"最簡單" 的 ESR meter

xiaolaba · 發表於 2012-8-3 13:37:58

本帖最後由 xiaolaba 於 2012-8-5 10:55 AM 編輯

近來因為學習修整示波器, 所以要拆很多電解電容來量, 畢竟大容量的買也不會便宜. 拆也很麻煩, 所以拆之前都會用好久以前 [抄襲] 得來的 ESR METER 先看看 ESR 讀數. 原來設計是用 HC7404做的, 總是覺得他的量程太大 (大約0-50ohm), 解析度也不是很好, 不太合胃口, 而且要特別買50uA的表頭.

學習的過程中, 也順道學習了晶體管的基礎. 然後突發奇想, 為甚麼不自己設計一個讓俺覺得 "爽" 的, 練好武功, 總想試試身手呢. 所以, 就 "設計" 了一個, 全部在麵包板上試驗, 還沒固化, 零件都是隨手有的, 最稱用的, 除了 MCU 也沒特別, 最主要是為了使用方便, 不用9V電池, 找了顆手機電話退役的鋰電池, 雖然打電話不到10分鐘就會自動關機, 但是因為這個設計比較省電, 本機耗電10mA, 穩壓器基本耗電10mA, 所以總共不過 20mA左右, 連續開了10小時, 電池電壓從 4.2V 降到 3.6V, 需要再充電了.

量程設計, 第一次做了 0-40 Ohm, 後來改了 0-20 Ohm, 最後決定還是 0-4 Ohm, 因為夠用又省電, 一個表頭, 包含 ESR 讀數指示, 電源正常指示, LED都省掉了. 因為全部都是在軟件上面做文章, 除了配合量程印刻度表以外, 也沒有特別的. 如果記得每次都先做放電, 再來測量的話, 保護線路的那些元件也可以省 (1M, 0.47UF, 1N4007 x2), 不過看來不值得這樣做. 表頭也是隨便買的, 沒有特別規格, 反正 3V 串個隨變電阻能夠滿刻度就好了, 當然, 刻度表可能要自己改了.

基本上不需要校正, 因為軟件都自動做好了, 只要供電穩壓2.8V, 如果短路測試棒, ESR 讀數應該指向 "0", 調節 VR2, 如果無法調到 "0", 表示電池電壓低到 3.5V 左右, 鋰電池已經完全放電, 需要補充體力了. 如果還是不理他, 沒事, 儀表會繼續工作, 指示讀數偏離而已, 但是鋰電池繼續放電, 低到3V, 就會損壞. 不過不用擔心, 儀表還是好的, MCU 偵測到低壓2.65V 就會鎖住不動了.

因為軟件裡面做了全部的訊號處理, 才輸出到表頭作讀數顯示, 所以模擬訊號的線路就是一級放大器 (Q1)加上尖峰檢波器 (D4), 輸出阻抗 100K, 匹配 MCU 的 ADC 輸入阻抗. 穩壓器調定 (VR1) 輸出 2.80V +/- 0.02V, 調不太準也沒問題, 其他就沒有特別了.

電路圖也是夠簡單了, 沒啥特別的, 一半抄來, 一半自己設計.

樣子就長這樣

刻度表的圖畫檔

ESR_meter_panel_4_ohm_Model_(1).zip (62.78 KB, 下載次數: 104)

過程中感謝很多前輩的指點, 也讀了不少好的文獻

補充一下, 不吝指點過俺的前輩, 他們的提示帖子大部份是下面那些有關的, 遺漏的話就抱歉了.

AC 電壓放大電路, 改變電源電壓, 如何維持輸出的幅度

想把 +/-200mA 轉換成 0-2.5V 的訊號

50V電壓表, 改成1.5V, 可行嗎?

還有這句俺覺得是經典的話句, "基本上表頭就是一個只能轉到某個角度的直流馬達", WISH 老大說的, 現在看來依然覺得是 [聽君一席話, 勝讀十年書 ]

cremaker · 發表於 2012-8-3 13:48:58

Simple is good。

愈簡單的東西，愈是給它不容易壞 ^_^

xiaolaba 大搞這個應該投入不少精力。

給你加分了！

xiaolaba · 發表於 2012-8-4 08:45:45

cremaker 發表於 2012-8-3 01:48 PM static/image/common/back.gif
Simple is good。

愈簡單的東西，愈是給它不容易壞 ^_^

版主你好
這是邊玩邊學的結果
讀書了解原理的時間自開始整理示波器斷續差不多2個月
設計和實驗了大概一兩天，現在看來還要花一天時間焊洞洞板固化
不過值得，一來是工具，二來是學習的經驗

su_fei · 發表於 2012-8-4 09:24:25

xiaolaba 發表於 2012-8-4 08:45 AM static/image/common/back.gif
版主你好
這是邊玩邊學的結果
讀書了解原理的時間自開始整理示波器斷續差不多2個月

小弟沒本事向您一樣 "設計" 出電路，早就想 "買" 來試用了。
您 ""軟、硬" 兼強，佩服、佩服 !

ps : 小弟沒權限給您加威望，好文也只能給5分，但心中的敬佩是無限的 !

draculaxx · 發表於 2012-8-4 10:17:05

很實用的工具及實習電路。。。。

n_023|

xiaolaba · 發表於 2012-8-5 10:45:10

su_fei 發表於 2012-8-4 09:24 AM static/image/common/back.gif
小弟沒本事向您一樣 "設計" 出電路，早就想 "買" 來試用了。
您 ""軟、硬" 兼強，佩服、佩服 !

哈...有興趣你也可以一起試試玩呢
兼強就不感當
興趣加學習而已

kenneth · 發表於 2012-8-7 01:20:55

MCU 型的你做好了阿！跟先前用邏輯閘做的比應該比較實用。

看資料與動手做是完全不同的體會，只有自己設計過的線路才能永久的記憶。

話說我自己也懶的動手，網拍買了一台對岸做的成品，她使用同步整流法測定以 LCD 數位顯示的 ESR 表。
無奈我不是做維修業用的機會不多，頂多在裝配前用來做 IQC 的。

xiaolaba · 發表於 2012-8-7 11:38:02

kenneth 發表於 2012-8-7 01:20 AM static/image/common/back.gif
MCU 型的你做好了阿！跟先前用邏輯閘做的比應該比較實用。

看資料與動手做是完全不同的體會，只有自己設計 ...

版主你好啊, 請問可以參考看看你的那個的資料嗎

這個離 "做好" 還有遙遠的距離, 不過已經能用就是了, 現在還帶著這個 PROTOTYPE 出差用呢

估計還要一到兩個月的期間, 花些假日的時間把他完善才會正式結束.

cremaker · 發表於 2012-8-7 11:52:21

xiaolaba 發表於 2012-8-7 11:38 AM static/image/common/back.gif
版主你好啊, 請問可以參考看看你的那個的資料嗎

這個離 "做好" 還有遙遠的距離, 不過已經能用就是了, 現 ...

給你打打氣，加油！

我有種感覺，電子零件看似沒生命、冷冰冰的，但透過巧思、巧手，一件 “藝術品” 就産生了 ^_^

kenneth · 發表於 2012-8-7 22:51:42

xiaolaba 發表於 2012-8-7 11:38 AM static/image/common/back.gif
版主你好啊, 請問可以參考看看你的那個的資料嗎

這個離 "做好" 還有遙遠的距離, 不過已經能用就是了, 現 ...

你是說這個典型電容數值表嗎？這是從機器正面上截圖出來的。
ESR 表.jpg

實際用過幾次後還是覺得這 ESR 錶還是不夠理想，應該是要能做到除了顯示數值外還要能自動判斷電容的好壞，省的再去查表。
既然是用 MCU 做出來的設備，還是可以再加入電容量的測定功能，將兩種電容錶的功能合一，就會更方便不用拿來拿去的。
所以設備知道了電容量又知道了ESR值，套用這張表後就能顯示 OK 或 NG 了，但實際上電容耐壓也會影響 ESR 值，而電容耐壓好像只能人為輸入無法自動測出。

看這張表就能知道電解電容容量和耐壓與 ESR 之間的關係，可能的話還是容量選大一點耐壓也選高一點的製品。

xiaolaba · 發表於 2012-8-7 23:51:34

kenneth 發表於 2012-8-7 10:51 PM static/image/common/back.gif
你是說這個典型電容數值表嗎？這是從機器正面上截圖出來的。

喔,,,,那個表, 基本上沒用

俺是買幾個好的電容1UF, 10UF, 100UF, 1000UF, 幾個月就讀一次ESR, 記下來, 一年下來就會參考數據

最後用的時候是比較法, 不需要注意那個表, 比對"好的" 電容, 很多時候, 被測的看到 3-4 OHM, 基本上一定是出了問題, 只是有時還能撐著用.

俺抄襲的來源就是以下兩個

http://kakopa.com/ESR_meter/

http://members.shaw.ca/swstuff/esrmeter.html

kenneth · 發表於 2012-8-8 01:16:05

本帖最後由 kenneth 於 2012-8-8 01:23 AM 編輯

我手上的這款當然沒有線路圖與線路說明，不過根據生產者的說法其線路是參考附件中這種較複雜的一點的同步檢波法，號稱會比較接近真實數據。

這是個類比前端線路，以數字三用表來讀出顯示。

PCB 圖：

實體圖：

線路圖與說明：

123.pdf (12.5 KB, 下載次數: 119)

A-John · 發表於 2012-8-10 10:10:08

本帖最後由 A-John 於 2012-8-10 10:17 AM 編輯

哎呀，不好、不好!! xiaolaba 大大這樣子的做法大大的不好。

請恕小弟比較挑剔，不過ESP做成這樣實在太可惜了，怎麼說呢?:

1.電源不好：ESP這麼好的超級維修工具怎能用這麼不可靠的電源?? 不但充電電路太過簡陋、而且使用淘汰下來的低容量鋰電，也使工作時間大幅縮短，尤其是沒做自動關機，更容易因為忘了關機而在下次要使用時，必須等幾個鐘頭、先充電才能使用，這樣就讓這好儀器的方便性大大打了個折扣。

2.量程不好：0-4ohm的量程大大的不夠，請看下表：
ESR表.JPG

以第一列的1、2.2、4.7uF來說4ohm連low Quality都測不出來，第2列的10uF則剛剛好，可是更下面的容量又都因為讀數太接近而不易判斷好或壞，而這些數值的電容，除了最下方的10000uF外，又都是很常用的，因此ESR的量程，應該做到40以上、並在1ohm的地方分段，才容易判讀10uF以上的電容。

3.MCU的使用方法不好：MCU的強項在於將測到數值比對列表，尤其很方便的能將上表以矩陣方式存入，再來和測到數值比對，然後用"好"、"普通"和"不良"等方式來輸出，就算不使用複雜的液晶或LED螢幕來顯示，也很容易地能用"綠"、"黃"、"紅"3色LED來代表。
更糟的是既然用了MCU中的ADC來讀入測到的值怎又用DAC來轉回線性來輸出給錶頭? 線路圖上MCU的型號字跡太小，小弟看不出來，但以目前的MCU來說AD/DA的取樣應該至少8位元也就是256階，這麼多的階層要來區別上表中的所有數值綽綽有餘，正是MCU最好用的地方，怎會捨棄不用而轉回線性來用錶頭顯示、然後用人腦來背下上表數值、再用很不容易研判的小數位數來判別??

xiaolaba 大大會用MCU，這是很多"純電子"的人羨慕的地方，相信下次應該能做出"純電子"的人可望不可及的好ESR錶。

最後，附上1個連結給大大參考，也是ESR錶設計製作，極度詳細，希望有所助益:

(抱歉小弟還不夠權限添加超連結、以網址方式又會被系統自動轉成超連結而擋下，只好以圖片方式呈現)。

xiaolaba · 發表於 2012-8-10 11:57:08

本帖最後由 xiaolaba 於 2012-8-10 12:13 PM 編輯

A-John 發表於 2012-8-10 10:10 AM static/image/common/back.gif
哎呀，不好、不好!! xiaolaba 大大這樣子的做法大大的不好。

請恕小弟比較挑剔，不過ESP做成這樣實在太可 ...

oh oh..

无线电来了
谢谢这位朋友的建议，这个俺也参考过，那俺给你上个连接吧，记得这个论坛也有人分享过
http://www.hobbypress.cn/bencandy.php?fid-103-id-5509-page-1.htm

但是如果其他人要复制的话，无线电的那个是很难DIY的，所以淘宝没有翻版卖，原因就不说了

至于设计适当否，个人爱好，所以才有这个自己喜欢的玩具。至于你提到的那些使用功能，硬件就不用改，软件上加上模组就会有了，业余爱好，现在还没空玩，通常俺的玩具都会一搞就好几年的。。

俺设计的想法是这样的，这个玩具不是用来精密分类，而是要准确快速判断 [好坏] 的辅助工具

当时尝试把那个 [表格] 的数字在 HIGH | NORMAL 作個分水嶺, 觀察其中的參考數字, 既然好的不用管, 只要知道有多壞的就可, 乾脆簡單化, 大於 3 - 4 OHM 就一定是 [壞]. 例如, 最近查到的電視機, 裡面3顆470UF, ESR 分別是 1.5, 3.5, >4 (表不動, 可能開路, 可能10 OHM), 結果換了其中兩顆, 就恢復工作了, 所以, 乾脆連第三顆都換了. 如果問到底哪個壞了? 都沒壞, 因為俺把他們用在這個 DIY ESR METER 一樣行, 只是因為他們的表現及能耐, 已經不符原來電視機的要求而罷工, 但是, 用在俺的玩具還是綽綽有餘, 免錢嘛....自己玩沒事.