Измеритель ЭПС- приставка к мультимерру

В этом форуме обсуждаются статьи напечатанные в журнале "Радио"

Re: Измеритель ЭПС- приставка к мультимерру

Сообщение Нафис » 23 апр 2017, 13:15

На этот вопрос даже я знаю ответ, конденсатор Cx к этому моменту времени уже зарядился. Сдается мне, что мы уже "достали" уважаемого СНГ своими вопросами.
Нафис
 
Сообщения: 281
Зарегистрирован: 12 апр 2015, 12:28

Re: Измеритель ЭПС- приставка к мультимерру

Сообщение СНГ » 23 апр 2017, 15:07

Падение на токозадающем резисторе от 3 В до 2,8 В (2,8 при макс. ЭПС). Поэтому погрешность за счёт тока не более 6,6%. В области максимальных значений ЭПС (всё рано не годен) я посчитал это допустимым и не усложнил схему.
Владимир, посчитайте по формуле провал напряжения на фильтрующем конденсаторе за 4 мкс, поэтому 100 мкФ тут не нужен. Можете ставить, но тогда обеспечьте его плавную зарядку, как например в Радио, 2015, №8, с. 23, 24.
Какое бы время выключения у транзистора не было, при этой схеме от постоянной времени R5Coss не уйти. Впрочем, я же не уговариваю, возьмите и уберите задержку и длительность импульса уменьшите. Ток потребления упадёт до десятых долей мА.
Зарядка, конечно не прекращается. График упрощён. Да и будет ли она заметна, скажем на осциллографе? Для малых ёмкостей – конечно. Просчитайте всё калькулятором, решать по сборке всё равно только Вам.
СНГ
 
Сообщения: 248
Зарегистрирован: 15 апр 2010, 22:40

Re: Измеритель ЭПС- приставка к мультимерру

Сообщение VladimirT » 24 апр 2017, 08:53

СНГ писал(а):Падение на токозадающем резисторе от 3 В до 2,8 В (2,8 при макс. ЭПС). Поэтому погрешность за счёт тока не более 6,6%. В области максимальных значений ЭПС (всё рано не годен) я посчитал это допустимым и не усложнил схему.
Владимир, посчитайте по формуле провал напряжения на фильтрующем конденсаторе за 4 мкс, поэтому 100 мкФ тут не нужен. Можете ставить, но тогда обеспечьте его плавную зарядку, как например в Радио, 2015, №8, с. 23, 24.
Какое бы время выключения у транзистора не было, при этой схеме от постоянной времени R5Coss не уйти. Впрочем, я же не уговариваю, возьмите и уберите задержку и длительность импульса уменьшите. Ток потребления упадёт до десятых долей мА.
Зарядка, конечно не прекращается. График упрощён. Да и будет ли она заметна, скажем на осциллографе? Для малых ёмкостей – конечно. Просчитайте всё калькулятором, решать по сборке всё равно только Вам.



Просчитал пульсации: Ut=Ue^(-(t/RC)), где U - напряжение питания, t-время окончания импульса (4мкс), R=U/I=300 Ом, C=0.1 мкФ. По расчету пульсации получились 0,38 В (12%). Я думаю, 1мкФ хватило-бы. Но это не очень важно. Я сделал макет и у меня получилась большая погрешность на нижнем пределе (20 мкФ). Попробовал сделать расчет. Реальный конденсатор представляет последовательно соединенный идеальный конденсатор и активное сопротивление обкладок и выводов (сопротивлением утечки и индуктивностью выводов я пренебрегаю). Тогда напряжение на конденсаторе будет представлять сумму напряжений заряженного конденсатора и сопротивления выводов U=Uc+Ur, или U=Uп(1-e^(-(t/RC))+Ir. При Uп=3 В, t=4 мкс, R=270 Ом, C=20 мкФ, I=10 мА и r=10 мОм, получаем U=2.23 мВ+0,1 мВ. Здесь 2,23 мВ - напряжение на конденсаторе, которое зависит от емкости. Несложно вычислить погрешность на нижнем пределе: (2,23мВ+0,1мВ)/0.1мВ x 100% = 2330%.
VladimirT
 
Сообщения: 51
Зарегистрирован: 21 дек 2015, 09:53

Re: Измеритель ЭПС- приставка к мультимерру

Сообщение Нафис » 24 апр 2017, 16:44

Этот комментарий без шуток. Вы посчитайте насколько зарядится запоминающий конденсатор C3. Работу устройства надо рассматривать в целом.
Нафис
 
Сообщения: 281
Зарегистрирован: 12 апр 2015, 12:28

Re: Измеритель ЭПС- приставка к мультимерру

Сообщение СНГ » 24 апр 2017, 19:45

Посчитал пульсации на питании (U = I x t / C). 40 мВ в размахе!!! Т. е. чуть более 1 %. Нормально.
Про 20 мкФ.
Берём оксидный с малым ESR для наглядности, равным 0,5 Ома. У обычных оно чуть ли не в 10 раз больше.
За 4 мкс на ёмкости при 10 мА напряжение вырастет линейно от 0 до 2 мВ. На запоминающий конденсатор за последние 2 мкс на измерение пройдет линейно возрастающее от 1 до 2 мВ. Среднее за время измерения — 1,5 мВ. На ESR упадёт напряжение 5 мВ. Применим Пифагора для вычисления модуля комплексного напряжения, поскольку Uc отстаёт от тока на 90 градусов. Получим 5,22 мВ. Или 0,522 Ома. Погрешность составит 4, 4 %. И она будет уменьшаться с ростом ёмкости и убылью активной составляющей, что характерно для оксидных конденсаторов. Меня и собравших (про число — молчу) всё устраивает.
СНГ
 
Сообщения: 248
Зарегистрирован: 15 апр 2010, 22:40

Re: Измеритель ЭПС- приставка к мультимерру

Сообщение VladimirT » 26 апр 2017, 08:26

СНГ писал(а):Посчитал пульсации на питании (U = I x t / C). 40 мВ в размахе!!! Т. е. чуть более 1 %. Нормально.
Про 20 мкФ.
Берём оксидный с малым ESR для наглядности, равным 0,5 Ома. У обычных оно чуть ли не в 10 раз больше.
За 4 мкс на ёмкости при 10 мА напряжение вырастет линейно от 0 до 2 мВ. На запоминающий конденсатор за последние 2 мкс на измерение пройдет линейно возрастающее от 1 до 2 мВ. Среднее за время измерения — 1,5 мВ. На ESR упадёт напряжение 5 мВ. Применим Пифагора для вычисления модуля комплексного напряжения, поскольку Uc отстаёт от тока на 90 градусов. Получим 5,22 мВ. Или 0,522 Ома. Погрешность составит 4, 4 %. И она будет уменьшаться с ростом ёмкости и убылью активной составляющей, что характерно для оксидных конденсаторов. Меня и собравших (про число — молчу) всё устраивает.


Большое спасибо за разъяснение. Теперь я узнал, что закон Пифагора для вычисления комплексного напряжения используется не только для цепи переменного тока, но и постоянного. Буду делать по Вашей схеме с небольшой корректировкой. Больше вопросов не будет.
VladimirT
 
Сообщения: 51
Зарегистрирован: 21 дек 2015, 09:53

Re: Измеритель ЭПС- приставка к мультимерру

Сообщение СНГ » 26 апр 2017, 16:59

Владимир, не для постоянного, а при подаче постоянного импульсом, ограниченным по длительности. Обращаю внимание, что расчёт пульсаций я привёл для С4 = 1 мкФ. Об изменении ёмкости с 0,1 на 1, 0 было в Радио, 2012, № 8, с. 25. и такой она присутствует далее, например в Радио, 2013, № 8, с. 24. Для уменьшения тока потребления советую собирать последний на серии 74НС. Ёмкость С3 уменьшить до 0,22 мкФ. При этом сопротивления резисторов установки нуля увеличатся. "Зачем это?" - резисторов в сотни Ом в запасах часто больше, чем в десятки Ом.
СНГ
 
Сообщения: 248
Зарегистрирован: 15 апр 2010, 22:40

Re: Измеритель ЭПС- приставка к мультимерру

Сообщение Мазукта » 03 фев 2021, 19:55

СНГ, здравствуйте, спасибо за интересную разработку. Не было ли попыток усовершенствовать схему для корректного измерения ESR у конденсаторов <20мкФ?
Мазукта
 
Сообщения: 2
Зарегистрирован: 03 фев 2021, 19:06

Re: Измеритель ЭПС- приставка к мультимерру

Сообщение СНГ » 05 фев 2021, 16:48

Попыток не было по причине того, что нужен был простой для повторения измеритель, причём в виде приставки к мультиметру с минимальным током потребления. Справедливости ради, множество всех простых измерителей ЭПС, построенных на методе пропускания заданного резистором тока через конденсатор, измеряют комплексное сопротивление, включающее в себя ёмкостное. К тому же, напряжение на ёмкостной составляющей конденсатора отстаёт по фазе на 90 градусов относительно тока в цепи. И подобраться к ЭПС, выделить её, требует или микроконтроллера с соответствующей программой, вносящей поправку в измерения, или усложнения схемного решения прибора.
Измерьте приставкой керамические конденсаторы 1 мкФ и 10 мкФ. Это и будет ориентир для поправок, запомнить легко. У меня это 3 Ома и 0,3 Ома.
В №9 за 2019 год опубликована моя конструкция, измеряющая только ЭПС. Поправок не требуется. В разделе Наша консультация №3 за 2020 год приведена доработка. Введён доп. резистор коррекции нулевых показаний. Прибор предназначен для "эстетов точности". На практике достаточно первого прибора.
C уважением, Сергей.
СНГ
 
Сообщения: 248
Зарегистрирован: 15 апр 2010, 22:40

Re: Измеритель ЭПС- приставка к мультимерру

Сообщение Мазукта » 10 фев 2021, 21:52

Сергей, в целом я с вами согласен: когда речь идёт о приставке к мультиметру, важна простота конструкции.

1. В случае малых ёмкостей погрешность измерения ЭПС возрастает из-за того, что растёт напряжение на ёмкостной составляющей - ёмкость успевает подзарядиться. Как насчёт того, чтобы сократить время измерения?

2. Чем обусловлен выбор номиналов R4, R5, задающих ток: 270 Ом и 3к? Предположу, что выбрав R4=270 Ом вместо 300, вы сделали поправку на выходное сопротивление вентиля DD1.1, чтобы в итоге ток был равен ~10мА. Но тогда логично взять R5=2.7к, что в сумме с R4=270 даст ~1мА..?
Мазукта
 
Сообщения: 2
Зарегистрирован: 03 фев 2021, 19:06

Пред.След.

Вернуться в Журнал "РАДИО"

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 3