Рубрика: Електроника
Подобрен ESR-метар (1)
Автор: Емилијан Иљоски
Ова е само дел од статијата која во целост е објавена во

Емитер 10/2012.

Нарачајте го овој број или најавете се за да ја прочитате целата статија.


ЕМИТЕР досега има објавено два проекта на ESR-метри: аналоген ESR-метар (број 2/2000) и дигитален ESR-метар (број 6/2004). Иако се многу ценети меѓу сервисерите на електронски уреди, и двата уреда, покрај низата доблести, покажаа и одредени слабости кои ме мотивираа да изработам трет подобрен модел како симбиоза на најдобрите решенија на ова поле. Предложеното решение е релативно едноставно за градба, но ги содржи сите битни претпоставки за брза и точна проверка на исправноста на електролитските кондензатори, индуктивните калеми и на трансформаторите, па затоа, да се фатиме за лемилото и да го реализираме овој уред.

За еквивалентната сериска отпорност (Equivalent Series Resistance – ESR) нема да зборувам многу за да не го повторувам изреченото во претходните написи. Ќе кажам само неколку збора за тоа зошто мериме ESR. Електронските компоненти не се идеални, тие често покажуваат и карактеристики кои не се пожелни или кои не се совпаѓаат со моделот според кој е предвидено тие да работат. Кондензаторите, на пример, би требало да имаат само одредена капацитивност, но тие понекогаш можат да се однесуваат како отпорници, па дури и како индуктивности. Овие аномалии се особено изразени кај електролитските кондензатори кои, како што и самото нивно име кажува, содржат електролит кој може да биде течен (кај алуминиумските електролитски кондензатори) или во цврста состојба (кај тантал-електролитските кондензатори). Својствата на електролитот имаат тенденција да деградираат со текот на времето, па велиме дека електролитот "се суши". Резултат на ова е зголемување на ESR, а во подоцнежна фаза и намалување на капацитивноста.
Зголемувањето на ESR кај кондензаторите различно влијае врз нивната "работоспособност". На пример, зголемувањето на ESR од 0,5 на 5 оми кај спрежен кондензатор во влезно аналогно аудиоколо со влезна импеданса од 47 килооми маргинално ќе влијае врз перформансите на уредот, додека истото зголемување на вредноста на ESR кај спрежен кондензатор на излез на засилувач кој погонува 4-омски звучници може да има големо влијание во деградацијата на перформансите на уредот. Исто така, зголемувањето на ESR, во просек, многу помалку влијае во аналогни кола, отколку што влијае во импулсни кола. Импулсните кола, како импулсните претворувачи на напон, на пример, особено се чувствителни на промените на ESR на нивните кондензатори. Дури и мали промени на ESR можат да доведат до големи поместувања на работните параметри на колото, кои од своја страна предизвикуваат несакани преодни појави што само дополнително го оптоваруваат кондензаторот и придонесуваат за брза деградација на неговите параметри. Се смета дека во електронските уреди од понова генерација, кои речиси редовно користат импулсни напојувања, повеќе од 70% од дефектите се предизвикани токму од деградација на својствата на кондензаторите, па оттука потребата од брза и ефикасна алатка за едноставно следење на состојбата на ESR кај кондензаторите.
Во основа ESR-метарот е приспособен мерач на импеданса на одредена фреквенција. Во услови кога таа фреквенција е релативно висока, реактивната компонента на испитуваниот кондензатор ќе биде приближно еднаква на нула, па измерената импеданса всушност ќе биде ESR на кондензаторот. Но, со овој приспособен мерач на импеданса, можат да се мерат и индуктивности. На тој начин, со специјално прилагодени скали, може да се одредат квалитетот и исправноста на реактивните компоненти - кондензатори и индуктивности.
Било да станува збор за дигитално или аналогно мерење, начинот на прикажување на резултатите треба да биде изведен на таков начин што ќе овозможува брза и недвосмислена интерпретација. Дигиталните инструменти навистина прецизно ќе го измерат ESR, дури до 3 децимали, но тоа не е никаква предност кога потоа, за да се оцени значењето на таа вредност, сервисерот треба да погледне во соодветна споредбена табела. Обично се смета дека аналогниот приказ овозможува многу побрза процена на резултатите, особено во апликации каде што апсолутната точност не е од пресудно значење. Но, кај повеќето аналогни ESR-метри кои сум ги видел – освен скалата од која може да се отчита вредноста на ESR на приказникот (па и тука можеме да го наречеме дисплеј) – имаме и една груба поделба на "добар" и "лош", без многу да се води грижа за останатите параметри. Значи, и тука се сведува прикаската на "отвори го тефтерот ако сакаш попрецизно толкување", па слободно може да се каже дека ваквите аналогни ESR-метри се уште полоши од дигиталните.
Се разбира дека секој поправен уред повеќе претставува повеќе приход за сервисерите, па оттука потребата за чување на најголемата тајна во електрониката: шема на навистина квалитетен ESR-метар. И тоа не само кај нас! На интернет, каде што можат да се најдат милиони шеми од други уреди, имаме само 4 различни шеми од ESR-метри - од кои на две веднаш најдов очигледни (и најверојатно намерни) грешки. Ниедна од нив не ја содржи толку бараната опција на предупредување од можното влијание на отпорот на околните елементи, ниедна од нив нема можност да открие дали кондензаторот е во краток спој.
Од една страна конструкторите, не познавајќи ги основните потреби на сервисерите, градат ESR-метри со дигитално отчитување, на кои им е потребна табела по која се оценуваат добиените вредности. Од друга страна сервисерите, кои обично се слабо конструкторски настроени, мака мачат да дојдат до некој квалитетен ESR-метар. Оние пак, како мене – кои се од обете страни, љубоморно ги чуваат добрите решенија, па време е да се прекине оваа практика!
Поведен од овие размислувања, изработив ESR-метар со предложениот приказник (види на приложените фотографии), кој ја покажува состојбата на електролитските кондензатори зависно од нивната ESR и од нивната капацитивност, како и состојбата на индуктивни намотки зависно од резултантната сериска отпорност и од нивната индуктивност. Но предложениот уред, покрај мерењето импеданса на одредена фреквенција, го мери и отпорот на компонентата при еднонасочен напон и него го споредува со зададена вредност.
Појдовна точка за овој подобрен ESR-метар е извонредното аналогно решение обработено во ЕМИТЕР 2/2000. Покрај различниот приказник, основната разлика на оваа верзија на ESR-метарот во однос на оној од ЕМИТЕР 2/2000 е мерењето на отпорот на компонентата при еднонасочен напон и неговата споредба со зададена вредност. Тоа е новина во овој тип уреди која многу ги подобрува неговите перформанси, односно ја зголемува ефикасноста на сервисерот во лоцирањето на дефектот.
Предложеното решение е релативно едноставно за градба, но ги содржи сите битни претпоставки за брза и точна проверка на исправноста на електролитските кондензатори, индуктивните калеми и на трансформаторите, па затоа, да се фатиме за лемилото и да го реализираме овој уред.

Технички карактеристики:

Испитна фреквенција: 100 kHz
Испитен напон: 30 mVpp
Мерен опсег: 0,1...200 omi
Можност за мерење без одлемување
Напојување: 9 V батерија

 
Главни елементи и материјали:

Самолеплива маска: MASK124
Плочка: ППК1232
ИК: LM324N;
Варистор: VDR S14K11;
Инструмент SUNWA YX-360TR-ES

Клучни зборови:

Изработениот прототип на ESR метарот

Изработениот прототип на ESR метарот

Изработениот прототип на ESR метарот

Изработениот прототип на ESR метарот


ESR метарот изработен од Марјан Србиновски од Скопје, сместен во куќиште од Унимер 43 од Искра

ESR метарот изработен од Марјан Србиновски од Скопје, сместен во куќиште од Унимер 43 од Искра

ППК за ESR метарот редизај-нирана и изработена од Марјан Србиновски

Редизај-нираната ППК за ESR метарот од Марјан Србиновски сместена во куќиштето на Унимер 43 од Искра

Ова е само дел од статијата која во целост е објавена во Емитер 10/2012. Нарачајте го овој број за да ја прочитате целата статија, а ако веќе го имате купено електронското издание најавете се за да го прочитате.