Ausgehend von den Fragen zur ESR-Messung im Projekt [[Transistortester mit AVR]] habe ich mal diesen Thread eröffnet. Ich trage mich mit der Planung eines kleinen ESR-Testers, in der Baugröße und Form möglichst passend zu dem von Markus. Das könnte ggf. der Beginn einer kleinen Serie praktischer Helferlein werden. ;-) Zuerst möchte ich mal das Interesse erkunden, und suche auch noch ein geeignetes Messverfahren, was bei möglichst geringem Schaltungsaufwand akzeptable Ergebnisse bringt. Eure Vorschläge sind willkommen. Micha
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Bei einer solchen Aufgabenstellung finde ich, dass man mit einem synchronen Gleichrichter zu besseren Ergebnissen kommt. Ich glaube, Elektor hat mal einen diesbezüglichen Artikel veröffentlicht. MfG
Generell gibts 2 Messverfahren: - Wie in dem ELV Messgerät: Einfach ein Signal dessen Frequenz so hoch ist, dass der Kondensator nicht nennenswert geladen/entladen wird, und man daher nur den ESR misst, wenn man das AC Signal misst. Verfeinern kann man dies durch 4 Leiter Messtechnik + Synchrongleichrichter. - Ein Sinussignal mit bekannter Amplitude und Frequenz anlegen und den Strom in Amplitude und Phase messen. Man erhält damit die Impedanz und die Phasenverschiebung. Diese kann man nun in Scheinwiderstand und Widerstand umrechnet. Somit erhält man gleichzeitig die Kapazität und den ESR, und das sowohl bei Kondensatoren mit ein paar 1000µF als auch bei Kondensatoren im nF Bereich. PS: Ich denke dieser Thread ist im Analogtechnik Forum erstmal besser aufgehoben.
Hallo Muse (Gast) das Teil von ELV habe ich auch schon gefunden, ist aber nicht mit AVR, und wohl zu vielen Kleinteilen für die meisten Nachbauwilligen. Deswegen habe ich mich letztendlich nicht näher damit beschäftigt. Taugliche Vorschläge, die Schaltung diesbezüglich zu ändern, sind, ebenso wie eine Erläuterung des Messprinzips der ELV-Schaltung, natürlich willkommen. Was ich auch schon gefunden hatte: http://www.sprut.de/electronic/switch/lc/lc.html (Theorie) http://www.sprut.de/electronic/pic/projekte/lcmeter/lcmeter.htm http://www.sprut.de/electronic/pic/programm/elkoc/elkoc.html http://www.sprut.de/electronic/pic/projekte/elko/elko.htm http://ludens.cl/Electron/esr/esr.html http://members.ozemail.com.au/~bobpar/esrmeter.htm -> Benedikt Verschiebung ist ok, und was die Messverfahren angeht, da habe ich erst mal was zu "kauen". ;-)
Hallo, Die Elektor-Schaltung findest Du hier: http://www.elektor.de/jahrgang/2002/september/in-circuit-kondensator-tester.58969.lynkx?tab=3 Das dort vorgestellte Prinzip mit Synchrongleichrichter habe ich ebenfalls in einer Schaltung verwendet. Da ich den ESR-Tester eher selten brauche war mir das Ganze mit eigener Anzeige zu aufwendig. Ich habe daher einen Meßzusatz für das vorhandene DMM aufgebaut. Den Oszillator habe ich durch einen PIC12C508 ersetzt. Die ganze Schaltung ist jetzt ca so breit wie der Abstand der Meßbuchsen am DMM und ca 6 cm lang.
Hallo Anja, wenn du die Elektor-Schaltung schon abgewandelt hast, könntest du mir/uns ja netterweise das Ergebnis zukommen lassen.
Und was ist, wenn amn beides in einer Schaltung mit einem Prozessor verwirklicht? Man kann ja die Schaltung von Markus erweitern/ausbauen. Da hat man dann ein Kästchen weniger dass man verlegen kann ;)
Hallo, habe ich schon damit gerechnet. Bitte sehr ... Die Funktionsbeschreibung bitte aus dem Elektor-Artikel entnehmen ... J1 geht zum Prüfling in 4-Leiter-Technik (geschirmte Leitungen). Schirm an Pin 3. Pin 1 und 2 an den einen Pol des Prüflings Pin 4 und 5 an den anderen Pol. Elektor verwendet je eine Prüfspitze für die Pole. Die Enden der 4 Leitungen sind paarweise an den Prüfspitzen verlötet. Ich selbst verwende 4 Miniatur-Klemmhaken (dann hat man auch mal eine Hand frei für die Bedienung des Meßgeräts). Den Symmetrieabgleich Offsetabgleich und Skalenabgleich habe ich mir geschenkt. Der ESR ist sowieso sehr ungenau und Temperaturabhängig. Es geht mir auch nur darum defekte Elkos zu erkennen und da ist dann der ESR leicht Faktor 10 oder 100 zu groß. Bei Bedarf hänge ich einen 100 Milliohm Widerstand für die Skalierung anstelle des Prüflings ein. Am DMM-Ausgang habe ich noch einen Kondensator 100nF nachträglich eingebaut. der 4066 heißt mit Vornamen 74HC(T). Gespeist wird das ganze aus einem 9V-Block. Gruß Anja
Hallo Anja, danke, ich werde mich mal damit beschäftigen, und versuchen die verschiedenen Lösungen mit einander zu vergleichen. Aber ich denke, deine Schaltung ist ausbaufähig. Deine Bemerkung mit dem 100-mOhm-Widerstand: Vielleicht ist es ja sinnvoll, eine automatische Kalibrierung einzubauen, wenn man einen µC für die Messung und Anzeige einsetzt. Die 100 kHz würden natürlich auch von diesem mit erzeugt werden. Für Unwissende: Nein, der Tester von Markus lässt sich so nicht für ESR-Messungen verwenden, und es ist wohl auch nicht sinnvoll, ihn dahingehend zu erweitern. Vgl. auch die Antwort von Markus selbst.
Hallo, bei Anschluß an einen Mikroprozessor solltest Du noch ordentlich verstärken. ich habe bei 100mOhm nur so ca 100 mikrovolt Spannung. Mein Meßgerät hat 1uV Auflösung im 80mV-Bereich. GGF macht auch eine Meßbereichsumschaltung Sinn. Gute Elkos mit hoher Kapazität haben so ca 30 milliohm. Schlechte 1uF-Elkos bis zu 10 Ohm. Ich habe hier einen defekten 220uF mit ca. 8-20 Ohm je nach Tagesform.
Und die Verstärkung sollte man vor dem Gleichrichten machen, ansonsten muss man einen guten OP suchen. Verstärkt man die Wechselspannung, kompensiert sich der Offsetfehler selbst raus. Als Auflösung sollte man rund 1mOhm anpeilen.
Hallo, bei Verstärkung vor dem Synchrongleichrichter mußt du aufpassen daß keine Phasenverschiebung generiert wird (bei 100kHz). Die Elektor-Schaltung "lebt" davon daß der Kapazitive Anteil 90 Grad Phasenverschiebung hat. Ich würde eher einen Chopper-Verstärker (z.B. LTC1050) nachschalten ggf. mit einem Differenz-Verstärker-Frontend. (z.B. LTC1043).
Stimmt, daran hatte ich garnicht gedacht. Eventuell kann man den Verstärker umgehen wenn man einen etwas höheren Strom verwendet, und einen ADC mit Verstärker verwendet, so wie im ATtiny261. Dieser kann 1x, 8x, 20x oder 32x, so dass man mit der 1,1V Referenz auf etwa 33µV Auflösung kommt (zumindest theoretisch). Bei 2x 100 Ohm fließen 25mA, was etwa 1,3mOhm Auflösung ermöglicht, wenn ich mich nicht verrechnet habe. Ob das in der Praxis funktioniert, müsste man ausprobieren. So würde man zumindest Bauteile einsparen.
Hi, das Projekt klingt interessant. Dank Google auch schon gleich gefunden. Ich selber habe sowohl ein ESR Meter nach ELV (siehe hier: http://www.mario001.de/elektronik/schaltungen/esrmeter.html ), und das von Elektor, bin mit beiden halbwegs zufrieden, d.h. es könnte besser sein. Beim ELV fehlt mir der automatische Abgleich und die Vierleitermessung, dafür theoretisch 10 mOhm Aulösung. Beim Elektor ist die Auflösung mit 100 mOhm für PC-Netzteilelkos mit über 1000uF schon zu gering. Da sind dann angeblich noch Elkos ok, die schon nich mehr gut aussehen - denke mal mit feinerer Auflösung würde man auch die finden, die noch nich aufgeplatzt sind aber trotzdem schon schlechter als andere sind. Außerdem spinnt mein Elektor gerne mal, irgendwo ist die Schaltung nicht 100% stabil (Messung schaltet sich um auf Kapazitätsmessung ...). Also ein robustes Gerät mit ca. 1 mOhm Auflösung (der Messfehler kann hier nürlich gerne sehr groß sein, geht ja hauptsächlich um Vergleiche mit neuen Elkos) in Vierleitertechnik würde ich gerne auch noch einsetzen wollen. Zum Entwickeln kann ich nicht soviel Beitragen. Platinenlayout wäre vllt. machbar, am liebsten einseitig wg. einfacherer Produktion. Wenns mit nem AVR gebaut wird, kann ich etwas programmieren, und natürlich dann den Prototypen ausgiebig testen :) Gruß Frederik
Hallo Frederik, das Projekt von Mario hatte ich auch schon gesehen, ist aber "nur" eine um das Auto-Power-Off abgespeckte Version des ELV-Gerätes, und mit LED statt LCD. 1 mOhm Auflösung klingt sicher erst mal gut, ich habe aber z.Z. k.A. ob das realistisch ist. Bis jetzt habe ich nur Projekte mit bis zu 10 mOhm Auflösung gesehen.
1 mOhm Auflösung ist realistisch zu erreichen. Wo die Meinungen auseinandergehen ist die Verwendung eines Sinus- oder Rechtecksignals. Ich verwende ein Rechtecksignal, das erspart eine Amplitudenregelung (dafür muss die Betriebsspannung stabil bleiben). Bei der Frequenz habe ich zwischen 60-100 kHz keine unterschiedlichen Messergebnisse erhalten.
Hi, schon irgendwelche neuen Erkenntnisse? Sprut hatte ich wegen seines ESR Projektes von 2004 auch schon mal angeschrieben, aber leider nichts gehört. Habe gerade schon mal ein passendes Gehäuse für ein Tischgerät gefunden, da sollte jetzt ein schönes Messgerät rein (alter PC KVM Switch). Gruß Frederik
Ich hab schon einiges zusammengetragen, muss es gelegentlich mal verdichten. Den Sprut habe ich auch angeschrieben, aber wie bei dir - keine Reaktion.
Ah gut. Michael, lohnt sich denn schon ein Projektwiki? Gut, vermutlich bist Du dann der Hauptautor, aber so könnte man ggf. schnell was hinzufügen. Gruß Frederik
Hallo Frederik. Du bist wohl schon ungeduldig? Also Wiki lohnt sich im Moment noch nicht, aber ich werde es eröffnen, sobald der erste Entwurf steht. Bündeln wir unsere Gedanken momentan noch in diesem Thread. Die Schaltung von Anja ist ausbaufähig denke ich, wobei ich natürlich keinen extra PIC verbauen, sondern alles mit einem Mega8 lösen möchte. Die meisten Schaltungen im Web sind entweder mit einem proprietären IC, oder rein analog, mit Drehspulinstrument bzw. Oszi. Aber vlt. hast du noch etwas anderes gefunden? Messen möchte ich neben der ESR möglichst auch die Kapazität. Weitere mögliche Funktionen wären geladene Kondensatoren zu erkennen und zu entladen, oder eine eingebaute Kalibierung. Damit wäre das Ziel mehr als erreicht.
Ungeduldig? Erwischt :) Mega8 hört sich gut an, habe ich zumindest schon mal mit gearbeitet (gcc). Zum Thema Kapazitätsmessung: Müsste wohl per Umschaltung machbar sein (schön wäre wenn vom uC gesteuert), die sprut Version hat sowas glaub ich angedacht, elektor in dem C Multimeter (September 2005) ja auch. Wäre sicherlich sinnvoll. Und wenn ich sprut da richtig verstanden hab, sollte man die gemessene Kapazität auch gleich automatisch in die esr Messung per Berechnung mit einbeziehen. Sonst findet man im Netz einige Geräte als Bausatz, aber viel mehr an Schaltungsvorschlägen habe ich auch noch nicht gefunden. Deswegen bin ich ja "so schnell" auch hier gelandet :) Gruß Frederik
Bob Parkers ESR Meter funzt gut und zuverlässig: http://members.ozemail.com.au/~bobpar/esrhints.htm Ich möchte das Teil fürs reparieren nicht mehr missen. Ebensowenig wie den Huntron tracker.
Bob Parkers ESR Meter funzt gut und zuverlässig: http://members.ozemail.com.au/~bobpar/esrhints.htm Ich möchte das Teil fürs reparieren nicht mehr missen. Ebensowenig wie den Huntron tracker..
100 mOhm Auflösung ist ja nicht so der Bringer. 1 mOhm ist mühelos machbar und auch sinnvoll.
Ich nehme das mit dem ESR TESTER wörtlich. Das soll hier also KEIN Messgerät werden sondern nur ein Vergleichs-ESR Tester. Vorraussetzung: Wir haben hier zwei oder mehrere verschiedene Elkos mit gleicher Kapasität aber vermutlich verschiedenem ESR. Methode: A) Ich drücke die Taste zum Starten. B) Ich gebe einem kurzen Impuls über verschieden große Widerstände auf den zu messenden Kondensator. C) Möglichst schnell nach dem Anstieg des Impulses messe ich die Spannung über den Elko mit dem ADC. So erhalte ich drei Werte. D) Ich drücke die Taste noch einmal nachdem ich den zweiten Elko (mit gleicher Kapasität) angeschlossen habe. Auch hier erhalte ich drei Werte. E) Ich vergleiche die Summe beider Messungen miteinander und gebe das Ergebnis mittels PWM an zwei LEDs aus. Je nachdem welche heller leuchtet, dessen ESR ist geringer. Sollte theoretisch funktionieren. Ich könnte das aber nur mittels BASCOM realisieren. Oder möchte das einer mal mit C/Assembler versuchen ?
Zur Messmethode: Vor den einzelnen Messungen den Elko entladen indem PB0-PB2 als Ausgang geschaltet wird und ein Low Pegel rausgegeben wird. Dass hier nachher 0V anliegen müssen kann ja auch mit dem ADC geprüft werden. Zur Schaltung: R8 ist dazu da damit die LEDs nicht leuchten nachdem PB4 als Eingang geschaltet wird. R4 ist nur zum Schutz des ADC Einganges.
Michael schrieb: > Vorraussetzung: Wir haben hier zwei oder mehrere verschiedene Elkos mit > gleicher Kapasität aber vermutlich verschiedenem ESR. Das wird so nicht gehen. Die Kapazitätswerte bei Elkos streuen extrem stark.
> Das wird so nicht gehen. Die Kapazitätswerte bei Elkos streuen extrem > stark. Die Kapasitätswerte werden zuvor mit einem Kapasitätsmesser ausgemessen und nur solche Elkos benutzt deren Kapasität nur um maximal 20% abweichen. Außerdem werden nur Messwerte verwendet derer Wert unter, sagen wir mal, dezimal 60 bei 8 Bit Auflösung liegen. Damit wird die Messwertverfälschung bezüglich der Kapasität minimiert. Diverse Verbesserungen werden einfach durch Try und Error herausgefunden. Besser wäre es dazu wenn der uC einen UART hätte damit die Messwerte erst einmal an den PC zur Auswertung gesendet werden kann. (Das geht nicht ohne, also Attiny 2313, einfach weil ich mehr Pins brauche) Interessant ob und wie wie sehr die Messwerte schwanken wenn nur eine Messung pro Bereich gemacht wird. Ich denke, es würde funktionieren mit so einfachen Mitteln. Die Software ist hierbei die Herausforderung finde ich. Für mich jedenfalls. Eine Frage zum Reset Eingang des Attiny: Das gibt doch keine Probleme wenn ich diesen als Eingang für den Taster nehme ?
Wenn ich dich richtig verstanden habe wird wie folgt gemessen: 1. Anlegen einer Spannung über einen Widerstand an den Elko für eine definierte Zeit. 2. Abschalten der Spannung 3. Messen der Elko Spannung Dabei ist Messung doch sehr stark von der Kapazität abhängig. Außerdem hat man beim Reparieren selten einen identischen Elko zur Hand.
> Wenn ich dich richtig verstanden habe wird wie folgt gemessen: > 1. Anlegen einer Spannung über einen Widerstand an den Elko für eine > definierte Zeit. > 2. Abschalten der Spannung > 3. Messen der Elko Spannung Nein, so nicht sondern: 1. Anlegen einer Spannung über einen Widerstand an den Elko für eine definierte Zeit. 2. Messen der Elko Spannung 3. Abschalten der Spannung (nicht wichtig) Durch die Flankensteilheit des Signals arbeiten wir also mit einer sehr hohen Eingangsfrequenz welche dazu führt dass der zuvor entladene Elko dem keinen Widerstand entgegensetzt so dass wir seine ESR messen können. Aber lange sollte wir damit nicht warten denn ansonsten lädt das Signal den Elko auf und dann messen wir wieder den kapasitiven Anteil und nicht den Ohmschen. > Dabei ist Messung doch sehr stark von der Kapazität abhängig. Eben nicht. > Außerdem hat man beim Reparieren selten einen identischen Elko zur Hand. Wie willst du denn etwas reparieren wenn du keinen identischen Elko zur Hand hast ? Oder tauscht du Elkos gerne auf Verdacht aus ? Meine Anwendung wäre: Den besten 10uF Elko für einen Schaltregler auszuwählen.
Hardwareverbesserung, Zitat hier aus dem Forum: >Wenn Du einen AVR mit integriertem Gain 200x verwendest, zum Beispiel >den ATMega16, kannst Du das Mikrofon über einen Kondensator direkt an >einem auf VRef/2 vorgespannten ADC-Eingang hängen. Die Verstärkung des >ATMega reicht dann, das Mikrosignal als Abweichung von VRef/2 zu messen. Ich habe gehört der ADC Eingang (des Attiny 13) hätte eine Sample und Hold Schaltung integriert. Wäre mal interessant zu wissen wann und für wie lange sie zuschlägt.
Ich wähle den Attiny 15L, der hat einen Amplifier mit 20 facher Verstärkung integriert. Das muss reichen.
hat jeder AVR, sind 10-15pF und werden während den ersten zwei Takten aufgeladen und dann von der Quelle getrennt werden. steht im Datenblatt.
>hat jeder AVR, sind 10-15pF und werden während den ersten zwei Takten >aufgeladen und dann von der Quelle getrennt werden. steht im Datenblatt. Ist das mit Bascom ein halbwegs sicheres Timing hinzubekommen und wenn nein warum nicht ?
Michael schrieb: > Ist da mit Bascom ein halbwegs sicheres Timing hinzubekommen und wenn > nein warum nicht ? Muss mal sehen wie hoch der ADC des Attiny 15L denn getaktet werden kann.
Ja sollte gehen. PB0 auf High ziehen dann 10us warten. ADC starten und nach weiteren 10us hat er seinen analogen Wert gespeichert. Das entsprächen 50kHz Testfrequenz für den Elko. Dann die Frage: Wie lange braucht ein "Getadc" bei Bascom ?
> Ja sollte gehen. PB0 auf High ziehen dann 10us warten. ADC starten und > nach weiteren 10us hat er seinen analogen Wert gespeichert. Das > entsprächen 50kHz > Testfrequenz für den Elko. > > Dann die Frage: Wie lange braucht ein "Getadc" bei Bascom ? Merke gerade ich kann den Verstärker des Attiny 15L nicht benutzen weil dann die "conversion time" bzw. die Zeit die er braucht um ein sample and hold zu machen zu lang wird. (Ich muss die differentiellen Eingänge benutzen, weil nur die die Option von einer Verstärkung von 20 besitzen. Und dann braucht die AD-Wandlung mehr Takte, siehe Datenblatt.) Also entweder auf Verstärkung verzichten, den ADC stark übertakten und mit 1 Mhz betreiben anstatt mit 200 khz, oder einen möglichst schnellen externen OP benutzen. Oder ich starte zuerst den ADC Vorgang und während dieser läuft lege ich den Pin auf High. Danach schlägt erst das SH zu. Dann die Konvertierung abwarten und den Wert auslesen. Dazu brauch ich aber Assembler und Bascom kann ich vergessen (hat jemand eine andere Meinung dazu ?) Das wird nicht einfach (für mich), ist aber auch machbar.
Außerdem kann der Attiny15L nicht die geforderten Ströme liefern. Ich befürchte wir brauchen zumindest noch einen Transistor + Emitterwiderstand zusätzlich. Nicht dass die Schaltung nachher zu komplex wird ...
Den Attiny15L gibt es wohl nicht in DIL 8 ? Aber über PB5 könnte ich mit Bascom einen seriellen Ausgang programmieren zwecks Analyse. Hoffentlich wird das mit den 1kB Flash nicht zu knapp.
Es stehen zwei Fragen zur Debatte: A) Ist die Hardware schnell genug ? B) Bekomme ich die Sache mit der Assemblerprogrammierung hin ?
Michael schrieb: > Ich wähle den Attiny 15L Warum denn für einen Neuentwicklung einen abgekündigten Controller? Nimm den pinkompatiblen ATtiny25 (oder seine größeren Geschwister ATtiny45/85). Je nach Lieferant ist der sogar noch billiger.
> Warum denn für einen Neuentwicklung einen abgekündigten Controller? > Nimm den pinkompatiblen ATtiny25 (oder seine größeren Geschwister > ATtiny45/85). Je nach Lieferant ist der sogar noch billiger. Ich brauch den internen Verstärker des Attiny15L.
Michael schrieb: >> Warum denn für einen Neuentwicklung einen abgekündigten Controller? >> Nimm den pinkompatiblen ATtiny25 (oder seine größeren Geschwister >> ATtiny45/85). Je nach Lieferant ist der sogar noch billiger. > > Ich brauch den internen Verstärker des Attiny15L. [ ] Du hast das Datenblatt des ATtiny25/45/85 gelesen
Luk4s K. schrieb: > [ ] Du hast das Datenblatt des ATtiny25/45/85 gelesen Ich habe mich auf die "Compare Devices" Seite von www.avrfreaks.net verlassen, die mir aber falsche Daten geliefert hat. Nun gut, dann kann ich ja die o.g. auch nehmen.
was sagt ihr hierzu: Beitrag "Re: Kapazitäts- und ESR-Messgerät" Man muß das Rad ja nicht immer selbst erfinden ;-)
Sein Server scheint down zu sein. Archive.org weiß Rat: https://web.archive.org/web/20150404121807/http://zl2pd.com/ESRmeter.html Kopie (mht), Software (zip) und Beschriftung (bmp) im Anhang.
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