Мы задались целью максимально объективно выяснить, какой должен быть прибор для измерения эквивалентного последовательного сопротивления, чтобы им было максимально удобно и эффективно пользоваться специалистам по ремонту электроники.
Измерение эквивалентного последовательного сопротивления электролитических конденсаторов весьма специфично, во многом не похоже на другие виды измерений, организованные в мультиметрах, ведь необходимо измерять малые сопротивления на относительно высокой частоте, еще и не выпаивая из схемы. Поэтому даже навороченные мультиметры, которые способны измерять емкость и индуктивность, не измеряют ESR электролитических конденсаторов.
Чтобы выбрать оптимальный с точки зрения мастера по ремонту формат или тип прибора для измерения ESR проведем сравнение 3-х основных вариантов:
- Ручной пробник - индикатор со светодиодной индикацией.
- Прибор со стрелочной индикацией.
- Прибор с цифровой индикацией.
На основании опыта пользования подобными приборами проанализируем некоторые критерии сравнения и их значимость для измерения эквивалентного последовательного сопротивления (ESR) электролитических конденсаторов.
Точность. Из опыта "общения" с электролитическими конденсаторами ясно, что неисправности, вызванные повышением ESR, проявляются, если ESR возрастет более, чем в 5-10 раз. Например, за 3 года эксплуатации профессионального серверного оборудования, ESR электролитических конденсаторов его одного из блоков питания возросло в среднем в 5 раз, но при этом все продолжает работать без сбоев. Еще отмечено, что прогрев некоторых электролитов до 30 - 40 OC понижает ESR примерно в 1,5 раза. Затем, после остывания ESR восстанавливается. Таким образом, для целей диагностики и ремонта оказывается приемлемой погрешность 20 - 30%.
Конструкция щупов. Этот интересный аспект связан с тем, что необходимо измерять низкие значения сопротивлений, еще и на высокой частоте. Попробуйте измерить сопротивление в 0,1 Ом через щупы цифрового мультиметра, особенно, когда провода щупов немного изношены и наблюдается зависимость показаний от положений проводов. Все это еще усугубится при измерении на высокой частоте. Высокая точность прибора будет сведена к минимуму простым применением проводных щупов. С этой точки зрения необходимо максимально сократить длину проводников от прибора к проверяемому электролитическому конденсатору. Есть вариант компенсации сопротивления применением 4-х проводных щупов, но это усложнит их конструкцию. Вариант использования клемм на стрелочнике или цифровике идеален только для выпаянных конденсаторов.
Скорость чтения показаний, удобность. Здесь два аспекта:
- Максимальная близость индикатора к месту измерения. Эффект тот же, что и зеркала для водителя.
- Скорость оценки уровня со стрелочников и с графических индикаторов (bar graph display) гораздо выше, чем с цифровых. Поэтому некоторые цифровые приборы оснащаются дополнительно индикатором уровня в виде полосок на дисплее (см. Рис.1).
Рис.1 Графический индикатор уровня (bar graph) в мультиметрах
Это в частности позволяет лучше отслеживать быстрые изменения уровня. Самой большой скоростью реакции человек обладает к звуковым индикаторам, что также используется в цифровых мультиметрах на режимах прозвонки, но, полагаю, индицировать ESR, скажем, тоном звуковых колебаний, это перебор.
Ручной пробник - индикатор на светодиодах
Достоинства:
- Отсутствуют провода щупов, (специфика измерения ESR электролитических конденсаторов такова, что малейший износ проводов уже существенно влияет на точность измерения).
- Из всех вариантов приборов самый компактный и малогабаритный.
- Возможность проверять конденсаторы в платах и монтаже не отрывая глаз от точек подключения щупов, ведь малые габариты и светодиодная индикация этому способствуют. Поэтому самая высокая удобность и скорость проверки электролитов.
- Нет необходимости в микроконтроллере. Устойчивость к падению, ударам.
Недостатки:
- Чуть более сложный, чем стрелочный из-за необходимости применения специализированной микросхемы светодиодной индикации.
- Ниже точность, чем у двух других, обусловленная ограниченным количеством светодиодов индикации.
Стрелочный прибор
Достоинства:
- Самый простой из всех.
- Нет необходимости в микроконтроллере.
Недостатки:
- Большие (по сравнению со светодиодным) габариты стрелочного прибора не позволяют его сделать ручным, а это необходимость проводных щупов для проверки электролитических конденсаторов в схемах.
- Из-за применения стрелочника хрупкость, чувствительность к падению.
- Ниже удобность, приходится переводить глаза то на стрелку, то на щупы.
Цифровой прибор
Достоинства:
- Самая высокая точность. Высокая точность, если это ведет к усложнению схемы, оправдана разве что для контроля выпускаемых конденсаторов на заводском конвеере.
- Проще организовать одновременное измерение и емкости конденсатора - для ремонта это необходимо гораздо реже, чем измерение эквивалентного последовательного сопротивления, а ведет также к усложнению схемы.
- Устойчивость к падению, ударам.
Недостатки:
- Необходимость применения проводных щупов для проверки электролитических конденсаторов не выпаивая из схемы.
- Самая низкая удобность - цифровые показания читаются дольше, чем светодиодные и стрелочные.
- Самый сложный вариант для повторения, необходимость микроконтроллера, цифрового дисплея.
Выводы: исходя из вышесказанного для подавляющего числа работ как на выезде, так и в мастерской удобен адекватный ручной пробник - индикатор на светодиодах.
Как говорят: Это должен иметь каждый! Цифрового прибора достаточно одного на мастерскую (группу мастеров) для разбора особых случаев.
А стрелочники благодаря простоте схемы и конструкции, хороши для повторения начинающими любителями.
Еще характеристики, которыми следует обладать прибору для измерения ESR оксидных электролитических конденсаторов:
- Возможность и способность проводить измерения не извлекая конденсатор из схемы. При этом схема не должна быть повреждена прибором и цепи схемы должны как можно меньше влиять на результат измерения. Для этого напряжение на разомкнутых щупах должно быть меньше границы отпирания n-p переходов полупроводниковых компонентов, включая переходы Шоттки, т. е. не более 200 мВ.
- Быть портативным, аккумуляторным, с временем непрерывной работы не менее 4-х часов.
- Малые габариты и вес.
- Уметь выдерживать случайно приложенные к щупам напряжения желательно до 300-350 В (напряжение на электролитическом конденсаторе после выпрямления сети 220 В).
- Частота измерения 30 - 100 кГц (рабочие частоты большинства импульсных блоков питания).
- Диапазон емкостей проверяемых электролитических конденсаторов от 1 мкФ и до бесконечности.
14 октября 2014 г. г. Одесса
