Для перевірки конденсаторів, вирішив зібрати так званий "вимірювач ESR". Адже з випробуванням діодів і резисторів проблем не виникає, а от з конденсаторами складніше. Як відомо, ESR - це скорочення від Equivalent Serial Resistance, - означає "еквівалентний послідовний опір". Пояснимо простіше. У спрощеному вигляді електролітичний конденсатор являє собою дві алюмінієві стрічкові обкладання, розділені прокладкою з пористого матеріалу, просоченого електролітом (звідси і назва електролітичний). Діелектриком в таких конденсаторах є дуже тонка оксидна плівка, що утворюється на поверхні алюмінієвої фольги при подачі на обкладки напруги певної полярності. До цих стрічковим обкладкам приєднуються дротові висновки. Стрічки згортаються в рулон, і все це поміщається в герметичний корпус. Завдяки дуже малій товщині діелектрика і великої площі обкладок оксидні конденсатори при малих габаритах мають велику ємність.
В процесі роботи всередині конденсатора протікають електрохімічні процеси, що руйнують місце з'єднання виведення з обкладинками. Контакт порушується, і в результаті з'являється так зване перехідний опір, що досягає значення десятків ом і більше, що еквівалентно включенню послідовно з конденсатором резистора, який знаходиться в самому конденсаторі. Зарядні і розрядні струми викликають нагрів цього "резистора", що ще більше підсилює руйнівний процес. Інша причина виходу з ладу електролітичного конденсатора - це "висихання", коли через поганий герметизації відбувається випаровування електроліту. У цьому випадку зростає реактивне ємнісне (Хс) опір конденсатора, так як ємність останнього зменшується. Наявність послідовного опору негативно позначається на роботі пристрою, порушуючи логіку роботи конденсатора в схемі. (Якщо включити, наприклад, послідовно з конденсатором фільтра випрямляча резистор опором десяток Ом, на виході останнього різко зростуть пульсації випрямленої напруги). Особливо сильно позначається підвищене значення ESR конденсаторів (причому всього до пари Ом) на роботі імпульсних блоків живлення.
Принцип роботи даного вимірників ESR заснований на вимірюванні ємнісного опору конденсатора, тобто по суті, це омметр, що працює на змінному струмі.
Як відомо, Xс = 1 / 2πfC. де
Xс - ємнісний опір, Ом;
f - частота, Герц;
С - ємність, Фарад.
Наприклад, конденсатор ємністю 10 мкФ на частоті 100 кГц матиме ємнісний опір 0,16 Ом, 100 мкФ - 0,016 Ом і т.д. У реальному конденсаторі це значення буде трохи вище через наявність паразитного індуктивності, але тут особлива точність вимірювань не потрібна. Вибір частоти вимірювання 100 кГц обумовлений тим, що багато фірм, що виробляють конденсатори з низьким ESR, максимальний імпеданс конденсатора (тобто ESR) задають саме на цій частоті. Схема вимірювача ESR.
На мікросхемі DD1 зібраний генератор прямокутних імпульсів (елементи D1.1, D1.2), буферний підсилювач (елементи D1.3, D1.4) і підсилювальний каскад на транзисторах. Частота генерації визначається елементами С1 і R1 і дорівнює 100 кГц. Прямокутні імпульси через розділовий конденсатор С2 подаються на первинну обмотку трансформатора Т1. Під вторинну обмотку після випрямляча на діод включений мікроамперметр, за шкалою якого відраховують значення ESR. Конденсатор С3 згладжує пульсації випрямленої напруги. При включенні харчування стрілка мікроамперметра відхиляється на кінцеву позначку шкали (домагаються підбором резистора R2). Таке її положення відповідає значенню "нескінченність" вимірюваного ESR. Якщо підключити справний оксидний конденсатор паралельно обмотці I трансформатора Т1, то завдяки низькому ємкісному опору конденсатор зашунтірует обмотку, і стрілка вимірювача наблизиться до нуля. При наявності ж в вимірюваному конденсаторі дефекту, в ньому підвищується значення ESR. Частина змінного струму потече через обмотку, і стрілка буде все менше відхилятися від значення "нескінченність". Чим більше ESR, тим більший струм протікає через обмотку і менший через конденсатор, і тим ближче до положення "нескінченність" знаходиться стрілка.
Трансформатор намотують на феритових кільцях із зовнішнім діаметром 10. 15 мм. Первинна обмотка містить 10 витків дроту ПЕВ-2 діаметром 0,5 мм, вторинна - 200 витків ПЕВ-2 діаметром 0,1 мм. Діод обов'язково повинен бути германієвих, наприклад Д9, Д310, Д311, ГД507. Кремнієві діоди мають велике порогове напруга відкривання (0,5. 0,7 В), що призведе до сильної нелінійності шкали вимірювача в області вимірювання малих опорів. Градуіруют вимірювач ESR за допомогою декількох резисторів опором 1 Ом. Замкнув щупи, відзначають, де буде нульова відмітка шкали. Через наявність опору в сполучних проводах, вона може не збігатися з положенням стрілки при вимкненому живленні. Тому дроти, що йдуть до щупам, повинні бути по можливості короткими. Далі підключають два паралельно з'єднаних резистора на 1 Ом і відзначають положення стрілки, відповідне вимірюваному опору 0,5 Ом. Потім підключають резистори на 1, 2, 3, 5 і 10 Ом і відзначають положення стрілки при вимірюванні цих опорів. На цьому можна зупинитися, так як електролітичні конденсатори ємністю понад 4,7 мкФ з ESR більше 10 Ом хоча і можуть працювати, але вже не довго :)
В якості корпусу для кишенькового вимірювача ESR був використаний неробочий стрілочний тестер, куплений 5 років тому за долар. Завдяки зручній великій шкалою, щупам і батарейковому відсіку на дві пальчикові батарейки, він ідеально підійшов для заданих цілей.