合作设计基于mcu的数字式电容ESR表

washu

abbey_tom 发表于 2023-3-26 13:28
多谢太师指教，
本来就是准备用单片机激励。
电路当然并不复杂，

miniRCL 硬件并不复杂，几个运放也只是跟随器，连恒流都没有



它在程序上使用了正交乘法实现虚实部分离从而可将 R 和 X 分离测量出来，而普遍的“ESR”表其实不管这事...

非虚实分离的“ESR”表，基于单片机而非模拟电路实现的还有一种是 TT，我也评测过，结果不太好，但可能是没有采用 4 线测量的缘故，我建议你也同时参考一下 TT 的测量原理，因为 TT 的电路实在是更加简单到爆

washu

abbey_tom 发表于 2023-3-26 13:28
多谢太师指教，
本来就是准备用单片机激励。
电路当然并不复杂，

相对而言，这是更简单的基于单片机的 ESR 测试方案，具体你可以参考其原型设计 TT 的文档

如果只是出于楼主“精度要求不高、简单易做且成本低的”目的，我认为它更有研究价值

sdts

一定要考虑四线制，起码在线路上有相应的引出端，便于灵活使用。

abbey_tom

washu 发表于 2023-3-26 17:46
相对而言，这是更简单的基于单片机的 ESR 测试方案，具体你可以参考其原型设计 TT 的文档

如果只是出 ...

好的，多谢washu老师提供资料。

淡然欣赏

希望你们出成品让我们可以购买一个玩玩，价格别太贵了

lihau

也希望能出个成品或套件。

小鬼头

washu 发表于 2023-3-26 17:46
相对而言，这是更简单的基于单片机的 ESR 测试方案，具体你可以参考其原型设计 TT 的文档

如果只是出 ...

感谢washu的参与，你跟闻太师一样，担心电路过于复杂，心意已收到。

我本来想慢慢展开，看你们大伙也比较关注，我改了主意：先把我心目中最后的完整电路模样给出，见下图。

这个电路图中间的Cx为待测电容。已有的元件参数是按暂定的测量上限为19.99欧，最小分辨0.01欧来选取的。按我使用指针式esr表的经验，这样的测量范围已满足了绝大部分维修实际需求（不能满足的，只能靠4线法解决，不是现在2线法力所能及的）

估计除其他一些元件参数需要确定外，最终电路就是图中的样子，元件数量也相差无几。整个电路只有1块双运放，比你俩推荐方案的运放数量都少。

这个电路已加入了我在指针式esr表使用、能经受住直接测300v直流电压考验的保护电路。而且输出的是dc信号，也就是，不需要mcu负责ac/dc变换，应该可以减轻mcu的资源要求和编程难度，令mcu在编程和成本方面可以得益。

补充：如果mcu资源厉害、编程上又能解决ac/dc所带来的所有难题，那么，第2个运放及其后面的元件还可以省去，电路变得超级简单。

washu

abbey_tom 发表于 2023-3-26 18:17
好的，多谢washu老师提供资料。

TT （含 ESR）原始作者链接：
https://www.mikrocontroller.net/articles/AVR_Transistortester

Github：
https://github.com/kubi48

有关文档均可在 Github 下载到，可能要科学下，如果不行我再发你邮箱

iffi123

400多就可以买1个成品，其实也不贵，仪器仪表还是去买更合适，毕竟人家经过市场检验并改进的

washu

小鬼头 发表于 2023-3-26 21:48
感谢washu的参与，你跟闻太师一样，担心电路过于复杂，心意已收到。

我本来想慢慢展开，看你们大伙 ...

不是“担心电路过于复杂”，而是“使用 MCU 的意义”

因此我说了两个方案，

第一个也是闻太师坛友的意思，就是 miniRCL 方案，它已经是一个成熟的 DIY LCR 了（当然不是成熟的商品 LCR）
第二个其实也是非常成熟的方案而且很多坛友都买过，就是 TT，它也能测 ESR

第一个方案如你所说也不见得简单，起码运放更多；你的方案通过一个 LPF 把来自 MCU 的方波滤成正弦波然后第一个运放做电流源第二个运放精密检波，其实是最优解：使用模拟电路的情况下

但我的意思是，相比第一方案既然都用运放了，第一方案作为正经（虚实分离）LCR 用处更多，而一个单纯的 ESR 表又有点“不太有用”的样子（人心不足蛇吞象）

所以我牵扯出第二方案，它...实在是太简单啦，一个运放都没 只需要几个无源器件就行，成本和硬件难度可减到最低：几乎不使用任何模拟电路了

你的方案不用 MCU，直接一个 ICL7106(7107)也行，是否使用 MCU 意义不大，其实完全不需要楼主参与。

所以我建议楼主不如直接攻关第二方案，因为同样的这个方案不需要你参与也可行 如果它靠谱的话（需要攻关论证），它无疑具有最低成本最简电路最易制作的优点

ITOUR

终于等到老师们再出一个作品了。现在最起码板子好解决

小鬼头

washu 发表于 2023-3-26 22:18
不是“担心电路过于复杂”，而是“使用 MCU 的意义”

因此我说了两个方案，

你说的“不需要模拟电路”的方案，我不了解。

但我的方案里，只使用icl7106/7107时，还是有差强人意的地方。一是没有现成的激励源。二是不能测薄膜电容容量。即使能测，也要查表才知道结果，作为数字表，用起来很别扭。

因为测薄膜电容时，受隔直保护电容插入的影响。如果把保护电容去掉，虽然能测了，但此仪表又丢掉了他的坚固性优于lcr电桥的突出特点，得不偿失。

有了mcu，通过他的运算，把保护电容的影响因素扣除，从而可以解决这一矛盾。

小鬼头

washu 发表于 2023-3-26 22:18
不是“担心电路过于复杂”，而是“使用 MCU 的意义”

因此我说了两个方案，

“所以我建议楼主不如直接攻关第二方案，因为同样的这个方案不需要你参与也可行  如果它靠谱的话（需要攻关论证），它无疑具有最低成本最简电路最易制作的优点”

楼主是我，而不是....

我明白你的意思，就是让abbey_tom研究tt的那个极少元件的方案。

如果tt方案能为我们所用，当然好，我也不用费神去合作设计。

但我想指出的是，有2个维修中的实际需求要注意满足：

1、可在路测量（即不需拆下元件就能测）。电路上，需要把测试电平控制至足够低。

2、设置有足够坚固的保护电路。因为维修中有时会遇到没放完电的电解电容，存储的电压可达300v。

yjmwxwx

不是看网上说成年人不做选择题么，一共也没几个方案，而且都不复杂，把每个方案都做一遍多好，反正闲着也是闲着

小鬼头

washu 发表于 2023-3-26 17:46
相对而言，这是更简单的基于单片机的 ESR 测试方案，具体你可以参考其原型设计 TT 的文档

如果只是出 ...

看了你这里贴的英文内容，大概知道这个tt测esr的基本原理：

1、给电容充电时，测一次电容两端的压降Udiff。此压降包含了2部分，一是纯电容这部分的压降Uc，二是内部esr上的压降Uesr，这个压降等于充电电流乘以esr。

2、断开充电连线，只测电容两端的压降，此时没有充电电流，测得的是为纯电容的压降Uc。

3、把Udiiff减去Uc，就得到Uesr。用Uesr除以充电电流，就可计得esr值。而充电电流的大小是由引脚端口的外接电阻决定，电阻值已知，因此也可得到充电电流值。

4、mcu测Udiff，实际是正向充电时测1次、反向充电时测一次，以避免电容电荷累积而测不准。加上断开充电线测1次，共3次为1个完整的测试周期。而为了避免每次测到的电压太小影响精度，采用测128个周期累计求和取平均的方法得到计算用的压降值。

5、此页英文给出的esr计算公式没看明白，应该是与端口外接电阻的取值设计有关，这里没作相关介绍。

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从上面看，只要把端口外接电阻的取值选取恰当，就可以满足在路测试的低电平要求（现在给出的值好像已能满足要求）。

至于保护电路，把我原来用在指针式esr的移植过来用，从原理上看，应该也不会影响这种形式的esr测试。

因此，abbey_tom可以考虑直奔此方案。