LC – метр, измеритель ESR

Несложная схема прибора для измерения емкости конденсаторов, индуктивности катушек и проверки электролитических конденсаторов на эквивалентное последовательное сопротивление (ЭПС/ESR). Кроме того прибор генерирует ряд фиксированных частот (100 Гц, 1кГц, 10 кГц, 100 кГц и 1 Мгц) с регулировкой выходного напряжения, что также можно использовать для проверки и настройки различной радиоаппаратуры. Точность измерений, правда, ограничена 5-10% и зависит от точности настройки и размеров применяемого стрелочного индикатора. Тем не менее, такая точность вполне достаточна для проверки элементов в радиолюбительской практике.

Схема состоит из генератора сигналов на цифровой микросхеме К561ЛА7, формирователя синусоидальных импульсов на транзисторе VT1, блока измерения «ESR» и стабилизатора напряжения на транзисторе VT2.

В показанном на схеме положении переключателя S3 схема измеряет «ESR» электролитов (сигнал с генератора идет на трансформатор Т1 и далее на измерительный прибор). Причем измерения можно производить не выпаивая конденсаторы из платы, что удобно при поиске неисправностей. Приемлемые значения этого параметра для различных номиналов электролитов даны в таблице:

При переключении S3 схема работает на измерение других величин – емкости и индуктивности. В показанном на схеме положении переключателя S2 производится измерение индуктивности катушек, а в другом положении – измеряется емкость конденсаторов и сигнал с генератора подается также на выход «F» через переменный резистор R9, которым можно регулировать уровень выходного сигнала.  На транзисторе VT2 собран маломощный стабилизатор напряжения питания. Его выходное стабилизированное напряжение зависит от номинала стабилитрона VS1 и может быть в пределах 5 … 7 В. Питается схема от батареи «Крона» или любого маломощного адаптера с выходным напряжением 9 …12 В.

Детали

Вместо указанной можно применить микросхемы К176ЛА7, К564ЛА7, К561ЛЕ5 и аналогичные. Частота генерации задается резисторами R1 – R5 и конденсаторами С1, С2. Подстроечные резисторы могут быть любого типа, желательно с закрытым и даже герметичным корпусом, так как от их качества зависит точность настройки устройства.

При помощи переключателя S1 производится последовательное подключение резисторов и конденсаторов в частотозадающей цепи. В качестве S1 можно применить переключатели типа П2К (из 5 кнопок) с зависимой фиксацией  или подходящий галетный переключатель с двумя группами контактов на 5 или более положений. Переключатели S2 и S3 также могут быть П2К, соответственно с тремя и двумя группами контактов, но уже на два положения.  Транзистор КТ361 можно заменить на КТ 502, а КТ315 на КТ503, КТ 342. Стабилитрон VS1 может быть типа КС156, КС162. Диоды VD1. VD2 и VD5 должны быть германиевые, кроме указанных на схеме можно поставить Д2, Д18, Д310, Д311 ГД507. VD3, VD4 защищают стрелочный прибор от перегрузки и могут быть любые маломощные. Переменный резистор R9 (регулятор выходного уровня) может быть сопротивлением до 1,5 кОм. В качестве индикатора можно использовать любой подходящий стрелочный прибор, например индикатор уровня записи от магнитофона. Пример применения подобного индикатора и корпуса от китайского тестера показаны на фото.

В зависимости от размеров корпуса можно применить переключатели разных типов:

Можно применить малогабаритные переключатели от разных китайских магнитол и т.д., главное чтобы они были с нужным количеством групп переключения (контактов), в хорошем состоянии и обеспечивали надежный контакт.

Под этот корпус разрабатывалась и печатная плата. Для минимизации размеров она двухсторонняя и сделана без сверления отверстий. Детали паяются к печатным проводникам с обеих сторон, поэтому печатные дорожки сделаны широкими. В местах соединений с «общим» проводом («-» питания) просверливаются сквозные отверстия и через них осуществляется соединение с фольгой-экраном. Плата рисовалась цапон-лаком, который продается в любом радиомагазине при помощи пустого стержня от шариковой ручки (для этого в стержне удаляется шарик из пишущего узла при помощи тонкой иглы).

Вторая сторона

Трансформатор T1 блока измерения «ESR» мотается на ферритовом кольце с материнской платы компьютера. Типоразмер кольца не критичен. Обмотка  I содержит 150 витков провода ПЭЛ 0,15, обмотка II – 15 витков провода ПЭЛ0,5. Обмотки мотаются по всей длине кольца. В зависимости от чувствительности применяемого стрелочного прибора число витков II обмотки можно увеличить до 30.

Наладка измерителя

Сначала проверяют работу генератора сигналов при помощи осциллографа или частотомера . контролируя сигнал на выходе генератора (вывод 11 D1), затем на выходе формирователя синусоиды (коллектор VT1). Форму сигнала и длительность импульсов можно подстроить в небольших пределах подбором резистора  R7. Следует иметь ввиду, что сигнал генератора на выходе всего устройства (клемма «F»)  будет присутствовать при переключении S2  в положение «С» (на схеме он в данном случае стоит в положении «L»), а S3 – в положение «C/L». При измерении «ESR» сигнал с генератора подается только на этот блок, к нему же подключается и стрелочный прибор!  Это хорошо видно из схемы. Затем переключатель S2 ставим в положение «С» и подключаем частотомер к клемме «F»(«Частота»). Переключатель S1 ставим в положение частоты «100 Гц» и подстроечником R5 выставляем, соответственно, частоту 100 Гц. Затем переключаем S1 в положение «1кГц» и подстроечником  R4 выставляем 1 кГц, и так далее.  Затем подключаем образцовый конденсатор емкостью 1 мкФ к клеммам «Сх» (как показано на схеме) и подстроечником R11 выставляем стрелку индикаторного прибора в крайнее правое положение. Затем подключаются образцовые конденсаторы с емкостями 0,9 … 0,1 мкФ и производится градуировка индикатора соответствующими метками на шкале. На других диапазонах точность показаний будет уже зависеть только от точности выставленных до этого значений частот. Переключаем S2 в положение «L» , подключаем образцовую катушку индуктивностью 1 Гн к гнездам «Lx» и подстроечником R10 также выставляем стрелку прибора в конец шкалы. Затем настраиваем блок измерения ESR. Переключатель S3 – в положение «ESR» (при этом  S2 может быть в любом положении ) и S1  в положение «100 кГц» (на этой частоте проводятся измерения ESR !). Подстроечником R12 также выставляем стрелку в конец шкалы. Затем подключаем к клеммам «ESR» резисторы сопротивлением 0, 5; 1; 2; 5 и 10 Ом и делаем соответствующие отметки на шкале прибора. На этом настройка закончена.

Расположение деталей на печатной плате:

Примечания

Настройка и эксплуатация измерителя должны производиться с одними и теми же измерительными проводами и разъемами, чтобы учитывались сопротивления и емкости всех соединений! После окончательной настройки все подстроечные резисторы желательно заменить на постоянные, для этого подстроечники аккуратно выпаиваются, измеряется их сопротивление цифровым тестером и затем подбираются постоянные резисторы точно таких или максимально близких номиналов. Это позволит исключить в дальнейшем сбой настроек при случайных ударах или при окислении подвижных контактов со временем. В зависимости от качества монтажа и конкретного экземпляра микросхемы D1 уровень сигнала на диапазоне 1 МГц может быть значительно занижен. Это приведет к невозможности измерений емкостей меньше 100 пФ и индуктивностей меньше 100 мкГн. Во всем же остальном прибор будет работать нормально.

Следует иметь в виду, что при измерении ESR электролитов прибор покажет «норму» (нулевое сопротивление) и при коротком замыкании в конденсаторе! Поэтому такие конденсаторы с совсем уж «нулевым» сопротивлением полезно проверить еще и обычным тестером (исправный конденсатор не должен проводить постоянный ток).

Вместо стрелочного индикатора можно использовать обычный цифровой тестер, включенный в режиме измерения постоянного тока , например, 20 – 200 мА. Но в этом случае показания тестера не будут точно соответствовать измеряемым величинам, нужно будет составлять таблицу соответствий показаний тестера и действительного номинала измеряемого элемента.

Список радиоэлементов

^{Скачать список элементов (PDF)}

Теги:

• ESR-метр
• Sprint-Layout