Измеритель C/R/ESR от GO
#1
Реализация хорошо известного и повторенного многими измерителя от Гинц Олега (GO).
От этого измерителя пошли многие другие. Надежно работающий измеритель с повторяемыми результатами (при использовании исправных и неподдельных деталей).
В моей реализации немного отличается от авторской схемы (отсутствует преобразователь ICL7660 и стабилизатор питания). Вместо них использован плата питания (один из вариантов на выбор). https://tehnodium.ru/attachment.php?aid=1938  или  https://tehnodium.ru/attachment.php?aid=1937 

     
   

Схема, прошивка, моя разводка платы, ответы автора на форуме по прибору (для тех кому лень читать весь форум).

Авторское описание (архив из двух частей - скопировать в одну папку и распаковать оба файла).

Файлы вложений

.rar   firmware.rar (Размер: 18.75 KB / Загрузок: 37)

.zip   Ruslan_C_ESR_board_V20 (1).zip (Размер: 75.74 KB / Загрузок: 58)

.zip   go_esr.zip (Размер: 15.92 KB / Загрузок: 42)

.rar   oryginal.part1.rar (Размер: 300 KB / Загрузок: 43)

.rar   oryginal.part2.rar (Размер: 249.13 KB / Загрузок: 42)
#2
Выдержки ответов автора на форуме Про-Радио.

Усовершенствования прибора (не авторские), человек на ESPEC.ws форуме подкорректировал прошивку и добавил некоторые изменения в основную схему, поделился своими наработками.
Вкратце что он сделал:
- добавлена индикация и контроль разряда батареи
- добавлена константа коррекции показаний для мелких емкостей
- применены программные фильтры для более стабильных показаний емкости и ESR.

Изменения в схеме, исходники, проект в Протеус 7.1 и прошивка прилагаются.

Пошаговая инструкция по наладке (в картинках) [Изображение: smile.gif] на двух языках, потом меньше вопросов будет [Изображение: smile.gif].
(применительно к моей версии платы).

Step by step instruction for setting and tuning up the ESR-Meter. In two languages (Russian and English).

1. Проверить напряжения питания с блока питания (до подключения процессорной платы!). Должно быть +5/-5v (+/-0,05v) для налучших результатов.
2.. Первое включение, должна быть примерно такая картинка. К прибору ничего не подключено.
Нижняя строка может немного отличаться, в ней показывается максимальное сопротивление, которое данный конкретно экземпляр может измерить. Минимальное значение 10 Ом, типично прибор может мерять немного больше этого.

1. Check the voltages coming from the Power Supply Unit (PSU), before connecting the CPU board. Must be +5/-5v (+/- 0,05v) for best results.
2. First turn should show picture like this one. Numbers in the bottom line can be slightly different, that is maximum resistance this particular unit can measure. Minimum value is 10 Ohm, typically the meter can measure bit more than that.

   

3. Замыкаем щупы прибора (в данном случае просто ставим проволочную перемычку в разъеме). Должно показать ноль Ом на дисплее.
Обратите внимание как и куда подсоединены провода на фото.
Должна использоваться четырех-проводная схема подключения, для компенсации длины проводов. Если планируете использовать более длинные щупы, используйте экранированный провод, каждый сигнальный провод отдельно.
Желательно использовать достаточно толстые провода.

3. Short probes of the meter, zero Ohms should be indicated on LCD.
Please make sure you connected each wire as shown on photo. 4-wire connection is required for compensating length of the probes. If longer probes are used, use shielded wire, one shield for each of signal wire. Thicker wires are preferable.

   

4. С замкнутым входом нажимаем на кнопку "+" (S2) и (не отпуская кнопку) вращаем щлиц потенциометра R4 до тех пор, пока не получим минимальных показаний по обоим каналах (но не нулевых!). У меня получилось так как фото, у вас цифры могут быть немного другие. Но обязательно нужно получить 0001...0003 в канале 10 Ом.

4. With shorted input connector, press button "+" (S2) and while still holding that button, ajust R4 till you get minimum value in one of the channels (10 Ohms) as shown on the photo. Minimum, but not ZERO !!! Numbers in other channel may be slightly different in your meter, the most important is to set minimum (0001...0003) in channel 10 Ohms.

   

5. Не отпуская кнопку "+" (S2), нажимаем и удерживаем кнопку "Set" (S1), чтобы запомнить выставленное в п.4 значение. Появится такое сообщение как на фото ниже.
Важно - если вы используете процессор PIC16F876(A), то надо обязательно использовать прошивку последней версии 1.01 (выкладывалась ранее в этой ветке).

5. Without releasing button "+" (S2), press and hold button "Set" (S1) to save changes made in step#4. Message like shown on photo below will appear.
Important: if you use use PIC16F876(A) CPU, make sure you use the latest firmware version 1.01 .

   

6. После появления сообщения как на фото о подтверждении записи, можно отпустить кнопки и выключить прибор.

6. After receiving confirmation as shown below, you can release buttons and shut down power of the meter.
   

7. Следующий важный шаг - настройка точности показаний прибора, установка поправочных коэффициентов. 
Их три - для канала 1 Ом (и ниже), канала 10 Ом (и ниже), и поправочный коэффициент для емкости.
Понадобится как минимум два прецизионных резистора (для удобства можно использовать 1 Ом и 10 Ом, но можно также и другие до 10 Ом. Главное, чтобы они были прецизионные и непроволочные (1% или лучше).
А также понадобится как минимум один конденсатор емкостью 1000 мкФ, емкости которого можно доверять (рекомендуются японские конденсаторы известных фирм - например Nichicon, Sanyo и др).
Вначале просто меряем один из резисторов (в моем случае 0,47 Ом).

7. Next important step is precision adjustments and tuning up the meter. The are 3 adjustment coefficients, one for each of channels 1 Ohms (and below), 10 Ohms (and below) and for capacitance.
At least 2 precision resistors will be needed (with precision 1% or better), they should not be of wire-wound type. For convenience, you can use 1 Ohm and 10 Ohms resistors.
But lower values also can be used.
Also at least one trust-worthy capacitor with known capacitance will be needed (I would recommend Japanese-made capacitors of well-known and established companies like Nichicon, Sanyo etc).

I will show resistor 0,47 Ohms for example. First, we measure it.

   

8. Мы предполагаем что, прибор показывает величину немного меньше чем должно быть (для этого и нужны прецизионные резисторы, которым можно доверять). В данном случае нам надо подогнать показания для канала 1 Ом (и меньше).
Для этого (без подключенного к щупам резистора) выключаем прибор.
И затем включаем его с зажатой кнопкой "Set" (S1). Прибор входит в режим установки поправочных коэффициентов, перебор которых происходит при повторном нажатии на кнопку Set (по кругу). По умолчанию коэффициенты установлены в 1.000 , увеличить или уменьшить их можно кнопками "+" и "-" (S2 и S3).
В данном случае нам надо увеличить показания прибора, значит надо увеличить коэффициент для канала 1 Ом. После чего выключаем прибор.

8. We assume the meter is showing value less than it should be (that's why we need precision resistors we can trust).
So, disconnect the resistor and turn off the meter.
Then, turn on the meter back while pressing and holding button "Set" (S1). The meter will enter settings for calibration coefficients.
The are 3 of them, one for each channels - 1 Ohm (or less), 10 Ohm (or less), and the capacitance. By pressing again button "Set" you can switch between channels, and change the value by using buttons "+" (S2) or "-" (S3).
By default, all coefficients are set to 1.000
In case of resistor shown on previous picture, we should slightly increase the value for coefficient in channel 1 Ohm. After correction, shut down the meter.

   

9. Повторно проверяем тот же резистор, теперь прибор показывает нужное значение.

Важно! Если прибор очень сильно занижает (или завышает) показания (больше чем на 150%), значит TL431a неисправна или неподходящего типа (рекомендуется изделия фирмы Texas Instruments (TI). С другими фирмами могут быть проблемы, как повезет.
Типичное отклонение (до калибровки, при использовании исправных деталей) обычно не более 20%.

9. Testing the same resistor again, now the meter shows correct value.

Very important! If the meter (before calibration) shows very low or very high value of the testing resistor (more than 150% discrepancy), most likely your TL431A is not good enough and needs to be replaced. TL431 from Texas Instruments company is recommended, with others it's like a lottery, you may be lucky the some brands, and you maybe not. Typically discrepancy (before calibration) is below 20%. Beware of fakes!

   

Файлы вложений

.rar   GoESR_FAQ.rar (Размер: 43.71 KB / Загрузок: 30)

.zip   new_go_esr_937.zip (Размер: 443.89 KB / Загрузок: 29)
#3
10. Если немного промахнулись, не страшно, можно всегда вернуться к поправочным коэффициентам и поправить показания снова.
Аналогично поправку вносим в канал 10 Ом, только для этого нужно мерять резистор больше 1 Ом (до 10 Ом).
Маленький совет - никогда не доверяйте показаниям только одного резистора, даже самый точный резистор может иметь отклонение как в плюс, так и в минус.
Тоже самое касается и конденсаторов.

10. If you missed with calibration, not a big problem, you can always go back and adjust the coefficient again till you get what you want.
The same way do the calibration for channel 10 Ohms, just use precision resistor of value above 1 Ohm (10 Ohm max).
Just a small advise - never trust measurement of one only resistor, as even the most precise resistor can have error in both ways (plus and minus). Same applies to capacitors.

   

11. И наконец, последняя настройка коэффициента для емкости конденсаторов Cx.
Как я уже сказал ранее, используйте для калибровки качественные конденсаторы.
Примечание: в подправленой версии прошивки добавится еще один коэффициент - для мелких конденсаторов меньше 10 мкФ.

11. And finally, last adjustment coefficient is for capacitance (Cx). As I said before, use only quality capacitors for calibration.

Note: in latest (edited) version of firmware, there is an extra coefficient for small value capacitors (below 10uF).
   

Замечания по деталям, критичные детали и на что обратить внимание.

1. В моей версии платы отсутствует разъем для внутрисхемного программирования процессора, поскольку он нужен только один раз, нет смысла усложнять плату. А у меня программатор PICKit2 и есть ZIF сокет, процессор программируется вне платы (в самом программаторе). Если программатор другой, то возможны ошибочные конфигурации (поскольку их иногда нужно вводить вручную), имейте это ввиду. При использовании PICKit2 ошибки исключены.

2. В приборе можно использовать как процессор PIC16F873 (A), так и PIC16F876 (A), но обязательно рассчитаный на работу на 20 МГц (бывают старые версии на 4 МГц).

3. Правильно собраный без ошибок прибор работает сразу, иногда даже коэффициенты менять не приходится. Типичная проблема, с какой сталкивались собирающие этот прибор  - это поддельные микросхемы TL082, и неоригинальные TL431a, которыми буквально завален китайский рынок. Можно рекомендовать поставить панельки на эти микросхемы (TL082), и использовать микросхемы других типов.
Вместо TL082 можно использовать LF353, LF412 и аналогичные с полевиками на входе. Но к сожалению, их подделывают тоже, поэтому один из выходов - использовать микросхемы с разборки б.у. аппаратуры. Микросхемы TL082 использовались в старых качественных звуковых картах и модемах от US Robotics. 

4. В качестве замены CD4066 лучше всего использовать микросхемы с наименьшим сопротивлением ключа в открытом состоянии (например 74HC4066). Проверяйте даташит.

5. TL431A рекомендуется от фирмы Texas Instruments (TI), это связано с таймингами в программе. Можно использовать и другие, но это не гарантирует 100% результат. Может повезет с экземпляром, а может и нет. TL431 используются практически во всех импульсных блоках питания, часто б.у. детали лучше чем нонейм который можно купить в магазинах. Если при калибровке по сопротивлению приходится выкручивать коэффициент больше чем 150%  - чаще всего в этом виновата TL431A, вам попался медленный экземпляр. При использовании рекомендованых типов коэффициент не вылазит за пределы 20%.

6. Конденсаторы 4300 пикофарад (C1 и C2 по авторской схеме) используются как запоминающие, и должны быть качественными, без утечек. Вместо них можно использовать 4700 пикофарад, но обязательно качественных типов - полипропилен, стирофлекс (полистирол). Не использовать керамику.
#4
И в догонку найденый в Интернете еще один вариант исполнения этого прибора на процессоре PIC16F877 . Конечно избыточный по количеству неиспользованых выводов, и сам процессор стоит дороже чем 873 или 876 процессор.
 Но если такой процессор (877) уже есть в наличии, то такой вариант имеет смысл. 
   

Файлы вложений

.zip   PCB_ESR_877.zip (Размер: 154.28 KB / Загрузок: 31)

.zip   esr_cap_877_firmware.zip (Размер: 5.42 KB / Загрузок: 28)

.pdf   ESR_CAP_877A_schematic.pdf (Размер: 47.67 KB / Загрузок: 37)