Construire votre propre ESR-mètre : guide complet pour passionnés d'électronique

À propos du ESR-mètre DIY, chaque métier a son ensemble unique d'outils. Dans le cas de l'électronique, vous devriez avoir au minimum un multimètre, tournevis, coupe-fil, fer à souder et fils.

La meilleure partie est que vous pouvez trouver ces outils dans n'importe quel magasin d'électronique et à un prix abordable. Cependant, il y a d'autres outils importants mais chers dont vous aurez besoin en progressant dans la voie de l'électronique.

Et parmi ces outils se trouve le ESR-mètre.

Donc, dans cet article, nous allons vous montrer comment construire votre ESR-mètre avec une bande prête à l'emploi / Vero board avec le même résultat que les ESR-mètres du marché.

Prêt ? Apprenons !

Plaque à bandes

Qu'est-ce que l'ESR ?

Les condensateurs ne sont pas immunisés contre la dégradation. Quand vous voyez des effets indésirables, c'est à cause de la Résistance Série Équivalente (ESR). Pourquoi ? Les condensateurs ont une résistance interne limitée à cause des matériaux que les fabricants utilisent pour les construire.

Aussi, divers types de condensateurs viennent avec différentes plages d'ESR. Donc, il est critique de mesurer la résistance série équivalente de vos condensateurs.

Qu'est-ce qu'un ESR-mètre ?

Quand il s'agit de mesurer les condensateurs, les capacimètres (numériques ou analogiques) peuvent vous induire en erreur. Avec cet outil, vous pourriez penser qu'un condensateur défectueux est bon. De plus, si vous ne testez pas l'ESR sur un condensateur, vous raterez un mauvais condensateur et échouerez à faire des réparations. Donc, ce dont vous aurez besoin est un ESR-mètre.

Un ESR-mètre est un outil de mesure à deux bornes dont le but principal est de mesurer l'ESR des condensateurs. Généralement, les mauvais condensateurs ont des lectures ESR élevées que vous ne pouvez pas mesurer avec un capacimètre numérique ordinaire ou un multimètre.

Ce n'est pas tout.

Vous pouvez utiliser un ESR-mètre sans retirer les condensateurs de votre circuit.

Voici la meilleure partie.

Vous pouvez utiliser un ESR pour d'autres expériences comme vérifier les résistances de faible valeur ohmique telles que 0,33 ohm et 0,22 ohm, localiser les courts-circuits sur circuits imprimés, amplificateurs de haut-parleurs, et vérifier l'état des batteries normales et rechargeables.

Comment fonctionne le ESR-mètre ?

Divers facteurs contribuent à la perte de puissance dans les condensateurs. Vous pouvez résumer ces facteurs comme ESR. Pour comprendre pleinement comment un ESR-mètre fonctionne, regardons les composants :

Oscillateur

L'oscillateur est responsable de fournir le signal AC requis pour faire circuler le courant à travers le condensateur que vous testez. Un bon exemple de circuit oscillateur fonctionne à environ 100 kHz.

Aussi, 100 kHz est la norme industrielle pour faire les mesures ESR. Une section de ce circuit agit comme un oscillateur à déphasage. C'est facile à implémenter, et il montre une excellente approximation d'une onde sinusoïdale.

L'autre section fonctionne comme un amplificateur et un tampon. En raison de l'oscillateur à déphasage ayant une impédance de sortie élevée, cette section empêche le circuit oscillateur de surcharger. Aussi, vous pouvez ajuster le niveau du signal 100 kHz avec le potentiomètre de contrôle de gain.

Le détecteur ESR

Le détecteur ESR est où la plupart de l'action se passe. La première section est un convertisseur tension-courant qui convertit le signal 100 kHz de l'oscillateur en un courant crête-à-crête d'environ 7mA.

Donc, vous pouvez connecter le CUT (condensateur sous test) à l'intérieur de la boucle de rétroaction de cet étage. Aussi, vous pouvez le faire avec deux bornes de fixation sur le panneau avant pour que le CUT reçoive le même courant.

La section de conversion d'alimentation

Dans cette section, une approche à alimentation unique vous demande de fournir une référence de masse virtuelle à travers le ESR-mètre. Donc, dans cet étage, un régulateur de tension conventionnel à trois bornes (à l'entrée) fournit un bus +5V.

D'autre part, le bus -5V obtient son alimentation d'un composant astucieux qui fournit une tension DC égale à la magnitude (mais avec une polarité inversée) à l'entrée.

Comment ça marche

Schéma de circuit ESR

D'abord, le TR1 sur le diagramme ci-dessus et le transistor NPN fixé créent une rétroaction simple qui déclenche un oscillateur de blocage. L'oscillateur de blocage commence à osciller à haute fréquence.

De plus, les oscillations créent une magnitude cohérente de la tension sur les 5 tours du secondaire du transformateur. Aussi, l'oscillateur applique la haute fréquence induite à travers le CUT.

Aussi, vous pouvez voir un ampli-op joint avec l'alimentation haute fréquence basse tension. De plus, il fonctionne là comme un amplificateur de tension.

Si l'ESR est absent ou vous avez un condensateur qui fonctionne, alors le suggérera une déviation complète. Ainsi, il montre une minuscule ESR sur le condensateur, qui à son tour descend à zéro pour divers condensateurs — avec différents niveaux d'ESR.

Maintenant, une ESR plus faible pourrait causer un courant modérément plus élevé à s'accumuler sur l'entrée de détection inverseuse de l'ampli-op. Aussi, il affiche correspondamment sur le mètre avec un degré élevé de déviation et vice versa.

De plus, le transistor BC547 supérieur fonctionne comme un collecteur de tension habituel et étage régulateur. Pour cette raison, le transistor peut gérer l'étage oscillateur avec un minimum de 1,5 volts. Aussi, d'autres dispositifs électroniques autour du CUT resteront sans stress de la fréquence de test du ESR-mètre.

Aussi, c'est facile de calibrer le mètre. De plus, si vous gardez les fils de test courts, le pré-réglage 100k près du µA-mètre s'ajuste jusqu'à ce qu'il atteigne une déviation complète sur le cadran du mètre.

Après, vous pouvez vérifier divers condensateurs avec des valeurs ESR élevées sur le mètre et des degrés de déviation approximativement plus petits.

Finalement, le transformateur se tient sur un anneau de ferrite. Aussi, il utilise un aimant fin avec divers tours sur le diagramme.

Comment construire votre ESR-mètre

Schéma de circuit ESR

Dans cette section, le circuit ci-dessus est ce que nous allons apprendre à faire. Le circuit tire son alimentation d'une seule batterie 9V. Vous pouvez utiliser un LDO peu coûteux comme remplacement pour obtenir la durée de vie maximale de la batterie alors que la tension baisse avec le temps.

De plus, le LM2936 n'est pas si cher et effectuera des opérations même quand il tombe à 5,5V. Aussi, nous avons ajouté une LED indicateur marche/arrêt après l'interrupteur — bien que nous ne l'ayons pas montré dans le diagramme ci-dessus.

Composants du circuit

• C1- 100uf
• C2 – 470PF
• C3 – 10uf
• C4 – 0.1uf
• C5 – 100nf
• C8 – 100nf
• R1 – 1K
• R2 – 10K
• R3 – 150
• R4 – 12
• R5 – 12
• R6 – 27K
• R7 – 100K
• R8 – 2.2K
• R9 – 100
• R10 – 10K pot
• ICI – 555
• TR1 – 3904
• T1 – transformateur 2.1
• D1 – IN4007
• D2- IN4007
• D3 – IN4148
• D4 – IN4148

Fonctionnement du circuit

Regardons quelques illustrations pour mieux comprendre comment ce circuit fonctionne. Donc, nous illustrerons avec les formes d'onde aux points 1, 2 et 3 avec une broche raccourcie d'ESR (0) et avec une ESR élevée (5,6) Ohm. Ici, les formes d'onde correspondent aux canaux liés et à la capture d'oscilloscope.

Aussi, le signal à la sortie du diviseur condensateur/résistance est d'environ 232 mV crête-à-crête. De plus, le transistor multiplie la valeur de sortie par un facteur de plus de 10. De plus, le canal 3 contient le signal filtré et redressé (environ 1,35 V).

Formes d'onde avec ESR (0)

Voici à quoi ressemble le mètre en déplétion complète après l'ajustement du potentiomètre 10k.

Déplétion complète d'ESR (0)

D'autre part, quand un condensateur a une ESR élevée (5,6 Ohm), vous pouvez l'insérer à travers les bornes de test. Donc, la tension de sortie du point 2 réduit, et aussi le niveau DC résultant au point 3.

Formes d'onde avec ESR (5,6 Ohm)

Voici à quoi ressemble le mètre avec déplétion d'ESR = 5,6 Ohm.

Mètre pour la déplétion d'ESR (5,6 Ohm)

Construction du circuit

Ce circuit est si facile que vous pouvez utiliser une plaque d'essai pour l'assemblage. Bien qu'il ne soit pas facile de trouver un transformateur de signal adéquat pour les liaisons de transmission T1/E1, vous pourriez en avoir un dans votre boîte à pièces.

Une excellente alternative et solution à ce problème sont les transformateurs des alimentations à découpage (alimentations PC ATX). Une autre alternative est un ratio de tours plus grand. Mais, il y a un piège. Vous devriez ajuster la résistance série de 150 Ohm à une valeur plus élevée.

Voici à quoi ressemble le circuit complètement assemblé :

Assemblage du circuit

Une fois que vous avez assemblé le circuit, vous pouvez faire l'assemblage final dans une boîte métallique. Aussi, vous pouvez utiliser une prise audio et un câble audio blindé pour connecter vos sondes de test. De plus, vous devriez connecter la masse (blindage) au boîtier métallique.

Assemblage final du circuit

Limites de presque tout ESR-mètre

Voici quelques limites de tout ESR-mètre :

1. Si vous avez un condensateur avec un court-circuit interne, les lectures du ESR-mètre vous induiront en erreur en vous faisant penser qu'il a une ESR de faible valeur.

2. Le mètre n'est pas la meilleure option pour tester des condensateurs avec moins de 30 microfarads. Si le condensateur sous test est trop faible, la réactance de fréquence de mesure devient hautement significative. Donc, cela résulte en une ESR excessive.

3. Il peut y avoir des erreurs dues aux longs fils de test du CUT. Comment ? Parce que l'ESR est un ohmmètre de basse gamme.

Pour conclure

Construire un ESR est un projet facile et amusant. La meilleure partie est que vous pouvez l'atteindre avec des pièces couramment trouvées dans un laboratoire électronique. Le ESR-mètre est l'outil de référence pour tout technicien de réparation électronique, bricoleur, concepteur et ingénieur.

L'ESR est un attribut important des condensateurs plus grands que 1 microfarad. De plus, vous aurez besoin du testeur ESR si vous voulez faire des mesures impossibles avec le capacimètre numérique standard.

Eh bien, cela fait le tour de tout ce que vous devez savoir sur les ESR-mètres et comment les construire. Si vous avez des questions ou suggestions, n'hésitez pas à nous contacter. Nous serons heureux de vous aider.