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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik ESR Messung / Fragen zum Sinn ELV Schaltung


Autor: Klaus De lisson (kolisson)
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Hallo Leuts,

nun komm ich auch mal wieder mit einer Frage vorbei.
Angeregt durch einen Artikel wie z.B.
Beitrag "Kapazitäts- und ESR-Messgerät"
und der Tatsache dass man immer mehr von ESRlastigen Elkos hört,
hatte mich mich auch entschlossen mein LC-Meter um die ESR Funktion
zu erweitern.

Nachdem ich selbst im Wikipedia verschiedenste Schaltungen sehen konnte
musste ich mich natürlich für einen Testaufbau entscheiden.
Am liebsten wäre mir natürlich der 4-Draht Aufbau gewesen.
Dies geht aber nicht, da ich das ganze in mein bestehendes Gerät
nach "Nard Awater" einbinden will.
(http://www.aplomb.nl/TechStuff/Elmcie/Elmcie.html)

Dieses Gerät besteht ja zu einem Teil aus der Lösung von  ELM Chan.
http://elm-chan.org/works/cmc/report.html

An die Buchsen des ELMCHAN Teiles wollte ich also nun den neuen Teil
anflicken. (mit relais)

Entschieden hatte ich mich nun für die Schaltung lt. ELV und Beitrag von
Autor: Hanno Gräff (Gast) .. siehe oberster Link..

Nun sollte die Einleitung des Gespräches wohl genug sein
und wir gehen zur Frage über:

Der Einfachheit hänge ich mal den Schaltauszug von ELV an.
Links geht ein Signal rein.. rechts wird es durch ein DUT belastet.
In der Mitte zwischen C11 und C12 wird über C22 das Messsignal 
entnommen.
Irgendwie kommt mir diese Kombination aus C11 und C12 ziemlich
blödsinnig vor, da ja dadurch das Messignal niemals NULL werden kann.

Wie seht ihr das ?

Ich würde nun am liebsten den C12  und alles was rechts noch
dranhängt eleminieren und es durch einen (sagen wir mal )
10 Ohm  Widerstand ersetzen. Dann könnte ich mir wohl den Gedöns
mit Transildiode und sontigen Kockofucx wohl sparen... oder ?

Was meint Ihr denn so dazu ?

Gruss Klaus

Autor: mhh (Gast)
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Klaus De lisson schrieb:
> Irgendwie kommt mir diese Kombination aus C11 und C12 ziemlich
> blödsinnig vor, da ja dadurch das Messignal niemals NULL werden kann.

Das wird mit R6 ausgeglichen.

Die Schaltung hat mich nicht begeistern können, deshalb baute ich mir 
selber was mit 1 mOhm Auflösung.

Autor: Klaus De lisson (kolisson)
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@mhh
also erst dachte ich nun ich sollte mal aus / aus..,
da es im vom mir geposteten Schaltungsteil keinen R6 gibt.

Nun habe ich deinen R6 gefunden. Leider hilft mir das bei meiner
Frage nicht wirklich weiter. Vielleicht hätte ich erwähnen sollen,
dass ich keinen R6 zu benötigen und natürlich
auch nicht einen ICL irgendwas IC.

Also nochmal:
Grundfrage->
Was könnte sich der Entwickler bei dieser Konstruktion aus C11 C12 und 
C22
gedacht haben ? liegt es irgenwie an den benötigten Offsetspannungen des 
ICL ?

Ich speise das Ausgangssignal in einen Mega32 mit der internen REF
von 2,3xx Volt.
Da ist es doch dann besser auch die NULL zu sehen .. oder ?

Mein lieber mmmh.
deine Antwort war nicht gut.

Klaus

Autor: mhh (Gast)
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Bei der ELV Schaltung bewegt sich die gemessene Spannung zwischen 2 
Werten und ist niemals null. Der Minimalwert wird durch R6 zur Null 
gemacht.

Klaus De lisson schrieb:
> Mein lieber mmmh.
> deine Antwort war nicht gut.

Das ist aber die Erklärung zur ELV Schaltung, ob es Dir nun gefällt oder 
nicht.


Klaus De lisson schrieb:
> Grundfrage->
> Was könnte sich der Entwickler bei dieser Konstruktion aus C11 C12 und
> C22
> gedacht haben ? liegt es irgenwie an den benötigten Offsetspannungen des
> ICL ?

Warum es so gemacht wird?
OPV-Rauschen, Einstreuungen in die Messleitung und der Widerstand der 
Messleitung wird auf einfache Art und Weise ausgeblendet.

Ob notwendig? Nein, kann man auch anders machen. C11/12 zu einem 
Kondensator zusammenfassen, Signal parallel zum zu messenden C 
abgreifen.

Und noch besser wird es, den Strom durch den zu messenden Kondensator 
auf 0,1A zu erhöhen. Also richtigen Leistungssinusgenerator mit 10V 
Ausgangsspannung (bei R24=100 Ohm). Durch Ersetzen von D3 durch 2 
antiparallele BAT Dioden kann ein Kondensator auch in einer Schaltung 
ohne auszulöten überprüft werden, da die Ausgangsspannung dann 
ausreichend gering ist bei defektem Messobjekt.

Autor: Elena (Gast)
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1. Die gesamte Beschaltung mit C16, R27 und D3 soll wohl vor ESD 
schützen: C16 dient dem sofortigen Ansprechen auf den "subnanosecond" 
Anstieg des ESD-Peaks und begrenzt für D3 die Anstiegszeit. D3 ist 
bedrahtet und nicht ganz so schnell, kann also nur leicht verzögert 
begrenzen, dann aber mit voller "Wucht", und damit dann gleichzeitig 
auch C16 vor weiterem Spannungsanstieg schützen. R27 dient letztlich der 
Entladung von C16 von ESD-Restspannungen oder anderen Fremdspannungen.

Diese ESD-Schutz-Schaltung ist bis vor ein paar Jahren oft eingesetzt 
worden. Heute würde man das vorzugsweise mit einer SMA- oder 
SMB-Transzorb, also in SMD, machen. Ein SMD-Varistor ist nicht so 
geeignet, weil wegen T4 und IC5 die Spannung hier ist allzu groß werden 
darf. SMD-Varistoren haben ja keine so scharfe Ansprechspannung wie 
Transzorbs, sind dafür schneller und belastbarer.

2. C12 scheint eine Schaltungsleiche zu sein, die übrig geblieben ist, 
als diese Schaltung mal aus einem Konzept übernommen wurde, welches hier 
Elkos verwendet hatte, zu einer Zeit, als man zwei Caps antiseriell 
schalten mußte, um eine bipolare Ausführung nachzubilden.

3. Abgesehen davon, lassen sich die von dir als überflüssig bezeichneten 
Impedanzen sicherlich herauskalibrieren, sollten also eigentlich nicht 
weiter störend in Erscheinung treten. Ich kenne jetzt ja nicht die 
Meßbereiche und Genauigkeiten dieser Schaltung.

Autor: Klaus De lisson (kolisson)
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Danke euch beiden (mmh und Elena)

nun fand ich die Antwort Okay und prima.
..
ich schliesse also daraus, das die Umsetzung der Schaltung auf den 
Atmega32
durch meine (mir logischen Änderungen) kein Problem erzeugt.

Ich hatte schon fast die Befürchtung, dass diese Doppelkondensatoren
irgendetwas Phasenkorrigieren sollten (ich hab ein prob mit Phase).

Ich würde das ganze also insofern abändern,

Ich lasse alle heraus, was rechts von C11 ist (C22 bleibt natürlich)
.. anstelle des ganzen Gedöns mit Transil setze ich einfach einen
100 Ohm Widerstand und erhöhe die Verstärkung des Systemes so,
dass im Endeffekt auf meine Referenzspannung komme.

Ist es dann so richtig ?

Gruss Klaus

Autor: mhh (Gast)
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Klaus De lisson schrieb:
> Ist es dann so richtig ?

Ja, wobei wie oben erwähnt eine Erhöhung der Messspannung das Messen 
erleichtern wird.

Das Einfachste wäre z.B. die Messspannung an C17 abzugreifen und per 
geeignetem Leistungs-OPV belastbarer (und größer) zu machen. Bei meinen 
Versuchen dazu konnte ich übrigens keine Unterschiede bemerken, ob man 
Sinus-, Rechteck- oder Dreieckspannung verwendet. Auch machte es sowohl 
an geschädigten wie auch an intakten Elkos am Ergebnis keinen 
Unterschied, ob die Messfrequenz 30 kHz oder 100 kHz betrug.

Autor: Klaus De lisson (kolisson)
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Okay ihr lieben,

mmh schrieb:
> Ja, wobei wie oben erwähnt eine Erhöhung der Messspannung das Messen
>  erleichtern wird.

Das mag sein un d ist ja auch logisch. Auch die sache mit dem
Leistungs OPV ist auf den ersten Blick einleuchtend.
Allerdings bevorzuge ich derzeit noch die Variante mit der
kleinen Wechselspannung , da ich hoffe, damit auch in einer Schaltung
einen Überblich zu gewinnen (also die Elkos ersteinmal nicht auslöten)

Wie sich das in der praxis auswirkt, wird sich zeigen.
Bezugnehmend auf die ELV Schaltung (erster post) habe ich nun
den C12 und alles rechts davon eliminiert.
C11 habe ich durch eine parallelschaltung von 5 Stück SMD-Kerko á 2,2uF
ersetzt. ( Das gibt ein recht kleines Basis ESR).

R24 ist ein poti geworden.
Wenn ich nun eine ohmsche Last von 10 Ohm an die Messklemmen hänge
und den Poti so einstelle dass mein atmel 1000(DEZ)  misst sind dass 
eben
10,00 Ohm. Interessanterweise sind auch die , im ELV Text erwähnten
nichtlineraritäten verschwunden (oder eben angemessen klein geworden).
Bei 5 Ohm Last zeigt es jetzt etwas mehr als die erwarteten 500.
Bei Kurzschluss zeigt es aber NULL.

Passt eigentlich gut.

Gruss Klaus

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