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自创峰值电压检测电容ESR表,2013年10月26日实验成功,测试电容最小0.1微法(测...

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发表于 2013-10-27 02:19:48 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 evanliuyu 于 2013-10-27 02:32 编辑

注意我这个帖子是记录贴,我是隔壁坛子里的,我独创峰值电压和峰值电流检测电容ESR值的方法,测量精度相当的高,而且电路原理简单,实用性强。从前几天发帖到今天发的照搬上来,希望能在网上推广这种测量电容ESR的方法,希望对大家有用,更多图片见我的博客http://blog.sina.com.cn/s/articlelist_1587567607_0_1.html




看到矿坛里ESR表被炒得神乎其神.高手极力推崇闹得纷纷扬扬的,自己也想做一个,可惜看不懂他们发的电路图,有神马运放  要改表头    恒流充电, 短路放电 交替进行   100HZ振荡器+衰减器+AC/DC变换器+表头.......



自己中等技术学校毕业看不懂,前天找了个表头虽然是70微安可惜上面标着1.8K,估计改不了。



自己前些天看过一本晶体管书籍,看了下微分电路,电容等效电路不就如此?Usc上并接的R不就是电容内阻ESR ?突发灵感,因为Usr=Uc+Usc  我如果在微分电路上再串接一个1欧的电阻,通过测量1欧电阻两端的电压不就能求出回路中的电流?再通过回路电流与电容内阻上的电压不就能求出电容内阻大小了吗?(我所说的电压指的是峰值电压),虽然通过任意时刻Usr   Usc   Uc的电压也能计算出ESR的大小  ,但是不好测量,但是在t0时刻(脉冲刚开始的前沿),Usr既输入电压是已知的(可人为设定 200mv),Usc通过毫伏表测出其峰值电压,串接电阻可设为1欧(好直接算出电流大小),就能方便得算出ESR大小。是否采用这种方法既简单又精确得量出电容的ESR值。



我没有毫伏表高端仪器,于是想到了示波器,我用示波器的触发信号500mv做信号源(呵呵,我至今买过的最贵最精密的仪器),但用10欧电阻短接示波器触发信号时发现电压下降很厉害,以后考虑有时间用1.5伏干电池 先试下再说

峰值电压法和峰值电流法测量电容ESR值是本人原创设计,本人有此种测量方法的发明权,别人可以使用并改进,但任何人不得侵犯我的最先发明权。

我的博客是首发blog   .sina.  com   .cn  /  evanliuy

刚才想了下用1.5伏电池供电不行,我要用示波器观测的话,必须用频率一定的信号源,否则示波器不能同步,而且这个信号源要能将电容上的电荷完全释放掉才行,要有周期性示波器才能检测到,或者用可以存储峰值电压的毫伏表才行
其实不用串联1欧电阻,直接用毫安电流表测出峰值电流,用输入电压直接除峰值电流就能算出电容的内阻。
我没有测量峰值电流的仪器,所以想到了示波器,串接1欧电阻用示波器读出峰值电压再算出峰值电流。
另外也想用示波器看下实际波形相位等。
本帖最后由 evanliuyu 于 2013-10-25 00:22 编辑


ESR电容表第二次测试失败,今天抽空用继电器和按钮组成手动ESR电容表测试失败。

我的示波器没有单次触发功能,也没数据保存功能,我用两个220伏继电器并在一起用按钮开关手动控制电容的充放电,但我的示波器虽然能检测到脉冲波形,但速度太快肉眼很难准确读出峰值电压,我把时基调到最慢两秒还是无法读出波形峰值大小。折腾了几小时无果最终放弃第一种方案,以后我再考虑测量其峰值电流



以后我需要上网查看下数据保持电路.峰值电流检测方法及其相关的内容

下面是今天的测试图

补充内容 (2013-10-26 00:31):
昨天太累,我手机拍的图片太大无法上传,需要一张一张的截图修改大小太麻烦,所以昨天在我的博客发布完后就没有在这里上传。今天我用示波器测量电容ESR终于成功了,具体内容我会在我的博客更新后发到楼下
峰值电压法测ESR电容表第三次试验成功!有点小惊喜,以后有空再做峰值电流法

峰值电压法测ESR电容表第三次试验成功!有点小惊喜,以后有空再做峰值电流法



昨天测试失败,自己用示波器读不出电容充电时的峰值电压,测量时还有较高电压波形:

  自己用1.5伏的干电池给电容充电,但在继电器触点断开充电回路时,示波器却检测到很高的脉冲电压,自己大惑不解,因为自己是用两个继电器的4组触点并接在一起的(我害怕继电器动触点和静触点之间有电阻,所以并接以减小其接触电阻)。    当示波器检测到异常高压后我以为是两个继电器导通时间有差异,使得电容与干电池串接。   

所以今天下午下班后自己拆掉一个继电器,只用一个继电器做实验

又反复折腾到了晚上10电,但实验的结果还是和昨天一样的,郁闷。

自己于是准备放弃峰值电压检测法的第一种法案,准备以后研究峰值电流检测法

其实我认为峰值电流检测法最方便实用,因为计算简单,也不用连接示波器去观测。以后我会再试峰值电流检测法的,自己也在网上看了看高速数据采集、信号集中峰值检测相关能容(很遗憾自己学历浅看不懂)



但我对自己的设计原理还是比较有信心的,我这几天将电容的特性琢磨的比较透彻,我这几天也仔细分析了电容的ESR值、漏电电阻值、容抗等......怎样准确检测电容的ESR与漏电电阻值我也大概心中有数。

我前两次实验失败的原因是我无法用示波器准确度出峰值电压,关键是我的示波器没有峰值电压检测与数据保存功能。  当我想要放弃峰值电压测量法时,考虑到自己没条件制作峰值电流表,自己也买不起。而自己手头精密仪器上只有一台20兆的示波器(我不是在装穷,俺是实实在在的穷B)



于是我又百度搜索示波器怎样测峰值电压:

终于搜到一篇如何让模拟示波器检测峰值电压的方法,原来是采用X-Y方式就能让X轴不扫描,真是让我惊喜!我原本以为老式模拟示波器无法测量峰值电压,(我前两次测试时为了能使X轴扫描慢些,将时基档调到2秒,可扫描点还是比较快的从在屏幕上从左到右移动,我看一个触发波形眼睛一直仔细盯着扫描点移动,看的我眼都花了,还是无法准确的读出峰值电压大小........)

于是又打起精神重新接好电路,打开示波器按下X-Y按钮,自己熟悉了几次,弄明白是怎么回事了(谁让咱是小白,自己也怎么没用过示波器)

我搜到的那个网页说测量窄脉冲峰值电压时为了便于观测,要将辉度调到最大,我心痛我的示波器怕灰度太大亮度过高烧坏我的屏幕,于是我将扫描原点移到了屏幕最左侧方格线外,呵呵要烧不要烧屏幕刻度内就行

最后终于测试成功!(呵呵前面啰嗦了太多见谅!)



我用这种方法测试了4个电容,容量分别为2.2u    10u   47u   470u   (手头只有这几个,废旧板子上还有但今天时间关系懒得用烙铁拆了,今天测这几个已经估计出我设计原理的正确性了。帖子下面有计算图)

测量其充电峰值电压分别为2.2u的50——100毫伏,计算得出ESR 15欧

                        10u的0.4伏,计算得出ESR 3欧

                        47u的0.6伏,计算得出ESR 1.7欧

                        470u的1伏,计算得出ESR 0.6欧

(我计算完后发现与矿坛鬼版列出的一般电容ESR表有些出入,10u<50欧   100u<10欧   1000u<1欧   

但是和一部数字ESR表上贴的列表数值接近(最下面有图),不知什么原因?

我估计是我的9205万用表有些误差吧,但我用10K的可调电阻(我在厂里拿的全新变频器上用的)调到100欧也接上电容ESR峰值电压测试电路,用示波器测试了下 直流电压15毫伏通过100欧与1欧串接,计算得出电源干电池电压1.6伏,而我用万用表测量南孚干电池电压确实是1.6伏,与我的计算结果吻合。用100欧电阻校验电路结果是比较准确的。

(峰值电压我都是用示波器不同量程测量读数的,尽量测量的准确些。今天真心感受到了示波器的强大功能!!!!!!!!)



说一下我测试用的元器件:

一个220伏小继电器加继电器座子(我们厂转台控制变频器用的)   

一只1欧姆的标准电阻(呵呵厂里一只烧断的珐琅电阻我拿回家当可调电阻用,我已用万用表仔细调到1欧姆)   

一个从烧坏的电热毯上拆下来的电源插头

两只从焊条保温桶上剪下的鳄鱼夹子,导线若干



自己为了测试电容ESR 准确值已经连续测试了5天,每天试验到晚上一两点钟,早上还要摇摇晃晃的去上班,个每天严重睡眠不足,头晕眼花的,今天估计又要熬夜编辑帖子到3点钟,各位看过后如果觉得好还请支持一下!



另外电压峰值检测法和电流峰值检测法 虽然是我首创,但我不介意大家抄袭或模仿电路设计(只要你不侵犯我的第一发明权就行,只要大家承认此种方法是我首先独创的就行了)。

我其实也希望对此检测方法感兴趣的网友来改进重新此方法,也省的我这个业余爱好者没有精密仪器却整天熬夜测试了   



下面是测试图还有我的一些实验过程记录

(今天太累了以后再编辑,先胡乱排序)






  管理 回复 补充
自创峰值电压检测电容ESR表,2013年10月26日实验成功,测试电容最小容量0.1微法(测出ESR值79欧),最大值不限,精度相当高!


呵呵忘了说,测试时示波器的峰值电压不好抓拍,我试了十几次,貌似抓拍了一张,不过我有手机视频录像有自创峰值电压检测电容ESR表,2013年10月26日实验成功,测试电容最小容量0.1微法(测出ESR值79欧),最大值不限,精度相当高!

特此声明:此种检测方法为我国内或世界首次独创,任何人不得侵犯我的最先发明权,我允许其他人可以改进我的设计电路,并创新,但必须承认是在我的设计思路指导下完成。

我的博客为我的首发,我会保留前几天发布的帖子(新浪博客和矿石机论坛)。   我不会去修改原帖,以保存原始贴的发布日期,任何在我发布日期之后的与我设计原理想雷同的帖子或测量法法,本人都认定为模仿抄袭我的设计原理,如不注明是在我的设计原理指导下完成,本人都有权对其提出控诉。

我设计的这种用峰值电压法和峰值电流法精确测量电容的ESR值的方法, 我以后会考虑申请专利,以保护我的第一发明创新权。请各位网友为我见证。    ------------特此公告   2013年10月27日编辑



10月26日下班后(现在应该称作昨天了),我在厂里一块报废开关电源里拆了几只电容,并找了几只排风扇和角磨机上电容,回家测试我前天设计的峰值电压检测ESR电路,因为上次测试我手头没有小容量的电容,所以在厂里找了几只拆下来的旧电容拿回家测试。

昨天测试时我就发现我用示波器测量峰值电压时就发现:当我松开继电器的按钮时我的示波器会读出一个峰值电压比较高的脉冲(这个脉冲比给电路供电的1.5伏电池电压高多了),我当时也纳闷我只用了1.5伏的干电池怎么会产生高压,而且会随着测量电容的容量降低而增大。我测量10微法以上电容时不明显,而当我测量2.2微法电容时,这个干扰脉冲很明显,使我在示波器上很难读出准确的峰值电压。

今天下班吃完饭后我有实验了几小时,最后我终于弄明白是怎么回事了,原来是我用按钮控制触点的吸合时,继电器220伏线圈产生感应高压,这个感应高压信号被示波器检测到了,并且其信号强度远大于测试回路中被测电容充电时的峰值电压。使我的测量数值不易读取。

我以前考虑到如果采用手动开关转换电容的充放电过程不稳定,为了测试方便可靠所以采用了使用按钮控制继电器的方法。谁知道适得其反。

于是我就拔掉进继电器线圈供电电源,拆下继电器的外壳,其他电路不动,直接用手按压继电器触点测试,没想到测试效果特别好,以下是我的测试图,我今天共测试了十几只容量不等的电容,有0.1u   1.2u   1.5u  2.2u   10u  47u  220u   470u     并且重新测试计算了上次测量过的几只电容,校正了以前的测量误差。

刚刚又重新测试了220u电容并拍照,自己拍了很多张才抓拍到几张峰值波形图,大家看下,一篇博文只允许插20张图片,大部分图都在下方剩下的都在我博客的图片专辑里,点击放大有原图

稍后我先上传10张


  管理  
空的话我再考虑上传,太累了睡觉了,今天先不上图了,我的博客有图可以去看

忘了说下,我测量计算电容ESR阻值分别为:0.1u   79欧    0.22u  160欧        1.2u    96欧          1.5u  53欧       2.2u  25欧     10u  4.8欧    47u  1.7欧        220u  0.78欧    470u 0.6欧
我手头所有的电容都测完了,以后能找到容量再大和容量再小的电容,再测试
用我的方法测量结果是很准确的





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 楼主| 发表于 2013-10-27 02:29:04 | 显示全部楼层
本帖最后由 evanliuyu 于 2013-10-27 03:56 编辑

我所有的图片链接http://photo.blog.sina.com.cn/evanliuy

我再简单补充说明下,我现在测试电容ESR所使用的电源是1.5伏的干电池,懂得我的测试原理的话,只要将1.5伏干电池换成200毫伏的直流源或者频率很低的200毫伏脉冲,就能方便的在线测量电容的ESR值了,呵呵,很有诱惑力吧!!!!!!!(注意用200毫伏的窄脉冲时频率一定要低,被测电容容量越大频率就越低,因为考虑到RC回路的放电时间常数,频率一定要低,在窄脉冲过后0电平时间段里,电容一定要彻底放电完毕,否则电容有残留电压的话就会影响下个周期的峰值充电电流,使峰值充电电流减小,使计算出的ESR值不准确)
我现在没条件制作200毫伏的电源,手头上连个函数发生器都没,以后考虑在网上搜下200毫伏电源或200毫伏的窄脉冲信号源怎么制作,也希望网友们能给我提供电路原理图与制作方法
呵呵我的原理草图博客链接地址
http://photo.blog.sina.com.cn/photo/1587567607/001JrgR9gy6DGqcmTkUbc
http://photo.blog.sina.com.cn/photo/1587567607/001JrgR9gy6DI20QR3R63
大家一看就懂,不用我多解释了吧,以后有空再编辑详细的测试电路原理


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发表于 2013-10-27 08:20:38 | 显示全部楼层
本帖最后由 星海 于 2013-10-27 08:30 编辑

看一下楼主这样折腾。好象就是“电容充放电”测试法,如果按这个原理,转换成真正的仪表,要用单片机加入算法来显示ESR值。也要设计电路的恒流恒压测量信号源。估计真正要完成一个ESR表并不简单。好象有一些万用表就是采用这样的测试原理来测电容的容量,但效果并不是很理想。因为所测量的电压幅值不同,可能对于不同的电容可能也有不同的结果。
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发表于 2013-10-27 10:20:15 | 显示全部楼层
菜鸟看不懂 先顶顶
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发表于 2013-10-27 10:36:25 | 显示全部楼层
在线测量是不是要考虑其他回路的影响
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发表于 2013-10-27 13:36:38 | 显示全部楼层
比ESR表复杂多了。
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发表于 2013-10-27 20:52:39 | 显示全部楼层
搞发明真累啊!
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发表于 2013-10-27 21:29:56 | 显示全部楼层
看来搞维修时别忘了扛上一台示波器
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发表于 2013-10-28 00:06:39 | 显示全部楼层
好长啊,没搞懂,不过感觉楼主应该多深入学习下电子学理论知识,不要惦记什么申请专利了,踏踏实实学点东西吧
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发表于 2014-3-17 00:42:01 | 显示全部楼层
写的很详细,学习了。
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发表于 2014-6-8 06:44:59 | 显示全部楼层
不同的电容器因为测量的电压幅值不同结果可能有差异吧?示波器的响应速度也和会影响测试结果的呀!
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发表于 2014-7-30 13:57:02 | 显示全部楼层
本帖最后由 浩志 于 2014-7-30 14:20 编辑

ESR表本来就能测试0.1UF电容的,无论在线不在线.


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