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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Innenwiderstand und Kapazität Kondensator


Autor: Ben Sp (bensp)
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Hallo Zusammen,

ich bin für Tipps und Hinweise in jeglicher Hinsicht offen. Mein Problem 
ist folgendes:

Hat einer einen Vorschlag, wie ich Kapazität und Innenwiderstand von 
SuperCaps messen kann?

Einschränkungen:
1. Das ganze muss innerhalb kurzer Zeit passieren (vllt einige 
Sekunden?..max. 1 Minute)
2. Die Vorgaben nach IEC 62576 und EN XXXX benötigen zu viel Zeit
3. Die Genauigkeit sollte möglichst hoch sein ( < 10% )
4. Das Belastungsprofil (z.B. Sprungfunktion des Stroms und dadurch 
konstante Spannungsabnahme vgl IEC 62576) kann ich nicht realisieren, 
bzw. das kann  ich nur im Notfall machen, wenn nichts anderes hilft.

Danke und  Gruß
Benjamin

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Dann mach doch mal etwas ...  und messe die Streuung der Werte. Wo 
liegen die Probleme ?

Autor: M. Engelhard (engelhard)
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Du stellst dein Oszi auf AC um, schaltest einen geeigneten Widerstand an 
die Kapazität und ermittelst durch den Spannungssprung in dem Moment den 
Innenwiderstand.

Autor: MaWin (Gast)
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Du kannst natürlich den SuperCap (leer) anschliessen und mit
definiertem Strom laden, bei erreichen einer bestimmte Spannung
abschalten und die Spannungsdifferenz
a) zum Ladebeginn
b) zwischen mit Ladestrom und ohne Ladestrom
messen
und bekommst Werte für Kapazität und ESR.
ABER: Die Werte sind aus 2 Gründen verfälscht:
- Sie berücksichtigen keine Effekte der dielektrischen Absorption
- der Spannungsabfall am ESR beim Ladestrom ist eher gering, also schwer 
genau zu messen
Also alles nicht DIN-gerecht.
Etwas besser wird es, einen geladenen Kondensator mit Wechselstrom zu 
beaufschlagen, der darf sogar eher hoch sein, und dann den ESR-Effekt zu 
messen. Immerhin geht das schnell, und man könnte den Strom adaptiv 
anpassen.
Bleibt die Frage der Kapazitätsmessung. Laden, warten bis sich die 
Ladung im ganzen Elko verteilt hat, messen. Auch hier kann man natürlich 
adaptiv sein, d.h. man misst dauernd und nimmt den Wert wenn er sich 
nicht mehr zu sehr ändert.

Autor: Ben Sp (bensp)
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Hallo Zusammen,

danke für die schnellen Antworten:

1. Einen Oszi kann ich nicht verwenden:zu groß
2. Als Sensorik habe ich nur Strom und Spannungsmesser.
3. Unter 4. in meiner Frage habe ich geschrieben, dass ich das 
Belastungsprofil nicht wählen/erzeugen kann: damit meine ich, dass ich 
ein Stromprofil vorgegeben habe (meist ist dies ein Strompeak mit einem 
darauffolgenden rampenartigen Stromanstieg). Kann man dies verwenden, um 
ESR und C zu ermitteln? Ich habe bereits versucht dies in einer 
Gleichung zu ermitteln, hab mich aber in irgendwelchen Integralen von 
Leistungen und Strömen total verheddert :)

Danke für Eure Hilfe,

Gruß
Benjamin

Autor: Andreas Schweigstill (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite
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Gerade bei hochkapazitiven Elektrolytkondensatoren hängt die Kapazität 
in erheblichem Maße von der Spannung und der Dauer des Anliegens der 
Spannung ab, da sich ein Gleichgewichtszustand zwischen Ausbildung und 
Auflösung der Oxydschicht einstellen muss. Gerade bei neuen 
Kondensatoren und nach langen Betriebspausen kann es da zu massiven 
Abweichungen kommen.

Für den ESR sind zwar vorrangig die Geometrie und Innenwiderstände der 
Anschlüsse entscheidend, aber auch die Oxydschicht und der Elektrolyt.

Autor: mischu (Gast)
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Die Aufgabe ist eher was für den Bereich Signalverarbeitung.

Natürlich könntest Du die komplexen Frequenzspektren der gemessenen 
Spannungen und Ströme durcheinander dividieren. Damit erhälst Du die 
komplexe Impedanz des Kondensators in diesem Arbeitspunkt.
=> viel Rechenleistung nötig

Alternativ könntest Du auf einem uC ein einfaches Kondensatormodell 
(Integrator) ohne Innenwiderstand bauen (das regelmäßig mit der 
Klemmenspannung abgeglichen wird). Erfolgt nun eine transiente 
Strombelastung weichen die reale Klemmenspannung von der in deinem 
Modell berechneten idealen Klemmenspannung ab. Flux Spannungsdifferenz 
durch Strom dividiert, gibt dir in grober Näherung deinen 
Innenwiderstand.
Nachteil: Zum "Innenwiderstand" gehört natürlich auch sämtlichen 
induktiven Anteile. Diese können von dem eigentlich ohmschen Anteil so 
nicht separiert werden.

Autor: Ben Sp (bensp)
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Hi Mischu,

das hört sich beides richtig gut an.
Weißt du wie die Vorgehensweise bei einem willkührlichen Stromimpuls bei 
komplexer Betrachtung ist?
Muss ich dann herausfinden, welche Frequenzen in meinem Impuls sind?

Gruß
Benjamin

Autor: Lothar Miller (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite
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OT:
> 3. Die Genauigkeit sollte möglichst hoch sein ( < 10% )
Das ist doch leicht zu erreichen. Da reicht grobes Schätzen aus  :-o
Wenn du aber einen Fehler von <10% und damit eine Genauigkeit von 
>90% meinst, dann gilt das bereits gesagte...

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