好用的維修利器，電容 ESR 表，自製教學

kenneth

這是在對岸的無線電雜誌網頁看到的文件，對維修有助益的特種儀表，能夠幫助維修人員快速的掌握電解電容的優劣。

電容 ESR 值是一項非常重要的優劣或老化評估因素，以前沒有簡易的測量設備可用，更不用說可否不拆焊線上測量。
你可以依此自行製作一台，或是想買對岸現成品前也要先看一下此儀表的關鍵技術。

以下節錄一段此文件內文：
1.辨別電解電容好壞，判斷準確率高
從前面的介紹可以知道，ESR是直指電容性能缺陷的參數。無論是電解電容漏液、乾涸這類常見問題還是電解液失去活性這種隱性問題都可以通過電容ESR表來檢測出來。套用外國一位製作者的話說：可以找出95%以上有問題的電解電容。他沒說100%的原因是電容ESR表（非特殊設計的）不能檢出電容兩接點之間存在的短路性故障。幸好電容出現這種短路性故障的機率遠低於電容自身失效的機率。縱使電容出現短路性故障或者與其並聯的器件出現短路性故障，電路的外在表現將十分明顯很容易被普通萬用表檢查出來，比如電容兩端的電壓、直流電阻遠低於正常值。

2.可在線測量，無需將元件拆下，大幅提升檢測效率
筆者所稱的“在線測量”是指不將元件從電路板上拆下在不通電時對元件進行的檢測。不少人都知道，常見的二極體、電晶體、電阻等分立元件可以用萬用表進行在線檢測找出故障元件的成功率還頗高。而電容卻不行因為需要交流信號驅動，萬用表對此無能為力。由於電子設備普遍都要使用電解電容，有些設備的使用量甚至超過百個。在線測量所帶來的方便性使得檢修者能夠從容應對大大減輕了工作量，其中意義殊為重要。

3.體積小、重量輕、耗電省，攜帶方便，使用簡單靈活
電容ESR表用電池供電可做成便攜式，打開電源開關即可使用無需繁瑣的設置。LCR電橋雖已具備了電容ESR表的功能，但是售價高測試頻率最高僅1kHz的低檔國產LCR電橋售價也要超過千元，讓囊中羞澀的愛好者望而卻步。LCR電橋大多屬於台式儀器，體積大、重量重，而且需外接市電才能工作，使用時拖著一條尾巴讓人覺得處處不便。而手持式LCR電橋的測試電平一般是固定的典型值為0.3Vrms（即848mVpp）。這樣的電平已達到很多半導體器件的導通值，導致在線測量的部分結果變得不可靠。

4.電路和構造比較簡單，成本低，容易普及，便於愛好者自製
這種表製作難度不高，有動手能力的愛好者都可以獨自完成。筆者的電容ESR表，是利用原來閒置的MF500指針萬用表進行製作，扣除設計修改和調整測試時間後實際製作時間不足一天。材料方面除原有的MF500表外，都是利用手頭常備的元器件，最值錢的是一隻1μF/400V MKP電容，其餘的不值一提。裝在電路板上的新購元件僅運算放大器IC兩顆。

從原理到實際使用方式都講解的非常詳細，是一份少見不可多得的文件，沒有要仿做的人也要一看。

我將原文件轉成正體又改成台灣用語再簡單編排轉成PDF文件，以方便各位閱讀與收藏。

看過後不要忘了要回來討論一下，看是否還有其他應用或修改電路的空間。

強力的新型檢測工具—電容ESR表的設計製作.pdf (1.85 MB, 下載次數: 1920)

2012-4-6 12:43 PM 上傳

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jazz00040

內容很完整的解說資料 感謝分享資訊!本身只有6013電容表

draculaxx

有沒有人要開發套件啊！！！n_132|

pen5

感謝提供有用的資料，不過看起來需要不少零件，先觀看就好!

xiaolaba

哈...俺用7414做的那個, 的確是好用又方便
後來沒時間搞, MCU的版本就打住了
好文

draculaxx

ESR的值與LCR的|Z|值有何不同！！？？兩者是否為線性相關！！？？

kenneth

draculaxx 發表於 2012-4-6 07:32 PM static/image/common/back.gif
這個不拆下電容用ESR表測試的方法，如果用LCR的|Z|值來測，這原理相同嗎？？ ...

電容 ESR 表與傳統 LCR 表都是測交流阻抗 Z。
但電容 ESR 表的測試頻率高達 100KHz，因為頻率變高使得容抗 XC 變小而感抗 XL 變大。
高頻時的等效交流阻抗較小，測出來的交流阻抗就比較接近真實的 ESR 數值。

這點在內文中的"電容ESR表的測量誤差"（P11）有說明。

電容的交流阻抗 Z = SQR(ESR↑2+(XC-XL)↑2)

draculaxx

一個有趣的想法。

把訊號產生器（電壓不要調太高）與示波器並聯接在一起，兩條線聯成一條測量探針。接上電容，從示波器的波型就可以看出電容是否為良品。
訊號產生器的波是固定的，假設就波型調成示波器全畫面（定量、歸一、正則），從波收起來的程度就可以不拆下電容測量其好壞了（相對性評估）。好處就是，對訊號產生器來說，100Khz只是一塊蛋榚。據文件內的說明，在100Khz時，|Z|差不多就是ESR，也就是說振幅就是電容體質的量尺。

（示波器上的波型振幅愈大的，電容就愈差。電容愈爛就愈接近訊號產生器直接接上示波器的波型，波型收得愈小相對該電容體質就愈健康。反正只是要看好壞的程度，看圖型也可以，不一定要看數字。）

那這台ESR表或許也可以不用買、不用做了，用示波器加訊號產生器來玩也行。

draculaxx

這是我在網路上找到的照片。

從表格可以看出常用的電容為25V、35V以下。小電容不拆下量，在2以內大致可以認定是好的；中電容1以內大致可以認定是好的；大電容0.5以內大致可以認定是好的
如果有懷疑，數量也不多，再拆下來用電容表量量看。

我實驗了一下，大概壞掉的電容會很明顯的分別大於2、1、0.5，所以在初步判定好壞上並不會遇上困難。
所以這個表就大概記一下 2、1、0.5 就行了。

kenneth

draculaxx 發表於 2012-4-6 09:12 PM static/image/common/back.gif
一個有趣的想法。

把訊號產生器（電壓不要調太高）與示波器並聯接在一起，兩條線聯成一條測量探針。接上電 ...

這篇不就是這個方法http://bbs.pigoo.com/thread-28950-1-1.html。
這種方法對維修時來說太麻煩，接線開機太多了，也沒法帶出門，看到的也只有參考比較值。

比較可行的方法用較佳（頻率響應好）的三用電表來取代示波器，或是自做個電池工作的小振盪器來配合三用錶。
方法很多只要你瞭解這種測試的原理各種組合都可以，差別只是讀出的數值是否誤差大與有無絕對性。

draculaxx

kenneth 發表於 2012-4-6 09:41 PM static/image/common/back.gif
這篇不就是這個方法http://bbs.pigoo.com/thread-28950-1-1.html。
這種方法對維修時來說太麻煩，接線開 ...

這篇連結我之前也有看過，但一直弄不懂如何量化到一個程度。現在看過了kenneth大貼上的文件之後，一切都清楚了。
經過討論與kenneth大一番提示，就更清楚了。

沒錯，這樣的話用三用電表也可以量。這又讓我回想起了先前討論過的RMS電錶。
現在知道這種true RMS電表的好用與威力了。。。。

只要帶個RMS電表，加上電池工作的小振盪器來配合，用來抓故障的電容也算方便了。

就這段文字，包含100Khz的原因與說明。簡單來說，就是在100Khz時，不管這顆電容外面的電路連上了什麼，所量到的值差不多就是電容的交流內阻。

tuned26

露天有賣,約1張小朋友....

kenneth

身邊有訊號產生器的人可以先來測看看你的數位電表能否測得 100KHz 時的正確交流電壓。
先讀取1KHz 時的交流電壓，再轉為 100KHz 這時輸出位準不要變，看電表的交流讀數是否與低頻一樣。

很不幸我身邊有兩台 FLUKE True RMS 掌上電表都不行，只有高價高性能的桌上型電表的響應才夠寬。
看了一下 UT61E 的規格也沒提到（八成也是不行），所以要拿數位表來當電容 ESR 表的表頭是行不通的，除非先轉換成 DC。

cnpan

看到網拍有賣,數顯電解電容ESR測量(測試)儀表/在線檢測儀/內阻儀(智能版)
可以看看規格及說明.

數位式小數兩位數是用在大容量電容,
但如果只是要判斷電容好壞,對檢修檢測的精確度而言,應該是用不到吧.

kenneth

kenneth 發表於 2012-4-7 01:29 AM static/image/common/back.gif
身邊有訊號產生器的人可以先來測看看你的數位電表能否測得 100KHz 時的正確交流電壓。
先讀取1KHz 時的交流 ...

補充說明：
訊號產生器是 10Hz~100KHz，輸出是 0mV~10V 恆定輸出，輸出阻抗為標準 600 歐姆平衡式。所有的誤差都在1％內，波型為低失真正弦波。

接線方式是產生器直接接電表的高阻輸入而沒有其他電路與元件，所以沒有負載效應的問題。

kenneth

有找到另一種以脈波測試 ESR 的方式，請點選http://geoffg.net/Measuring_ESR.html。

簡單的翻譯一下：
以 1uS 寬度重複率 1Kz 振幅為 10V 的脈波產生器加到被測電容上，再以示波器來觀察這脈波的振幅大小。
讀到的電壓值 mV 乘以 10 後就是該電容的 ESR mΩ 值，例如 80mV 就是代表  800mΩ。

這種方式也是不能測小容量的，也無法用在在線測試，但是不需做線路很容易使用示波器就能讀到 ESR 的數值了。