Idea ESR mittariin
T Kalliokoski
elkon l�pi ja mittaa synkronisella tasasuuntauksella elkon yli
j��v�n j�nnitteen. T�ss�h�n oikeastaan mitataan Uc+Ur eli sek�
kapasitanssin ett� ESR:n aiheuttama j�nniteh�vi� ja luotetaan
siihen ett� taajuus on niin suuri ett� Uc on pieni verrattuna
Ur:��n.
Mietin ett� jos konkan lataisi tunnettuun j�nnitteeseen, esim
5 V, ja sitten kytkisi pieni-impedanssisella kytkin-FET:ll�
vaikkapa 1 ohmin vastuksen konkan rinnalle ja mittaisi samantien
j�nnitteen konkan yli. T�ll�inh�n ESR:n takia j�nnite putoaa
heti kuorman ja ESR:n suhteessa, ja alkaa sitten hiljalleen
pudota konkan varauksen tyhjentyess�.
Kytkintransistorin nopeus lienee sen verran suuri ett� kuorman
kytkemisen j�lkeen ei paljoakaan tarvitse odotella ennen mittausta.
Ja tietty liian kauaa ei saakaan odotella ett� j�nnite ei ala
laskea konkan tyhjenemisen takia.
Alustavasti nikkaroin kytkenn�n, jossa kanttiaaltogeniksell�
ohjataan fetti�, ja kyll� skoopissa n�kyy p��lle kytkeytyess�
ihan selke� suora pudotus ennen tuttua eksponenttik�yr��.
Samalla kytkenn�ll� voisi saada kapasitanssinkin mitattua
ainakin jonkinlaisella tarkkuudella, kun prossun outputilla
sarjavastuksen kanssa vuoroin lataisi ja purkaisi konkkaa,
mitaten j�nnitett� A/D tulolla. Esim 555 tyyliin lataus
p��lle kun j�nnite on 1/3 Vcc, ja purku 2/3 Vcc ja siit�
jaksoajan mittaus.
Mielipiteit�?
--
Tuukka
Kim Fallström
> Moni halpa ESR mittari toimii niin että ajaa 10-100 kHz vaihtovirtaa
> elkon läpi ja mittaa synkronisella tasasuuntauksella elkon yli
> jäävän jännitteen. Tässähän oikeastaan mitataan Uc+Ur eli sekä
> kapasitanssin että ESR:n aiheuttama jännitehäviö ja luotetaan
> siihen että taajuus on niin suuri että Uc on pieni verrattuna
> Ur:ään.
Jos taajuus on esimerkiksi 10 kHz ja konkan kapasitanssi 10 uF
niin konkan impedanssi on 1.6 ohmia. Eli juu, kyllä kapasitanssi
näkyy mittauksissa, mutta DC - jännitteen suodatuksessa käytetyillä
konkkien arvoilla vaikutus ei ole kovin suuri. Yleisin ESR - mittarin
käyttö liittyy vianetsintään huonojen powereiden suodatuskonkkien
löytämisessä.
> Mietin että jos konkan lataisi tunnettuun jännitteeseen, esim
> 5 V, ja sitten kytkisi pieni-impedanssisella kytkin-FET:llä
> vaikkapa 1 ohmin vastuksen konkan rinnalle ja mittaisi samantien
> jännitteen konkan yli. [...]
> Mielipiteitä?
Mittaat suurisignaali-ESR:ää. Sulla jännitteen muutokset ovat
merkittävä osa konkan kokonaisjännitteestä, joten mahdolliset
epälineaarisuudet tulevat myös näkyviin. Dataa siis saat mutta
se ei ole suoraan vertailukelpoista piensignaali esr - mittausten
kanssa. Sinun mittauksesi tapahtuu aika-avaruudessa, tavanomainen
esr-mittaus on taas taajuusavaruudessa. Mittaus vain yhden tietyn
ajanhetken kohdalla on altis virhelähteille.
Elektrolyytikonkan sijaiskytkentä on aika monimutkainen, jos
sitä ryhtyy tarkasti tutkimaan. Tässä on yksi aiheeseen liittyvä
osuma netistä:
"Improved Spice Models of Aluminum Electrolytic Capacitorsfor Inverter Applications"
http://www.newark.com/pdfs/techarticles/cornell/impedance.pdf
Kim
T Kalliokoski
> Jos taajuus on esimerkiksi 10 kHz ja konkan kapasitanssi 10 uF
> niin konkan impedanssi on 1.6 ohmia. Eli juu, kyllä kapasitanssi
> näkyy mittauksissa, mutta DC - jännitteen suodatuksessa käytetyillä
> konkkien arvoilla vaikutus ei ole kovin suuri. Yleisin ESR - mittarin
> käyttö liittyy vianetsintään huonojen powereiden suodatuskonkkien
> löytämisessä.
Kiitos vastauksesta!
Itse asiassa, ESR mittaria tulee hyvin harvoin käytettyä powerin
suotokonkkien mittauksessa. Laitteen vikatilanteessa ensimmäinen
asia on tarkistaa käyttöjännite, ja huonon suotokonkan aiheuttama
rippeli näkyy jo kun katsoo jännitteitä yleismittarin ACV alueella.
Missä useimmin tarvitaan ESR mittausta, on esimerkiksi audiotiellä
olevat pienet (1.0 - 4.7 uF) elkot, ja uudemmissa laitteissa hakkuri-
powerin käynnistykseen liittyvät suunnilleen samankokoiset.
Kapasitanssimittaus voi antaa ihan hyvän tuloksen mutta ESR voi
olla noussut kymmeniin jopa satoihin ohmeihin. (Usein myös
vuotovirta kasvaa mutta sitä ei näytä välttämättä sen kummemmin
ESR- kuin kapasitanssimittauskaan.) Lähtöjännitteen suotokonkat
ovat yleensä hyvä kandidaatti vaihtoon jo pelkän iän perusteella.
> kanssa. Sinun mittauksesi tapahtuu aika-avaruudessa, tavanomainen
> esr-mittaus on taas taajuusavaruudessa. Mittaus vain yhden tietyn
> ajanhetken kohdalla on altis virhelähteille.
Totta kyllä. Mutta mittaus yhdellä pistetaajuudella taajuusavaruudessa
kärsii samasta asiasta, varsinkin jos mittaustaajuus on luokkaa
10 kHz - 100 kHz. Monella elkolla on ihan datalehden mukainen
resonanssitaajuus tuolla alueella ja sen yläpuolella kondensaattori
näyttää induktanssilta. Mittaus pitäisi tehdä useammalla piste-
taajuudella. Uskoisin että tuo 0 Hz kohdalla tehtävä jännitteen
pudotuksen mittaus olisi kuitenkin aika tarkka indikaatio ESR:stä
pientaajuussovelluksissa. Se, miksi se itseäni kiinnostaa on
mittauspiirin yksinkertaisuus. Tarkka ESR arvo ei sinänsä ole
useinkaan niin tärkeä, riittää että sen voi varmuudella todeta
olevan kunnossa tai liian suuri.
> Elektrolyytikonkan sijaiskytkentä on aika monimutkainen, jos
> sitä ryhtyy tarkasti tutkimaan. Tässä on yksi aiheeseen liittyvä
> osuma netistä:
> http://www.newark.com/pdfs/techarticles/cornell/impedance.pdf
Electronics World lehdessä olikin jokunen vuosi sitten todella
monimutkainen rakennusohje ESR mittaukseen tan(fii) eli konkan
jännitteen ja virran vaihekulman avulla, joka luultavasti otti
huomioon suurimman osan sijaiskytkennän paremetreistä. mutta
kytkentäkaaviokin vei sitten muutaman sivun lehdestä.
Timo Neuvonen
> suotokonkkien mittauksessa. Laitteen vikatilanteessa ensimmäinen
> asia on tarkistaa käyttöjännite, ja huonon suotokonkan aiheuttama
> rippeli näkyy jo kun katsoo jännitteitä yleismittarin ACV alueella.
Se, mihin mittaria käyttää, on varmaan aika käyttäjäkohtaista.
Yksinkertaisessa lineaaripowerissa konkkien kunto tosiaan näkyy
yleismittarilla ac-alueella, tai skoopilla. Takaisinkytkentöjä sisältävässä
hakkuripowerissa (tai muussa kytkennässä) tilanne voi olla vaikeampi, kun
koko poweri lakkaa herkemmin kokonaan toimimasta eikä enää ole selvää minkä
konkan syytä se on.
Saadusta tuloksesta voi tietysti päätellä paljon riippumatta mittaako aika-
vai taajuustasossa, vaikka eri mittausmenetelmät antaisivatkin hiukan
erilaisia tuloksia. Käytetyn mittaussignaalin amplitudilla on kuitenkin
sikäli iso merkitys, että kyllin pienellä signaalilla voi usein
suuntaa-antavalla tarkkuudella mitata virrattomassa kytkennässä kiinni
olevia konkkia, mikä nopeuttaa vianetsintää vaikka mittaus hiukan
häiriintyisikin ympärillä olevista muista komponenteista. Pienellä
amplitudilla mittaus lienee huomattavasti helpompi toteuttaa taajuustasossa.
>> kanssa. Sinun mittauksesi tapahtuu aika-avaruudessa, tavanomainen
>> esr-mittaus on taas taajuusavaruudessa. Mittaus vain yhden tietyn
>> ajanhetken kohdalla on altis virhelähteille.
>
> Totta kyllä. Mutta mittaus yhdellä pistetaajuudella taajuusavaruudessa
> kärsii samasta asiasta, varsinkin jos mittaustaajuus on luokkaa
> 10 kHz - 100 kHz. Monella elkolla on ihan datalehden mukainen
> resonanssitaajuus tuolla alueella ja sen yläpuolella kondensaattori
> näyttää induktanssilta. Mittaus pitäisi tehdä useammalla piste-
> taajuudella. Uskoisin että tuo 0 Hz kohdalla tehtävä jännitteen
> pudotuksen mittaus olisi kuitenkin aika tarkka indikaatio ESR:stä
> pientaajuussovelluksissa. Se, miksi se itseäni kiinnostaa on
Juu, tärkeää että mittaustaajuus on kyseiselle konkalle sopiva.
Audiolaitteen tai varsinkin verkkotaajuudesta tasasuuntaavan lineaaripowerin
konkkien mittauksessa 100 kHz ei tosiaan enää ole hyvä ratkaisu. Sen sijaan
hakkurikytkennöissä käytetyt konkat on yleensä speksattu myös isommilla
taajuuksilla, ja mittaus lähempänä kytkennän tarkoitettua toimintataajuutta
on perusteltua.
Mainitsemasi "0 Hz kohdalla" on minusta sikäli ajatusvirhe, että esittämäsi
askelvasteen kaltainen mittaus nähdäkseni edustaa hyvin isoa taajuutta. Jos
mittaat vaikka mainitsemaasi 1 uF konkkaa siten että mittauspiirissäsi on
esittämäsi 1 ohm vastus, on noitten aikavakio 1 us, ja erottaaksesi sen
askelmuutoksen heti vastuksen kytkentään liitettyäsi, mittaus tulisi tehdä
esim. luokkaa kymmenesosan kohdalla aikavakiosta. Tämä on jo hyvin iso
taajuus ajatellen audiokytkennässä olevan konkan normaalia käyttötilannetta,
ja mainitsemasi konkan vastinpiirin sarjainduktanssi yms pilannee tuolloin
mittauksen. Tosin, noin pienille konkille se vastus voinee olla selvästi
suurempi, koska niitten esr ei ole milliohmiluokkaa. Mutta jos tavoittelisi
mitata vaikka 1 kHz taajuutta vastaavaa tilannetta, mittaus pitäisi tehdä
vasta millisekuntiluokkaa olevan ajan kuluessa kuormavastuksen kytkennästä,
jotta vastinpiirin hitaudet ehtivät tasapainotilaansa. Jotta konkan
purkausaikavakio ei ole tähän verrattuna merkittävä, se kuormavastus menisi
epäkäytännöllisen suureksi. Vai ajattelinkohan nyt jotain hassusti?
--
TiN
T Kalliokoski
> Mainitsemasi "0 Hz kohdalla" on minusta sikäli ajatusvirhe, että
> esittämäsi askelvasteen kaltainen mittaus nähdäkseni edustaa hyvin isoa
> taajuutta. Jos mittaat vaikka mainitsemaasi 1 uF konkkaa siten että
> mittauspiirissäsi on esittämäsi 1 ohm vastus, on noitten aikavakio 1 us,
> ja erottaaksesi sen askelmuutoksen heti vastuksen kytkentään
> liitettyäsi, mittaus tulisi tehdä esim. luokkaa kymmenesosan kohdalla
> aikavakiosta. Tämä on jo hyvin iso taajuus ajatellen audiokytkennässä
> olevan konkan normaalia käyttötilannetta, ja mainitsemasi konkan
> vastinpiirin sarjainduktanssi yms pilannee tuolloin mittauksen. Tosin,
> noin pienille konkille se vastus voinee olla selvästi suurempi, koska
> niitten esr ei ole milliohmiluokkaa. Mutta jos tavoittelisi mitata
> vaikka 1 kHz taajuutta vastaavaa tilannetta, mittaus pitäisi tehdä vasta
> millisekuntiluokkaa olevan ajan kuluessa kuormavastuksen kytkennästä,
> jotta vastinpiirin hitaudet ehtivät tasapainotilaansa. Jotta konkan
> purkausaikavakio ei ole tähän verrattuna merkittävä, se kuormavastus
> menisi epäkäytännöllisen suureksi. Vai ajattelinkohan nyt jotain hassusti?
Olet oikeassa tuon askelvasteen suhteen, ajatusvirhe minulta.
Lienee parasta ensin mitata kapasitanssi ja sitten katsoa ESR:n
jännitteenpudotus sen mukaisella aikavakiolla. Tuon pudotuksen
näkee skoopilla selvästi, pitää tutkia kourallisella konkkia
aikavakion suuruutta. Mitään absoluuttisen tarkkaa mittalaitetta
ei ole tarkoituskaan saada, ja mikrokontrollerilla tämä tapa on
ehkä helpompi kuin perinteinen AC mittaus. Tosin kontrollerilla
senkin saisi helposti tehtyä useammalla eri taajuudella.
Tuukka
Näsä
Kuinka moni ammatikseen elektroniikkaa korjaavista
käyttää ESR mittalaitetta ?
T Kalliokoski
> Kuinka moni ammatikseen elektroniikkaa korjaavista
> käyttää ESR mittalaitetta ?
Ehkäpä muutama sata tuhatta.
Ari Laitinen
> On 08/10/2011 09:37 PM, N�s� wrote:
>> Kuinka moni ammatikseen elektroniikkaa korjaavista
>
> Ehk�p� muutama sata tuhatta.
Itse en k�yt� mittaria vaan vaihdan ne haljenneet ja turvonneet mittaamatta
:-)
Ihan aina se ei onnistu. Kieroimpia on ihan pienet ESR-tapaukset, joissa ei
ole ulkoisia vikoja.
Esim. APC BackUps RS500 laitteissa oli tyyppivikana pikkuinen elko joka
vikaantui ja laite lakkasi lataamasta akkuja. Mill�s tuollaisen arvaisi
vaihtaa?
Tomppa
> T Kalliokoski wrote:
>>> Kuinka moni ammatikseen elektroniikkaa korjaavista
>>
>> Ehkäpä muutama sata tuhatta.
>
> Itse en käytä mittaria vaan vaihdan ne haljenneet ja turvonneet mittaamatta
> :-)
>
> Ihan aina se ei onnistu. Kieroimpia on ihan pienet ESR-tapaukset, joissa ei
> ole ulkoisia vikoja.
>
> Esim. APC BackUps RS500 laitteissa oli tyyppivikana pikkuinen elko joka
> vaihtaa?
>
>
ARGH... Kerro äkkiä mikä elko ennen kun kuorma lähtee kierrätykseen.
Suunnilleen paikka kun ei satu olemaan täs lähettyvillä juuri tuota upsia.
Ari Laitinen
>> Esim. APC BackUps RS500 laitteissa oli tyyppivikana pikkuinen elko
>> joka vikaantui ja laite lakkasi lataamasta akkuja. Milläs tuollaisen
>> arvaisi vaihtaa?
>
> ARGH... Kerro äkkiä mikä elko ennen kun kuorma lähtee kierrätykseen.
> Suunnilleen paikka kun ei satu olemaan täs lähettyvillä juuri tuota
> upsia.
T Kalliokoski
> Itse en käytä mittaria vaan vaihdan ne haljenneet ja turvonneet mittaamatta
Jep, jonkun PC emolevyn suotoelkon kohdalla usein tuo auttaakin
mutta monesti ne pienemmät 1-10 uF elkot ei näytä ulkoisia merkkejä
kuivumisestaan. Audiolaitteissa niitä voi olla niin paljon että
kaikkien sokkona vaihtaminen ei ole järkevää. ESR mittaus kyllä
nopeasti kertoo mitä pitää vaihtaa.
Näsä
Minä taasen vaihdan suosiolla aivan kaikki elkot
jotka ovat alttiita rippelille tai lämmölle ;)
T Kalliokoski
> Minä taasen vaihdan suosiolla aivan kaikki elkot
> jotka ovat alttiita rippelille tai lämmölle ;)
Silloin varmasti kaikki rikkinäiset tulee vaihdettua,
mutta jos on paljon korjattavia laitteita, mutta aikaa
sekä rahaa rajallisesti niin on hyvä jotenkin pystyä
rajaamaan sitä vaihdettavien määrää.
Kapasitanssin mittaus ei kerro yhtään mitään elkon
kunnosta, sen voi itse todeta kun kytkee vaikka 100
ohmin vastuksen sarjaan mitattavan elkon kanssa,
mittarin lukema ei juuri muutu. ESR mittaus kertoo
heti jos elko on tai alkaa olla tiensä päässä.
Näsä
ESR arvo saattaa vaihdella elkossa esim, milloin viimeksi on ollut
kytkettynä jännitteeseen.
Pelkästään ESR mittauksen perusteella, elkojen vaihto
on lähinnä oman omantunnon rauhoittelua.
Ja kaupallisessa korjaamotoiminnassa asiakkaan ja itsensä.......
korjaajankin.... pettämistä.
Edelleenkin vaihdan kaikki elkot, jotka kuuluvat ko. yksikköön.
Ja jotka useinkin löytyvät valmistajan ns. korjaussarjasta.
-=A.McYnen=-
> Tomppa wrote:
>>> Esim. APC BackUps RS500 laitteissa oli tyyppivikana pikkuinen elko
>>> arvaisi vaihtaa?
>>
>> ARGH... Kerro �kki� mik� elko ennen kun kuorma l�htee kierr�tykseen.
>> Suunnilleen paikka kun ei satu olemaan t�s l�hettyvill� juuri tuota
>> upsia.
>
> http://www.heime.org/Lists/Posts/Post.aspx?ID=17
>
>
Heh.... Ett� kerro suunnilleen paikka.... ja vastaat exaktilla huoto
ohjeella
No tattis jokatapauksessa t�lt�kin suunnalta.
-=A.McYnen=-
T Kalliokoski
> ESR arvo saattaa vaihdella elkossa esim, milloin viimeksi on ollut
> kytkettynä jännitteeseen.
> Pelkästään ESR mittauksen perusteella, elkojen vaihto
> on lähinnä oman omantunnon rauhoittelua.
> Ja kaupallisessa korjaamotoiminnassa asiakkaan ja itsensä.......
> korjaajankin.... pettämistä.
> Edelleenkin vaihdan kaikki elkot, jotka kuuluvat ko. yksikköön.
> Ja jotka useinkin löytyvät valmistajan ns. korjaussarjasta.
En ole samaa mieltä, mutta tee sinä kaikin mokomin noin!
Tomppa
Kiitos my�s. Ja ny romulavan kimppuun...