この投稿では、電子回路の不良コンデンサを回路基板から実際に取り外すことなく特定するために使用できる簡単なESRメータ回路について説明しています。アイデアはマニュアルソフィアンによって要求されました

“DCからAC電源へのコンバーター ”

技術仕様

ESRメーターの回路図はありますか。技術者は、デッドサーキットを思い付くたびに最初に電解をチェックすることを勧めていますが、それを測定する方法がわかりません。

よろしくお願いします。

ESRとは

等価直列抵抗の略であるESRは無視できるほど小さい抵抗値であり、通常はすべてのコンデンサとインダクタの一部になり、実際の単位値と直列に表示されますが、特に電解コンデンサでは、経年劣化によりESR値が増加し続ける可能性があります。関係する回路の全体的な品質と応答に悪影響を与える異常なレベルに。

特定のコンデンサで発生するESRは、数ミリオームから10オームまで徐々に増加し、回路の応答に深刻な影響を与える可能性があります。

ただし、上記で説明したESRは、必ずしもコンデンサの静電容量も影響を受けることを意味するわけではありません。実際、静電容量の値はそのままで良好なままでありながら、コンデンサの性能が低下する可能性があります。

このシナリオが原因で、通常の静電容量計は、高いESR値の影響を受けた不良コンデンサを完全に検出できず、技術者は、静電容量値に関してコンデンサが正常であると判断し、トラブルシューティングを非常に困難にします。

通常の静電容量計とオーム計が故障したコンデンサの異常なESRの測定または検出にまったく効果がなくなる場合、ESR計はそのような誤解を招くデバイスを識別するのに非常に便利になります。

ESRと静電容量の違い

基本的に、コンデンサのESR値（オーム単位）は、コンデンサの品質を示します。

値が小さいほど、コンデンサの動作性能は高くなります。

ESRテストは、コンデンサの誤動作をすばやく警告し、静電容量テストと比較するとはるかに役立ちます。

実際、いくつかの欠陥のある電解質は、標準の静電容量計を使用して調べたときにOKAYを示す可能性があります。

最近、ESRの重要性と、それが静電容量からどのような認識で独特であるかを支持しない多くの個人と話をしました。

したがって、Independence ElectronicsIncの社長であるDougJonesが執筆した評判の高い雑誌の技術ニュースからのクリップを提供する価値があると思います。彼はESRの懸念に効果的に取り組んでいます。 'ESRは、AC信号に対するコンデンサのアクティブな自然抵抗です。

ESRが高くなると、時定数の問題、コンデンサの加温、回路負荷の増加、システム全体の障害などが発生する可能性があります。

ESRはどのような問題を引き起こす可能性がありますか？

高ESRコンデンサを備えたスイッチモード電源は、最適に起動しないか、まったく起動しない場合があります。

ESRコンデンサが高いため、テレビ画面が側面/上面/底面から歪む可能性があります。また、ダイオードやトランジスタの早期故障につながる可能性があります。

これらすべての問題やその他の多くの問題は、通常、適切な静電容量を持つがESRが大きいコンデンサによって引き起こされます。これらのコンデンサは静的な数値として検出できないため、標準の静電容量計またはDC抵抗計では測定できません。

ESRは、交流がコンデンサに接続されている場合、またはコンデンサの誘電体電荷が常に状態を切り替えている場合にのみ表示されます。

これは、コンデンサのリードのDC抵抗、コンデンサの誘電体との相互接続のDC抵抗、コンデンサのプレート抵抗、および誘電体の同相ACと組み合わされた、コンデンサの総同相AC抵抗と見なすことができます。特定の周波数と温度での抵抗。

ESRの形成を引き起こすすべての要素は、コンデンサと直列の抵抗器と見なすことができます。この抵抗器は実際には物理的なエンティティとして存在しないため、「ESR抵抗器」をすぐに測定することは不可能です。一方、容量性リアクタンスの結果を修正するのに役立つアプローチが利用可能であり、すべての抵抗が同相であると考えている場合は、基本的な電子式を使用してESRを決定およびテストできます。 E = I x R！

より簡単な代替案の更新

以下に示すオペアンプベースの回路は複雑に見えることは間違いありません。したがって、いくつか考えた後、コンデンサのESRをすばやく評価するためのこの簡単なアイデアを思いつくことができました。

ただし、これには最初に行う必要があります計算する次の式を使用して、特定のコンデンサが理想的に持つ抵抗の量。

Xc = 1 / [2（pi）fC]

ここで、Xc =リアクタンス（オーム単位の抵抗）、
pi = 22/7
f =周波数（このアプリケーションでは100 Hzを使用）
C =ファラッド単位のコンデンサ値

Xc値は、コンデンサの等価抵抗（理想値）を示します。

次に、オームの法則を通して電流を見つけます。

I = V / R、ここでVは12 x 1.41 = 16.92Vになり、上記の式から得られるようにRはXcに置き換えられます。

コンデンサの理想的な定格電流が見つかったら、次の実用的な回路を使用して、結果を上記の計算値と比較できます。

このためには、次の資料が必要になります。

0-12V / 220Vトランス
4個のダイオード1N4007
0-1アンペアFSDムービングコイルメーター、または任意の標準電流計

上記の回路は、コンデンサがそれを介して供給することができる電流の量に関する直接的な読み取りを提供します。

上記の設定から測定された電流と、式から得られた電流を書き留めます。

最後に、オームの法則を再度使用して、2つの電流（I）測定値からの抵抗を評価します。

R = V / Iここで、電圧Vは12 x 1.41 = 16.92になり、「I」は読み取り値のとおりになります。

コンデンサの理想的な価値を素早く得る

上記の例では、計算を行いたくない場合は、次のベンチマーク値を使用して、比較のためにコンデンサの理想的なリアクタンスを取得できます。

式によると、1uFコンデンサの理想的なリアクタンスは100Hzで約1600オームです。この値を基準として、以下に示すように、単純な逆クロス乗算によって任意のコンデンサの値を評価できます。

10uFのコンデンサの理想的な値を取得したいとします。非常に簡単に言えば、次のようになります。

1/10 = x / 1600

x = 1600/10 = 160オーム

これで、この結果をオームの法則で電流計の電流を解いて得られた結果と比較できます。違いは、コンデンサの実効ESRについて教えてくれます。

注：式と実際の方法で使用される電圧と周波数は同じでなければなりません。

簡単なESRメーターを作成するためのオペアンプの使用

ESRメーターは、古い電子回路またはユニットのトラブルシューティング中に、疑わしいコンデンサの状態を判断するために使用できます。

さらに、これらの測定器の良いところは、コンデンサを回路基板から取り外したり分離したりすることなく、コンデンサのESRを測定するために使用できるため、ユーザーにとって非常に簡単なことです。

“プルダウン抵抗とは ”

次の図は、提案された測定に構築して使用できる単純なESRメーター回路を示しています。

回路図

使い方

この回路は次のように理解できます。

TR1は、接続されたNPNトランジスタとともに、非常に高い周波数で発振する単純なフィードバックトリガーブロッキング発振器を形成します。

振動は、変圧器の2次側の5ターンの両端に比例した大きさの電圧を誘導し、この誘導された高周波電圧が問題のコンデンサの両端に印加されます。

オペアンプは、上記の低電圧高周波フィードに接続されており、電流増幅器として構成されています。

ESRがない場合、または新しい良好なコンデンサの場合、メーターはフルスケールのたわみを示すように設定され、コンデンサの両端の最小ESRを示します。これは、ESRレベルの量が異なるさまざまなコンデンサで比例してゼロに向かって低下します。

ESRが低いと、オペアンプの反転検出入力の両端に比較的高い電流が発生し、それに応じて、より高いたわみでメーターに表示されます。その逆も同様です。

上部のBC547トランジスタは、発振器ステージをより低い1.5 Vで動作させるために、共通のコレクタ電圧レギュレータステージとして導入され、テスト対象のコンデンサの周囲の回路基板内の他の電子デバイスが、テスト周波数からのゼロストレス下に保たれます。 ESRメーター。

メーターの校正プロセスは簡単です。メーターダイヤルでフルスケールのたわみが達成されるまで、uAメーターの近くの100kプリセットをテストリードを一緒に短絡したままにします。

この後、この記事の前のセクションで説明したように、ESR値が高いさまざまなコンデンサを、それに応じてたわみの程度が低いメーターで検証できます。

トランスは、示されている巻数の細いマグネットワイヤを使用して、フェライトリング上に構築されています。

1つのLEDを備えた別のシンプルなESRテスター

この回路は、テスト中のコンデンサのESRを終端するための負性抵抗を提供し、固定インダクタを介して連続直列共振を生成します。下の図は、esrメーターの回路図を示しています。負性抵抗はIC1bによって生成されます。Cxはテスト対象のコンデンサを示し、L1は固定インダクタとして配置されます。

基本的な作業

ポットVR1は、負性抵抗の調整を容易にします。テストするには、発振が停止するまでVR1を回し続けます。これが行われると、ESR値はVR1ダイヤルの後ろに取り付けられたスケールからチェックできます。

回路の説明

負性抵抗がない場合、L1とCxは、L1の抵抗とCxのESRによって抑制される直列共振回路のように機能します。このESR回路は、電圧トリガーを介して電力が供給されるとすぐに発振を開始します。 IC1 aは発振器のように機能し、Hz単位の低周波数の方形波信号出力を生成します。この特定の出力は、接続された共振回路をトリガーする電圧スパイク（インパルス）を作成するために区別されます。

コンデンサのESRとR1の抵抗が負の抵抗で終端する傾向があるとすぐに、リンギング発振は一定の発振に変わります。その後、LEDD1がオンになります。負性抵抗の低下により発振が停止するとすぐに、LEDがOFFになります。

短絡したコンデンサの検出

Cxでコンデンサの短絡が検出されると、LEDが明るく点灯します。共振回路が発振している間、LEDは波形のポジティブエッジの半サイクルによってのみオンになります。これにより、LEDは全体の明るさの50％でのみ点灯します。 IC 1 dは、IC1bのリファレンスとして使用される半電源電圧を供給します。

S1は、ICIbのゲインを調整するために使用できます。これにより、負性抵抗が変化し、0-1、0-10、および0〜100Ωの広いESR測定範囲が可能になります。

パーツリスト

L1建設

インダクタL1は、PCBコーナーのねじ込みに使用できるエンクロージャの内部4本のピラーに直接巻き付けることによって作成されます。

30 SWGスーパーエナメル銅線を使用すると、巻数は42になります。巻線の両端の抵抗が3.2オームになるまで、またはインダクタンス値が約90uHになるまで、L1を作成します。

線の太さは重要ではありませんが、抵抗とインダクタンスの値は上記のとおりでなければなりません。

試験結果

上記のような巻線の詳細により、Cxスロットでテストされた1,000uFのコンデンサは70Hzの周波数を生成するはずです。 1 pFのコンデンサを使用すると、この周波数が約10kHzに上昇する可能性があります。

回路を調べている間、私は周波数レベルをテストするためにR19で100nFのコンデンサーを通して水晶イヤピースを接続しました。方形波周波数のクリック音は、VR1が振動を停止させる場所から遠く離れて調整されている間、よく聞こえました。 VR1が臨界点に向かって調整されていると、低電圧の正弦波周波数の純粋な音が聞こえ始めました。