DIY ESR メーター:DIY ESR メーターについて知っておくべきことすべて

DIY ESRメーターについて、すべての取引には独自のツールセットがあります。電子機器の場合、少なくともマルチメーター、ドライバー、カッター、はんだごてとワイヤーが必要です。

最良の部分は、これらのツールを電気店で手頃な価格で見つけることができることです。ただし、選挙の過程で必要となる、重要ではあるが高価なツールが他にもあります。

これらのツールの中に ESR メーターがあります。

そのため、この記事では、市販の ESR メーターと同じ結果が得られる既製のストリップ/ベロボードを使用して ESR メーターを構築する方法を紹介します。

準備？学びましょう!

ストリップボード

ESR とは?

コンデンサは劣化の影響を受けません。望ましくない影響が見られる場合、それは等価直列抵抗 (ESR) が原因です。なんで？コンデンサは、メーカーが製造に使用する材料のために、内部抵抗が制限されています。

また、さまざまなタイプのコンデンサがさまざまな ESR 範囲で提供されます。そのため、コンデンサの等価直列抵抗を測定することが重要です。

ESR メーターとは?

コンデンサの測定に関しては、静電容量計 (デジタルまたはアナログ) が誤解を招く可能性があります。このツールを使用すると、故障したコンデンサが良いと思うかもしれません。さらに、コンデンサの ESR をテストしないと、不良コンデンサを見逃すことになり、修理に失敗することになります。したがって、必要なのは ESR メーターです。

ESR メータは、コンデンサの ESR を測定することを主な目的とする 2 端子測定ツールです。通常、不良コンデンサの ESR 値は高く、通常のデジタル キャパシタンス メーターやマルチメーターでは測定できません。

それだけではありません。

回路からコンデンサを取り外さずに ESR メータを使用できます。

ここが最高の部分です。

ESR は、0.33 オームや 0.22 オームなどの低オーム抵抗器のチェック、プリント回路基板上の短絡回路の検出、スピーカー アンプ、通常のバッテリーと充電式バッテリーの両方の状態のチェックなど、他の実験にも使用できます。

ESR メーターの仕組み

さまざまな要因がコンデンサの電力損失に寄与します。これらの要因を ESR として合計できます。 ESR メーターの仕組みを完全に理解するために、コンポーネントを見てみましょう:

発振器

発振器は、テストするコンデンサに電流を流すために必要な AC 信号を供給する役割を果たします。発振回路の良い例は、約 100 kHz で動作します。

また、100 kHz は ESR 測定の業界標準です。この回路の 1 つのセクションは、位相シフト発振器として機能します。実装は簡単で、正弦波の優れた近似を示します。

もう一方のセクションは、アンプとバッファーとして機能します。位相シフト発振器は出力インピーダンスが高いため、このセクションは発振器回路が過負荷になるのを防ぎます。また、ゲイン コントロール ポテンショメータで 100 kHz 信号のレベルを調整できます。

ESR 検出器

ESR 検出器は、ほとんどのアクションが発生する場所です。最初のセクションは、発振器からの 100 kHz 信号を約 7Ma のピーク ツー ピーク電流に変換する電圧 - 電流変換器です。

したがって、このステージのフィードバック ループ内に CUT (被試験コンデンサ) を接続できます。また、CUT が同じ電流を受け取るように、2 つのフロント パネル バインディング ポストを使用してこれを行うこともできます。

電力変換セクション

このセクションでは、単一電源アプローチでは、ESR メーター全体に仮想グランド基準を提供する必要があります。したがって、この段階では、従来の 3 端子電圧レギュレータ (入力) が +5v バスを供給します。

一方、-5v バスは、入力と同じ大きさの DC 電圧 (ただし極性が逆) を分配するダンディ コンポーネントから電源を取得します。

仕組み

ESR 回路図

まず、上の図の TR1 と固定された NPN トランジスタが、ブロッキング オシレータをトリガーする単純なフィードバックを作成します。ブロッキング発振器は高周波で発振を開始します。

さらに、振動により、二次変圧器の 5 ターンにわたって一定の大きさの電圧が生成されます。また、発振器は誘導された高周波を CTU 全体に適用します。

また、低電圧の高周波フィードにオペアンプが接続されていることがわかります。さらに、電圧増幅器としても機能します。

ESR がない場合、または動作中のコンデンサがある場合、メーターは完全なたわみを示します。したがって、コンデンサ全体の小さな ESR を示しており、さまざまなレベルの ESR を持つさまざまなコンデンサでゼロにまで低下します。

ここで、ESR が低いと、オペアンプの反転センシング入力に適度に高い電流が蓄積される可能性があります。また、それに応じてメーター上に大きな偏差とともに表示され、その逆も同様です。

さらに、より高い BC547 トランジスタは、通常の電圧コレクタおよびレギュレータ ステージとして機能します。このため、トランジスタは最小 1.5 ボルトでオシレータ ステージを処理できます。また、CUT の周囲の他の電子デバイスは、ESR メーターのテスト周波数によるストレスを受けません。

また、メーターの校正も簡単です。さらに、テスト リードを低く保つと、uA メーターに近い 100k プリセットが、メーター ダイヤルで健全なたわみを達成するまで調整されます。

その後、メーターの ESR 値が高く、たわみの程度がほぼ小さいさまざまなコンデンサを確認できます。

最後に、トランスはフェライト リングの上に置かれます。また、ダイアグラム上でさまざまなターンを持つ薄い磁石を使用しています。

ESR メーターの作成方法

ESR 回路図

このセクションでは、上記の回路を作成する方法を学習します。この回路は、単一の 9V バッテリーから電力を得ます。低コストの LDO を代替品として使用できるため、時間の経過とともに電圧が低下するため、バッテリ寿命を最大限に延ばすことができます。

さらに、LM2936 はそれほど高価ではなく、5.5V まで低下しても動作します。また、上の図には示していませんが、スイッチの後に LED オン/オフ インジケーターを追加しました。

回路部品

• 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 ポット
• ICI – 555
• TR1 – 3904
• T1 – 2.1 変圧器
• D1 – IN4007
• D2- IN4007
• D3 – IN4148
• D4 – IN4148

回路操作

この回路がどのように機能するかをよりよく理解するために、いくつかの図を見てみましょう。したがって、ポイント 1、2、および 3 の波形で、ESR の短縮リード (0) と高 ESR (5.6) オームを使用して説明します。ここで、波形は関連するチャンネルとオシロスコープのショットに対応しています。

また、コンデンサ/抵抗分圧器の出力での信号は、ピーク ツー ピークで約 232 mV です。さらに、トランジスタは出力値を 10 倍以上に倍増します。さらに、チャネル 3 はフィルタ処理および整流された信号 (約 1.35 V) を保持します。

ESR を含む波形 (0)

10k ポテンショメータを調整した後、完全に空になった状態のメータは次のようになります。

ESR の完全な枯渇 (0)

一方、コンデンサの ESR が高い場合 (5.6 オーム)、テスト リード間に挿入することができます。そのため、ポイント 2 の出力電圧が低下し、結果としてポイント 3 の DC レベルも低下します。

ESR (5.6 オーム) の波形

ESR が 5.6 オームの場合、メーターは次のようになります。

ESR (5.6 オーム) の消耗のメーター

回路の構築

この回路はとても簡単で、組み立てにパーフォレーション ボードを使用できます。 T1/E1 伝送リンクに適した信号トランスを見つけるのは簡単ではありませんが、部品箱に 1 つあるかもしれません。

この問題の優れた代替手段と解決策は、スイッチング電源 (PC ATX 電源) からのトランスです。もう 1 つの選択肢は、巻数比を大きくすることです。しかし、落とし穴があります。 150 オームの直列抵抗をより高い値に調整する必要があります。

完全に組み立てられた回路は次のようになります。

回路組立

回路を組み立てたら、金属製の箱の中で最終組み立てを行うことができます。また、オーディオ ジャックとシールド付きオーディオ ケーブルを使用してテスト プローブを接続することもできます。さらに、アース (シールド) を金属ケースに接続する必要があります。

最終回路の組み立て

ほぼすべての ESR メーターの制限

ESR メーターのいくつかの制限事項は次のとおりです。

1. 内部短絡のあるコンデンサを使用している場合、ESR メーターの読み取り値から、ESR 値が低いと誤解されます。

2. メーターは、30 マイクロファラッド未満のコンデンサのテストには最適なオプションではありません。テスト対象のコンデンサが低すぎると、測定リアクタンス周波数が非常に重要になります。したがって、これは過剰な ESR をもたらします。

3. CUT のテスト リードが長い場合、エラーが発生する可能性があります。どのように？ ESR は低レンジ抵抗計であるためです。

切り上げ

ESR の構築は、簡単で楽しいプロジェクトです。最良の部分は、電子ラボで一般的に見られる部品を使用してこれを実現できることです。 ESR メーターは、電子機器の修理技術者、愛好家、設計者、およびエンジニアにとって頼りになるものです。

ESR は、1 マイクロファラッドより大きいコンデンサの重要な属性です。さらに、標準のデジタル静電容量計では不可能な測定を行いたい場合は、ESR テスターが必要になります。

以上で、ESR メーターとその作成方法について知っておく必要のあるすべてのことをまとめました。ご質問やご提案がございましたら、お気軽にお問い合わせください。喜んでお手伝いいたします。