مكثف esr متر باستخدام الذبذبات

تبدو المكثفات كلها على ما يرام حتى تصل إلى النقطة التي يفشل فيها مصدر الطاقة أو يرفض الأداء على النحو الأمثل. وإذا كانت المشكلة تتعلق بالضوضاء ، فهناك حل بسيط ، ما عليك سوى إضافة المزيد من المكثفات. لكن هذا لا يحلها. ماذا يمكن أن يكون الخطأ؟

تنشأ المشكلة من الافتراض الساذج بأن المكثفات (إلى حد كبير) هي أجهزة "مثالية" ، في حين أنها ليست كذلك في الواقع. هذه التأثيرات غير المرغوبة ناتجة عن شيء يسمى المقاومة الداخلية أو مقاومة السلسلة المكافئة (ESR). تتمتع المكثفات بمقاومة داخلية محدودة بسبب المواد المستخدمة في بنائها. لقد شرحنا ESR و ESL في المكثفات بالتفصيل في المقالة السابقة.

الأنواع المختلفة من المكثفات لها نطاقات ESR مختلفة. على سبيل المثال ، تحتوي المكثفات الإلكتروليتية بشكل عام على ESRs أعلى من المكثفات الخزفية. بالنسبة للعديد من التطبيقات ، يصبح من المهم قياس المقاومة الداخلية للمكثفات. واليوم في هذه المقالة سوف نبني مقياس ESR ونتعلم كيفية قياس ESR للمكثف باستخدام 555 Timer IC و Transistors.

قياس ESR مكثف

في البداية ، قد يبدو قياس ESR مهمة سهلة.

يمكن تحديد المقاومة بسهولة عن طريق تطبيق تيار ثابت وقياس انخفاض الجهد عبر الجهاز قيد الاختبار.

ماذا لو طبقنا تيارًا ثابتًا على مكثف؟ يرتفع الجهد خطيًا ويستقر عند قيمة يحددها جهد الإمداد ، وهو (لأغراضنا) عديم الفائدة.

في هذه المرحلة ، حان الوقت للعودة إلى شيء تعلمناه في المدرسة - " المكثفات تمنع التيار المستمر وتمرير التيار المتردد"

بعد إجراء بعض الاستنتاجات المبسطة ، نفهم أن المكثفات هي في الأساس دائرة كهربائية قصيرة عند الترددات العالية وأن الجزء السعوي `` مختصر '' من الدائرة وينخفض ​​كل الجهد عبر المقاومة الداخلية.

ميزة هذه الطريقة هي أننا لا نحتاج حتى إلى معرفة التيار إذا علمنا المقاومة الداخلية لمصدر الإشارة المستخدم ، لأن ESR والمقاومة الداخلية (للمصدر) الآن تشكل مقسم جهد ، نسبة المقاومة هي نسبة انخفاض الجهد ، ومعرفة ثلاثة يمكننا بسهولة تحديد الآخر.

يستخدم راسم الذبذبات لقياس أشكال الموجة عند الإدخال وعند المكثف.

قائمة الاجزاء

بالنسبة للمذبذب:

1. مؤقت 555 - سيعمل كل من CMOS و bipolar بشكل جيد ، لكن CMOS موصى به للترددات العالية

2. 100K مقياس الجهد - يستخدم لضبط التردد

3. 1nF مكثف - توقيت

4. 10 فائق التوهج مكثف السيراميك - فصل

مرحلة القوة:

1. BC548 NPN الترانزستور ثنائي القطب

2. الترانزستور BC558 PNP ثنائي القطب

ملاحظة سريعة حول اختيار الترانزستورات - أي ترانزستور إشارة صغير ذو ربح مرتفع (300 وما فوق) وتيار كبير إلى حد ما (50 مللي أمبير +) سيعمل بشكل جيد.

3. 560Ω قاعدة المقاوم

4. مقاومة الإخراج 47Ω - يمكن أن يكون أي شيء من 10Ω إلى 100Ω.

مخطط الرسم البياني

يوجد أدناه مخطط الدائرة لدائرة اختبار مكثف ESR -

هذا متر الدائرة ESR يمكن تقسيمها إلى قسمين، والموقت 555 ومرحلة الانتاج.

1. المذبذب 555:

دائرة 555 عبارة عن هزاز متعدد تقليدي مستقر يقوم بإخراج موجة مربعة بتردد يبلغ بضع مئات من الكيلوهرتز. عند هذا التردد ، تعمل جميع المكثفات تقريبًا مثل المكثفات القصيرة. يسمح وعاء 100K بضبط التردد للحصول على أقل جهد ممكن عبر الغطاء.

2. مرحلة القوة:

هذا هو الحل لمشكلة أخرى. يمكننا توصيل المكثف بإخراج المؤقت 555 مباشرةً ، ولكن بعد ذلك سنحتاج إلى معرفة مقاومة الخرج بدقة.

للتخلص من ذلك ، يتم استخدام مرحلة إخراج الدفع والسحب مع المقاوم التسلسلي. يوفر المقاوم مقاومة الإخراج.

إليك كيف تبدو الأجهزة الكاملة لدائرة ESR Meter هذه:

حساب ESR للمكثف

من معادلة مقسم الجهد نشتق الصيغة التالية:

ESR = (V _CAP • R _OUTPUT) / (V _OUTPUT - V _CAP)

عندما تكون ESR هي المقاومة الداخلية للمكثف ، V _CAP هي الإشارة عبر المكثف (تقاس عند العقدة CAP +) ، R _OUTPUT هي مقاومة خرج مرحلة الطاقة (هنا ، 47 أوم) و V _OUTPUT هو جهد إشارة الخرج مثل تقاس عند النقطة A في الدائرة.

أثناء استخدام هذه الدائرة يوصى بضبط مسبار النطاق على 1X لزيادة الحساسية وتقليل عرض النطاق الترددي للتخلص من بعض الضوضاء من أجل إجراء قياس دقيق.

أولاً ، يتم قياس الجهد من الذروة إلى الذروة عند النقطة A ، قبل المعاوقة والملاحظة. ثم يتم توصيل المكثف. قم بالتكبير حتى ترى موجة مربعة. قم بلف القدر حتى لا يصبح شكل الموجة أصغر.

اعتمادًا على نوع المكثف ، يجب أن تكون ذروة الجهد إلى الذروة لشكل الموجة الناتج في حدود بضع عشرات أو مئات الميليفولت.

مثال: قياس ESR لمكثف إلكتروليتي 100 فائق التوهج

هذا هو الشكل الموجي الناتج الخام لمرحلة الطاقة:

وها هو الجهد عند المكثف. لاحظ كل الضوضاء المركبة على الإشارة - كن حذرًا أثناء القياس.

بالتعويض بالقيم في الصيغة ، نحصل على ESR 198mΩ.

يعد ESR الخاص بالمكثف معلمة مهمة عند تصميم دوائر الطاقة وهنا قمنا ببناء جهاز قياس ESR بسيط يعتمد على المؤقت 555.