1

Измеритель емкости и последовательного эквивалентного

сопротивления электролитических конденсаторов - C/ESR-meter.

Прибор предназначен для определения исправности электролитических конденсаторов путем

измерения емкости (С) и последовательного эквивалентного сопротивления (ESR) и вывода
измеренных значений в цифровом формате на ЖКИ.

Прибор не является точным инструментом, однако его точности достаточно для

радиолюбительской практики и ремонта радиоэлектронных устройств.

Напряжение на тестируемом элементе около 100 мВ, что позволяет проводить измерения

внутрисхемно.

Пределы измерения:
C

………1 - 150000 мкФ

ESR

…. 0 - 10 Ом с разрешением 0.001 Ом

Принцип измерения ESR основан на измерении величины падения напряжения на конденсаторе

при отключении его от источника тока. Емкость определяется путем измерения времени заряда
конденсатора стабильным током 10 мА.

Практически это выглядит так - конденсатор предварительно разряжается, включается источник

тока 10 мА, оба входа измерительного усилителя подключаются на Сх, делается задержка порядка 3.6
мкс для устранения влияния звона в проводах. Одновременно через ключи U1:A, U1:B заряжается
конденсатор С1, который собственно и запоминает самое большое напряжение, которое было на Cx.
Следующим шагом размыкаются ключи U1:A, U1:B и выключается источник тока. Инвертирующий вход
ДУ (дифференциального усилителя) U2:B ,U2:B остается подключенным к Сх, на котором после
выключения тока напряжение падает на величину 10мА*ESR. Далее измеряется напряжение на выходе
ДУ - там два канала, один с коэффициентом усиления (КУ) =330 для предела 1 Ом и КУ=33 для 10 Ом.
Эти же аналоговые цепи используются и для измерения емкости.

Назначение кнопок.
Включение прибора при нажатой кнопке «Set» переводит его в режим установки корректирующих

коэффициентов. Их всего три - для каналов 1 Ом, 10 Ом и для емкости. Изменение коэффициентов
кнопками «+» и «-», запись в EEPROM (энергонезависимую память микроконтроллера) и перебор -
кнопкой «Set».

Имеется так же отладочный режим. В этом режиме на индикатор выводятся измеренные значения

без обработки: для емкости - состояние таймера (примерно 15 отсчетов на 1 мкФ) и оба канала
измерения ESR (1 шаг АЦП=5V/1024). Переход в отладочный режим - при нажатой кнопке «+»

Настройка.
При первом включении - проверить наличие +5V после 78L05 и
-

5V (4.7V) на выходе U7.

Дать прибору прогреться несколько минут.

Установка нуля.
Замкнуть накоротко входные клеммы, или щупы. Удерживая нажатой кнопку "+", с помощью R4

добиваемся минимальных, но не нулевых показаний (!) одновременно по обоим каналам 1Ω и10Ω.

Не отпуская кнопку «+», нажать кнопку «Set» - на индикатор выведется сообщение о сохранении

U0 в EEPROM.

Калибровка.
Для калибровки потребуются образцовые резисторы, с допуском не хуже 1%, сопротивлением 1

Ом, или меньше и 10 Ом, или около того, и электролитический конденсатор с известной емкостью. Так
же понадобится конденсатор с нулевым ESR, например К73-17В емкостью от 1 мкФ и больше.

Определяем поправочные коэффициенты.

Cx ---
1Ω=0006 10Ω=0004

4,000.000 MHz

2

Включить питание, измерить известную емкость и запомнить показания прибора, выключить

питание. Удерживая нажатой кнопку «Set» включить питание, повторным нажатием кнопки «Set»
выбрать последовательно один из трех каналов: 1Ω, 10Ω, Cx. В данном случае выбрать канал Сх.

Рассчитать новый поправочный коэффициент для емкости. Для этого емкость конденсатора

разделить на показания прибора и умножить на значение старого коэффициента. Кнопками «+» и «-»
установить новый поправочный коэффициент.

Пример: берем конденсатор с известной емкостью, пусть это будет 1150 мкФ, измеряем и

получаем показания 1300 мкФ. Делим емкость на измеренное значение - 1150/1300=0.8846. Умножаем
полученное число на коэфф. , который сейчас записан в EEPROM, в нашем примере
0.8846*

1.055=0.933253. Округляем до 0.933 и вводим это значение для канала Сх.

Аналогично определяются коэффициенты для каналов 1Ω и10Ω, только последовательно с

резистором нужно включить конденсатор с нулевым ESR например К73-17В емкостью от 1 мкФ и
больше. Для канала 1Ω взять резистор сопротивлением 1 Ом, или меньше. Соответственно для канала
10Ω взять резистор 10 Ом, или около того. После установки коэффициентов выключить питание, их
значения сохранятся в энергонезависимой памяти (EEPROM) микроконтроллера..

На этом калибровка закончена.
Нормально работающий прибор при свободных щупах должен показывать следующее:




Значение ESR в конкретном экземпляре может отличаться на несколько Ом. При закороченных

щупах показания должны быть нулевыми. В первые несколько минут после включения прибора может
наблюдаться незначительный «уход нуля».

Надпись Cx ---- выводится в след. случаях:

1. При измерении емкости срабатывает тайм-аут, т.е. за отведенное время измерения прибор не

дождался переключения обоих компараторов. Это происходит при измерении резисторов, закороченных
щупах, либо когда измеряемая емкость >150000 мкФ и т.п.

2. Когда напряжение, измеренное на выходе DA2.2 превысит 0x300 (это показания АЦП в 16-

ричном коде), процедура измерения емкости не выполняется и на индикатор также выводится Cx ----.
При разомкнутых щупах (или R>10 Ом) так и должно быть.

Знак ">" в строке ESR появляется при превышении напряжения на выходе DA2.2 0x300 (в

единицах АЦП).

Защита входных цепей традиционна - два встречно-параллельных диода и малоэффективна.

Лучше эту задачу решить механически - с помощью специальных щупов, которые в обычном состоянии
замкнуты между собой через сопротивление порядка 5 Ом, а при нажатии на щуп, или кнопку эта цепь
размыкалась бы.

Выносные щупы.
Выносные щупы подключаются по четырех проводной схеме для уменьшения влияния

сопротивления проводов на результат измерения. Провода, идущие на массу и транзистор Q2 нужно
взять по толще (1 - 1,5 мм

2

). Два других могут быть сечением 0.25 мм

2

.

Разумеется, что при изготовлении таких щупов необходимо принять меры по изоляции любых

токопроводящих цепей, что бы избежать случайного прикосновения к оголенным проводникам.

Возможная конструкция щупов показана на рисунке 1

Coeff . for Cx
1.055

4,000.000 MHz

Cx ---
ESR>12.047

Ω

4,000.000 MHz

3

Если щупы не используются, то нужно закоротить контакты 1-2 и 3-4 (рис. 2).

Работа с прибором.
После включения прибор готов к работе. Замкнуть щупы накоротко, показания должны стать

нулевыми. Иногда может потребоваться несколько минут для прогрева и установки нуля.

Перед подключением измеряемого конденсатора его необходимо разрядить!!! В противном

случае прибор может выйти из строя. При использовании специальных щупов вероятность повреждения
прибора минимальна.

Пользоваться щупами следует так: убедиться, что контакты кнопки замкнуты (прибор должен

показывать сопротивление разрядного резистора), подключить щупы к измеряемому конденсатору,
соблюдая полярность (минус конденсатора на землю), нажать кнопку на щупе, считать показания.

Следует принимать в расчет, что внутрисхемные измерения не всегда бывают объективными. Это

обусловливается схемотехническими особенностями тестируемого устройства. Так, если в схеме
имеются параллельно включенные конденсаторы, например, фильтрующие питание, то их емкость
будет суммироваться, а значение ESR будет соответствовать конденсатору с наименьшим
сопротивлением.

Ориентировочные значения допустимых ESR для конденсаторов различных емкостей и

допустимых напряжений можно взять из приведенной ниже таблицы.

10V

16V

25V

35V

63V 160V 250V

1

мкФ

14

16

18

20

2.2

мкФ

6

8

10

10

10

4.7

мкФ

15

7.5

4.2

2.3

5

10

мкФ

6

4

3.5

21.4

3

5

22

мкФ

5.4

3.6

2.1

1.5

1.5

1.5

3

47

мкФ

2.2

1.6

1.2

0.5

0.6

0.7

0.8

100

мкФ

1.2

0.7

0.32 0.32

0.3

0.15

0.8

220

мкФ

0.6

0.33 0.23 0.17 0.16

0.09

0.5

470

мкФ

0.24

0.2

0.15

0.1

0.1

0.1

0.3

1000

мкФ 0.12 0.1 0.08 0.07 0.05 0.06

4700

мкФ 0.23 0.2 0.12 0.06 0.06

4

Автором данного прибора является Гинц Олег.
Ссылка на первоисточник:

http://pro-radio.ru/measure/3288/

C

L

O

C

K

D

A

T

A

G

N

D

V

P

P

V

D

D

RA0/AN0

2

RA1/AN1

3

RA2/AN2/VREF-/CVREF

4

RA4/T0CKI/C1OUT

6

RA5/AN4/SS/C2OUT

7

V

S

S

1

9

OSC1/CLKIN

9

OSC2/CLKOUT

10

RC1/T1OSI/CCP2

12

RC2/CCP1

13

RC3/SCK/SCL

14

RB7/PGD

28

RB6/PGC

27

RB5

26

RB4

25

RB3/PGM

24

RB2

23

RB1

22

RB0/INT

21

V

D

D

2

0

V

S

S

8

RC7/RX/DT

18

RC6/TX/CK

17

RC5/SDO

16

RC4/SDI/SDA

15

RA3/AN3/VREF+

5

RC0/T1OSO/T1CKI

11

MCLR/Vpp/THV

1

U5

PIC16F873A

D

7

1

4

D

6

1

3

D

5

1

2

D

4

1

1

D

3

1

0

D

2

9

D

1

8

D

0

7

E

6

R

W

5

R

S

4

V

S

S

1

V

D

D

2

V

E

E

3

L

E

D

+

1

5

L

E

D

-

1

6

G

N

D

0

LCD1
GDM1602K

1

2

3

4

5

J2

VI

3

VO

1

G

N

D

2

U6 L78L05

C11
220u

C13
47u

C10

100n

C14
100n

C5
22

C7
22

1

2

S1

1

2

S2

1

2

S3

JP1

R26
62k

R27
62k

R28
62k

R29
10k

D4

1N4148

OSC

7

LV

6

Vout

5

NC

1

CAP+

2

GND

3

CAP-

4

VCC

8

U7

ICL7660

C12
10u

C16
220u

C15
100n

D6 1N4148

3

2

1

8

4

U2:A

5

6

7

8

4

U2:B

TL082

3

2

1

8

4

U3:A

5

6

7

8

4

U3:B

TL082

R7

10k

46%

R4 22k

R5
360k

-5V

R6
2k

R8

10k

R9

1k

R10

1k

R17
30k

R20

30k

R23

560

R21

3k

R12

1k

R18
3k

R24

560

R11
1k

R13
30k

R15
10k

R19
10k

R16

10k

R14

10k

R22
10k

R25
10k

+5V

C6
100n

1

2

13

U1:A

11

10

12

U1:B

4

3

5

U1:C 4066

8

9

6

U1:D

C2

4.7n

C1

4.7n

RC5

RC4
RC5

RC3

RC4

D3

1N4007

D1

1N4007

Q1

BC557A

3

2

1

D2

TL431

R3

1k

R2
180

Q2

IRF530

R1
100

RC0

RC1

RC0
RC1

RC3

-5V

-5V

J3

B1
9V

1
2
3
4

J1

+5V

R30

2k

+5V

C3
100n

C4
100n

C8

100n

C9

100n

+

+B

-

-B

-5V

SW1

3

2

1

8

4

U4:A

LM393

5

6

7

8

4

U4:B

=9-12V

ISCP

CX

1
2
3
4

Щупы

Измеритель емкости и эквивалентного
последовательного сопротивления
электролитических конденсаторов -
C/ESR-Meter

(КУ=330; кан.1 Ом)

(КУ=33; кан.10 Ом)

(Уст. "0")

R31
100

D5

1N5818

X1 20MHz

(Инверт. вх.)

(Неинв. вх.)

R

5R

Питание

"Set"

"+"

"-"