 100/120Hz pentru electrolitici ) iar ESR la zeci-sute de kHz. 

Un material util : 

https://www.rellpower.com/wp/wp-content/uploads/2018/09/AEappGUIDE1.pdf

 

Desigur se mai găsește multă informație pe net . 

Editat Februarie 3, 2021 de ratza
Corecţie text

[icar]

Multumesc pentru link si informatii!

Cind a aparut notiunea de ESR, prin anii 70 - 80, cind mai mesteream ceva, se masura doar tangenta de pierderi, nu auzisem de ESR!?

[UDAR]

Am sesizat o eroare mai sus și nu mai pot edita, dar cred că s-a înțeles .

Corect : De obicei DF se măsoară și se publică în DS la frecvența nominală .....

[popescuion]

Ce am observat la schema rusului : daca micsoram valoarea bobinei de  2,5mH sub 1mH  se extinde scala de masura intre 0 si 1 ohm la mai mult de 2/3 din suprafata scalei. Valorile zecimale 0,2 , 0,4 , 0,6 ,  0,8 , 1ohm  sunt mult mai  lejer distantate. Chiar valorile care ne intereseaza de fapt. eu am incercat cu un tor de ferita ce avea inscrisa valoarea de 100microhenry.

Editat Februarie 15, 2021 de popescuion

[icar]

Am facut si eu ESR-metrul prezentat de Validae, cel cu doi tranzistori. Am folosit o bobina de 2,7mH (masurata pe un multimetru, nu pe punte), facuta de mine, tranzistori BC107B si instrumentul din acelasi avometru ca a lui Validae, numai ca rezistenta șunt e de 170 ohm, ca nu am avut alta.

Din pacate, capatul de scala nu depaseste 0,2 ohm! Mai e o chestie ciudata. Instrumentul a fost, initial, legat cu plusul la plusul bateriei si cu minusul la rezistenta de 100 ohm. Când am incercat sa fac zeroul, acul a fugit mult in dreapta scalei, fara sa pot sa-l aduc la zero (adica indicatia cap de scala veche). Am inversat legaturile, adica minusul instrumentului la plusul bateriei, si a iesit ce am aratat mai sus. 

Am masurat citva electrolitici, si indicatia, cu aproximatie, era de 0,1 ohm.

Unde naiba am gresit? Probabil trebuia sa las plusul instrumentului la plusul bateriei, si sa schimb valoarea suntului. 

 

 

 

 

 

[validae]

Dacă ai legat instrumentul altfel decât în schemă, nu are cum să funcţioneze corect.E mai greu de pus la punct capul de scală, dacă frecvenţa oscilatorului poate fi mult diferită de cea urmărită, inductanţa fiind foarte critică la acest montaj.Nu trebuie depăşită frecvenţa recomandată a oscilatorului.Pare foarte mică în comparaţie cu cea uzuală de 50-100kHz dar în acest caz atât trebuie.

Ar trebui să încerci cu şunturi de diverse valori, pentru început pui un semireglabil de 1k în paralel cu instrumentul şi reglezi până determini valoarea potrivită.Cel mai uşor găseai inductanţe mici (marcate) pe plăcuţe de la lămpi CFL ,,economice,, arse, se găsesc la multe magazine în cutiile de deşeuri electronice.Menţionez că nu toate montajele au inductanţe de 2-5uH dar dacă aveţi mai multe tipuri de lămpi defecte, aveţi şanse să găsiţi pe unele.Eu am o grămadă din astea, mi-au fost aduse de colegi de serviciu cărora le-am spus că eu le colecţionez pentru recuperarea torurilor şi drosselelor.

 

Eu vă recomand ca fiind cea mai eficientă schema cu un singur tranzistor şi două trafuri toroidale recuperate de la becuri ,,economice,, CFL.Se poate îngloba uşor în acelaşi aparat, are alimentarea tot la 1,5V şi are cea mai bună aranjare a scalei pentru un ESR-metru.Trafurile pe tor au un număr foarte mic de spire (10-15 spire) şi practic se poate refolosi sârma originală care a fost iniţial pe ele, ori chiar recuperată de pe drosselul lămpii CFL.

Editat Februarie 25, 2021 de validae