X0.1读数倍率的指针式电容ESR表的设计与制作

小鬼头

X0.1读数倍率的指针式电容ESR表的设计与制作


小鬼头   2021年2月9日


    开门见山，先上干货—— 设计好的X0.1读数倍率的指针式电容ESR表整机电路图（及相关的制作调试说明）。

    图中的R9和R101需根据自己的实际情况来确定阻值，其中，R9是MF500的X0.1倍率ESR表用的调试初始值，如果你的ESR表不是MF500的X0.1方案（刻度中值为1Ω），那么，就需根据你所用的方案刻度中值情况来给R9取值；R101是待定电阻，需通过实际调试确定。





    从图中可看出，除了红色笔圈住的测试驱动电路之外，其他与下面的标准版ESR表电路是一样的。




    与X1倍率的标准版ESR表相比，X0.1倍的ESR表功能和作用基本相同，主要是在分辨率方面有了一些改善：1、测电解。X1倍率ESR表（比如MF500改装的标准版ESR表）检测铝电解电容好坏的适用上限，大约是可测到2200u至3300u。X0.1倍率ESR表在这方面有明显提升，可测至10000u。2、测薄膜电容。标准版ESR表（测试端子隔直保护电容为1u）的适用测量上限约为2.2u，扩展后（将标准版的隔直保护电容由1u改为0.47u）的上限约为4.7u，读数倍率为X0.1的ESR表的上限约为10u。

    更多的区别和ESR表的使用方法，详见此帖：

http://www.crystalradio.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=1910324&extra=


    事实上，这个X0.1倍率ESR表电路，不仅可以用于制作成X0.1的读数倍率，也可以按你的意愿，做成X0.2、X0.5、X1或X10等读数倍率的ESR表。不过，就实际使用来说，ESR表比较合适的刻度中值宜取为1Ω～10Ω。刻度中值过高（倍率越大），越不利于辨别大电解的好坏，刻度中值过小（倍率越小），越容易受表笔接触电阻的影响，测量结果的可再现性变差。


    举几个例子的ESR表方案的例子：
    1、MF500，表盘刻度中值为10Ω。想做成X0.1倍率的，那么，刻度中值就变为1Ω。也可以做成X1的，那么，刻度中值仍为10Ω，而这也是标准版电路的样子。
    2、9V电池版的MF47，刻度中值是16.5Ω。比较合适的方案是做成X0.1的，相应的刻度中值为1.65Ω。当然，也可以做成X0.2的，但读起数来不那么方便，不推荐。
    3、MF30，刻度中值是25Ω。比较合适的方案是做成X0.1的，相应的刻度中值为2.5Ω。
    4、MF368，刻度中值是20Ω。比较合适的方案是做成X0.1的，相应的刻度中值为2Ω。


————————————————————————————————————————————————————————————

   制作注意事项

   1、变压器的绕制
   详见第一张照片里的有关说明。这里多说几句：
  （1）所用磁环应该是比较容易找到的，绕制难度也很低。我的磁环是来自于2种电子镇流器的（见附件的2张照片），虽然外径不一样，但绕制参数一致，测得的电感量也相近，使用效果没有区别。估计市售的电子镇流器内的磁环都可用于这里。
  （2）由于磁环的内孔较小，而1－2脚要绕20多匝，塑料皮导线可能绕不下，我实际用的是0.6mm直径的漆包线刚刚好。你用细一些的漆包线应该也没有问题。
  （3）2－3脚绕3匝。请注意，穿过1次内孔就是1匝。因此，绕3匝就是穿内孔3次。这里可用导线，而且不宜过细。


  


   2、关于表笔和布线问题

    详见第一张照片里的有关说明。须注意的是，要先确定好自己的表笔，焊好变压器次级的接线，并按照实际表笔连接的情况来进行R9/R101的校准调试，以免调试好后，变压器次级和表笔情况有变而影响测量准确度。
   布线问题，还可参考我的制作实例。

   3、R9和R101的确定和调试
   
    先根据自己的方案确定R9（即是确定了R9/R101的初值），比如，MF368的X0.1方案，那么，R9取为2Ω，MF500的X0.1方案则R9取为1Ω。然后开始调试。下面以MF500的X0.1方案为例简单解说一下。
    每次调试前，先作欧姆调零。调零后，测量一个可信的1Ω实物电阻（以阻值接近于刻度中值为佳），观察表针的指示位置。如果表针指向正确位置的右侧（见下图，指针指向10Ωx0.1=1Ω位置的右侧），那么，这说明ESR表内的测量回路内阻过高，需减少R9/R101的值（指2只电阻并联后的值）。反之，如果表针指向正确位置的左侧，那么，这说明ESR表内的测量回路内阻过低，需增大R9/R101的值（指2只电阻并联后的值）。
再根据表针指示情况，进行电阻阻值的加减。加减完成后，再测一次检查1Ω实物电阻，看一看有何新变化，但别忘了测量前要先作欧姆调零。

    另外，X0.1的ESR表刻度中值很小，已不适合采用微调电阻代替R101的方法来调试，只宜使用焊上实物电阻作为R101的“笨”方法来调试。

   4、表头电路（电路图中的虚线框部分）有关电阻的取值
   见此帖的51楼。

http://www.crystalradio.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=1910324&extra=page%3D1&page=4


    为防止论坛水印遮盖了第一张照片的有用内容，特提供ZIP文件供下载。

X0.1倍率的ESR表电路图及制作注意事项.zip (292.88 KB, 下载次数: 1014)

2021-2-9 17:15 上传

点击文件名下载附件

电工张

楼主鬼头老师、为什么我单独测试062那部分的电路、用示波器测①脚却是什么波型都测不出来？①脚对④脚有6V左右的电压、④⑧脚有叠厂压电池的电压8.6V呢…

xiaohu

在此特别感谢小鬼头老师，准确的电路和详细的制作步骤还有宝贵的调试经验，我基本是一装即成。

小鬼头

差不多就行 发表于 2021-11-21 18:22
小鬼老师为什么不做成成品出售啊？这么好的商机。我要是有你的水平，早就做成成品卖了。只要价格不是太离谱 ...

我就是业余玩玩而已，也没打算卖东西。否则，10年前我就不会在《无线电》发表这个电容esr表的长篇专题文章，事无巨细地介绍他的工作原理、设计调试过程和制作使用注意事项。

小鬼头

X0.1倍率的制作实例。

废话不多说，用图片作说明吧。

hgjdwx

很久没有上论坛了。首先感谢薛老师！大约十多年前，薛老师首发第一版x1ESR表制作贴的时候，就很想自己做一个，可是后来不久买了手持电桥TH2821A，制作暂时搁置了。2821A用了多年，积累了不少使用经验，用的也很熟练顺手了，但是有一个问题，因为我经常用电桥在线测电解，虽然我非常小心，测前必先放电，但常在河边走，哪有不湿鞋，还是湿鞋了两次，很是痛心。因此还是时常羡慕薛老师不怕电容余电的ESR表。去年一次偶然的机会，承蒙薛老师厚爱，喜获一台x0.1版ESR表，经使用测试，在线判断电解好坏很好用，在这方面完全可以代替电桥，而且测前无需给电容放电。虽然我习惯了使用电桥，但有时电桥不在手边，就顺手拿ESR表用，每次ESR表都能顺利完成测试。而且我还把ESR表笔改成了开尔文夹，测试线直接焊到表里面，消除不稳定的接触电阻，夹子前段磨尖，不仅能夹还能像表笔一样直接捅，电桥的开尔文夹我也是这么用的。总结：ESR表操作简单，直观，测前无需放电，在线判断电解好坏优先选x0.1版，准确率高，速度快，

wanyongbiao2020

各位大神，有没有这个制作出来的元件布置图，分享一下

tianmao

cd713 发表于 2022-1-29 14:31
请问画表盘用的什么软件，能大概说说怎么画吗？

这是我理解的表盘画法，http://www.crystalradio.cn/forum ... ead&tid=1913275

若邻至水109

wanyongbiao2020 发表于 2022-1-20 16:06
表上怎么那么多指示灯和插孔，都是干嘛用的

首先，我做的ESR表纯属外挂，与那些插孔指示灯没有关系。其次，今后遇到传统式变压器电源不多了，大部分在家里遇到的都是5V或电动车充电器之类的开关电源，所以内置了一个开关变压器检测电路，可以输出9KHz和55KHz方波，利用新开的插孔输出到开关变压器的初级主绕组，其他绕组若不短路，右上部发光二极管将长亮。短路，灯将不亮。右上部插孔为1KHz音频信号线路输出。左上部插孔为线路检测输入，与47型表直流电压档相结合，与示波器相比可以测量开关变压器次级的最大值，与47型表交流电压档结合，可以测量其次级的峰峰值。以上这些都是跟论坛里学习的，也没啥可修的了，业余玩玩罢了。

gao898

老师好希望开发出来类似套件，只是没有时间学习制作

小鬼头

CJA7819 发表于 2021-2-27 17:07
小鬼头老师，请教你一下：我打算用旧的MF14表改成你这个X0.1倍率电路的ESR表。一是表头160uA，内阻110欧， ...

你想用mf14改装为中值7.5欧的esr表（使用x0.1读数倍率，因为原刻度中值为75欧），可按标准版电路来做，稍作改动就行。这样，可省去绕制变压器的麻烦。当然，也可按本帖第一张照片的电路来做，但制作难度要加大。

无论是标准版电路，还是本帖的x0.1版电路，你需改动的地方如下（见附图）：

1、mf14的调零电位器是390欧的。需按附图那样改虚线框的表头电路，其中的Rm为1k。

2、R11、R12均改为220欧（330欧也行）。mf14交流档原使用的整流二极管刚好是2ap9锗二极管，可用在这里充当VD5、VD6。

3、R9（及其并联的R101），需经实际调试确定。调试方法可参考1楼内容。你现在做的esr表刻度中值为7.5欧，比较高，允许采用临时以电位器代替R101的方法来调试，以加快调试速度。

LAOQIANG

收藏，慢慢消化。

sjh327

不错，已经下载，也做个试试效果

识宝专家

动手能力真棒 图片我都收藏了 喜欢这样的作品

13974605683

不错，就是自己水平限，弄不好！

虾米

楼主多才多艺，佩服佩服。

jkyds2011

大师出品必属精品！！收藏了！！

小鬼头

小鬼头 发表于 2021-2-9 17:45
X0.1倍率的制作实例。

废话不多说，用图片作说明吧。

1楼漏了一张表明内阻偏高的调试照片，现在补上。


ps：前面的帖子主要讲制作，有空的话再续写一些设计方面的内容。

whli

在春节来临之前，终于看到薛老师的X0.1读数倍率的指针式电容ESR表的制作帖发表了，表示祝贺！给点赞！收藏下来，慢慢学习。

小鬼头

还忘了说2个注意事项：

1、R9/R101是测试回路的检流电阻，不能用普通的线绕电阻，用普通的碳膜或金属膜即可。

2、表笔不宜过长（最好不超过1米），表笔芯线的线径也不宜过细，否则，可能会因为测试回路的电感成分过高，而导致测薄膜电容时出现负读数现象。

xjmar

以前没时间做，在网上买了一块成品板，是小鬼头老师的扩流版，一直用到现在，当时不懂，就知道用，现在看了小鬼头老师的帖子，学会了不少，非常感谢小鬼头老师。

小鬼头

小鬼头 发表于 2021-2-9 20:32
1楼漏了一张表明内阻偏高的调试照片，现在补上。

现在说说设计方面的东西。第一帖里的驱动电路看似简单，实际上我是做了共5轮的试验，走了多个弯路才最终找到答案的。


1、第一轮试验。早期的试验，验证NE5532的直驱能力

  发现其最大输出电流这一项参数，虽然厂家只是列出38mA这一个典型值，但实际试了近10块不同标识、不同厂家的NE5532，一致性竟然出奇的好，均是符合这个典型值。但也因此知道，NE5532无法用于1Ω刻度中值的ESR表方案。


  试验中，还发现了测薄膜电容时的负读数问题，直觉判断是测试回路电感成份引起，但未作深入分析。







2、第二轮试验。尝试改用电流输出能力强的耳放IC（TDA1308）

   当时参考Hotdll的设计，构思一个X0.1倍率的ESR表（2.5Ω刻度中值）电路并作试验，发现问题多多，以失败告终。

Hotdll设计帖子《单电源只要一块IC的指针ESR表外挂模块！有原理图，欢迎探讨！》：

http://www.crystalradio.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=511567&extra=page%3D1

Hotdll的电路：



下面是本人失败的X0.1表制作试验笔记：

小鬼头

3、第三轮试验。针对运放的驱动能力问题，做了加入扩流三极管的试验

  并尝试从理论角度研究ESR表测薄膜电容时出现负读数的成因，确认运放直驱电路（含扩流电路）无法解决X0.1表设计所遇的负读数等问题。











4、第四轮试验。转向“采用变压器作阻抗变换”这种十分古老的技术方案

   通过对比试验，确认变压器方案能同时解决X0.1表设计所遇的多个问题，并取得有用的实验数据。







5、第五轮试验。也是MF30的X0.1倍率ESR表的装制。

   装制取得成功，进一步确认变压器方案所具有的多项优势。

   下面是该表制作的全部记录。













[全帖完]

刘明

人才加好人。