Testeur de condensateurs électrolytiques.

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Intro

Ce projet, particulièrement économique et relativement simple, va vous permettre d'évaluer facilement et rapidement la qualité et l'état de n'importe quel condensateur chimique.

Le paramètre mesuré pour cela est l'ESR (Equivalent Series Resistance).

Il existe plusieurs moyens, ou paramètres pour caractériser l'imperfection d'un condensateur; tous sont théoriquement interchangeables, mais certains sont mieux adaptés que d'autres en fonction de la technologie et de la bande de fréquence.
Ces aspects, et un peu de la théorie sous-jacente ont déjà été abordés dans un autre projet, il n'est pas utile de revenir dessus.

Il est important de comprendre que l'ESR n'est ni le module de l'impédance du condensateur à une fréquence donnée, ni l'ensemble des résistances ohmiques présentes dans le condensateur: il s'agit bien de toutes les pertes présentes dans le condensateur, mais exprimées sous la forme d'une résistance série.
C'est à dire la somme des résistances physiques (fils, contacts, électrolyte, ...) et d'une résistance virtuelle englobant les autres types de pertes.

La distinction est subtile, mais importante, nous allons voir pourquoi.

Les condensateurs chimiques sont utilisés presque exclusivement pour des applications où leur impédance en AC peut être considérée comme ~=0, typiquement couplage et découplage.
Pour évaluer la qualité d'un condensateur dans ce rôle, il faudrait donc mesurer le degré de perfection qu'il atteint en tant que court-circuit AC. A ce point de vue, des ohms sont des ohms (tant qu'il y aura des ohms!), qu'ils soient purement réels, capacitifs, ou inductifs. Il ne serait donc pas utile de faire la distinction, au contraire.

Le raisonnement semble sensé et logique, et c'est pourquoi, la majorité des appareils de mesure d'ESR (bon marché) sont en faits de simples ohmmètres alternatifs, qui mesurent l'impédance totale. Et sans doute également parce que c'est bien plus facile: on applique un courant au condensateur à tester, et on mesure la tension qui apparait à ses bornes.

On peut cependant aller plus loin, et se demander pour quelle raison ce paramètre d'ESR a été défini.
Un exemple numérique réel sera beaucoup plus parlant que toute considération théorique: prenons un condensateur de 100µF de qualité correcte à 1KHz. Une valeur typique de son ESR serait de 250 milliohm; à 1KHz, sa réactance serait de:
.........................

Le module de son impédance vaudrait .
Supposons que ce condensateur soit très sérieusement dégradé (ou de très mauvaise qualité), et que son ESR ait doublé: .
Dans ces conditions, .
L'écart, de moins de 5%, est pratiquement imperceptible: une tolérance normale, pour ce genre de condensateur serait de -20/+50% ou plus, et noierait l'écart constaté d'un rapport de plus de 1 à 10. Alors que le condensateur est en fait pratiquement hors d'usage.

Cela montre clairement qu'il est nécéssaire de disposer d'un paramètre plus adapté que |Z| pour évaluer l'état de santé d'un chimique, raison pour laquelle l'ESR a été introduite.
On pourrait objecter que l'ESR ne tient pas compte de l'inductance série, qui a également le potentiel de dégrader les performances d'un condensateur de découplage. Mais en pratique, c'est superflu: il y a plus de 20 ans que plus aucun condensateur inductif n'est fabriqué: sur ce plan, les condensateurs actuels sont très proches de la perfection, avec une inductance qui se résume à la longueur que doivent parcourir les connexions pour traverser le circuit imprimé puis le joint d'étanchéité.
Ce point a été clairement confirmé dans cette étude. L'inductance sera donc presque exclusivement liée à la construction (radiale ou axiale) et aux dimensions, et il n'est pas utile de s'en encombrer.

Il reste la valeur elle-même: à ESR égale, un condensateur de plus forte valeur découplera plus efficacement. Il faudrait pouvoir en tenir compte.
En réalité, elle sera incorporée de manière implicite dans l'ESR:
pour une fabrication donnée, celle-ci est liée directement à la valeur: dans la série, le modèle 220µF fera à peu près la moitié du 100µF.
Et un 100µF dont la tolérance est de 50% supérieure à la valeur nominale sera 1.5x moins résistif qu'un autre exemplaire ayant pile la valeur nominale.
L'ESR est donc bien la seule chose à connaître pour caractériser un condensateur chimique. C'est valable aussi bien pour la qualité initiale: formulation de l'électrolyte, construction interne, qualité des matériaux, que pour l'état de dégradation dans lequel il se trouve: perte ou altération de l'électrolyte, intégrité des électrodes.

Présentation du testeur:
C'est un milliohmmètre vectoriel à connection Kelvin permanente, pouvant travailler à trois fréquences fixes: 100Hz, 1KHz et 10KHz.
Il a un total de 6 gammes, regroupées en deux sous-gammes, couvrant la plage de 20 milliohm à 2 Kiloohm, avec une résolution maximale de 10µohms.
Il peut mesurer l'ESR de condensateurs compris entre 0.1µF et l'infini, et applique une tension de polarisation DC de 2.5V.
Il indique également s'il y a une anomalie, condensateur ouvert ou en court-circuit, ou ayant un courant de fuite trop élevé, ainsi que le choix inapproprié d'une échelle.
L'alimentation se fait par pile. La consommation de base est ~5mA, et un indicateur de batterie faible est prévu.

On peut discuter de la pertinence de ces choix:

-La connection Kelvin: sur les 6 gammes, 5 nécéssitent d'être en 4 fils pour garantir une bonne précision. Dans ces conditions, il est plus simple de le laisser en permanence dans ce mode.

-Les fréquences: 100Hz correspond à l'ondulation vue par un condensateur de filtrage et beaucoup de caractéristiques pour ce genre de condensateurs sont spécifiées à cette fréquence.
1KHz est une fréquence "généraliste", également utilisée dans les datasheets. 10KHz est une fréquence plus élevée, permettant de voir l'évolution du comportement lorsqu'on monte en fréquence. Pour être complet, il eût été souhaitable d'avoir également une valeur encore plus élevée, 50 ou 100KHz par exemple. Cela aurait malheureusement nécéssité de sérieuses complications supplémentaires, et des circuits plus performants, donc plus coûteux et moins facilement disponibles: cette version n'utilise en tout et pour tout que 4 circuits intégrés courants et bon marché. En pratique heureusement, l'ESR n'évolue plus beaucoup au-dessus de 20KHz, et à 10KHz, on a déjà une très bonne idée de ce qu'il se passe.

-Les gammes: 20milliohms peut sembler très bas, et 2Kiloohms très haut. Mais les condensateurs de fortes valeurs et faible ESR actuels tournent autour du milliohm. L'échelle 20milliohm et sa résolution de 10µohms n'est donc pas un luxe. D'autre part, un condensateur de moins de 1µF d'une qualité banale pourra facilement dépasser le kiloohm à 100Hz. Là non plus, ce n'est pas du luxe.

-La limite inférieure de 100nF: il est vrai qu'il existe quelques rares exemples de condensateurs polarisés de moins de 100nF, mais ils restent des exceptions, et seront testables à 1KHz et plus, à défaut de l'être à 100Hz.

Après cette introduction, nous commencerons à examiner le schéma, que voici déjà:

A suivre.....
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Pour se guider dans l'analyse du schéma, on peut se référer au schéma-bloc.


Le maître oscillateur

Il est basé sur un CD4047. Il a l'avantage d'être assez stable et prévisible, et de délivrer un carré parfaitement symétrique. La sélection de fréquence se fait en commutant les résistances; aucun étalonnage n'est prévu, la valeur exacte de la fréquence n'ayant qu'une importance mineure: l'ESR ne varie que faiblement en fonction de F.

Le signal de sortie est bufferisé par deux transistors fonctionnant en saturation, de manière à avoir un créneau d'amplitude bien définie, presque égale à la tension d'alim.
Ce créneau est appliqué au condensateur à tester via des résistances commutables. Ce sont elles qui vont imposer le courant de test au condensateur à mesurer.

Deux remarques à ce stade:
-Le signal de test n'est pas sinusoidal.
-L'attaque par une résistance n'approxime que grossièrement un courant constant (quand R>>|Zc|).
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• Le fait d'utiliser un carré n'est pas strictement équivalent à une mesure en sinus; cependant le traitement subséquent du signal et le fait, déjà mentionné, que l'ESR ne varie que faiblement en fonction de la fréquence rendent la différence tout à fait négligeable (les harmoniques d'un carré décroissent en fonction de leur ordre).
  Il s'agit ici d'un appareil classe "atelier", guère plus précis que quelques %, et une déviation aussi mineure est tout à fait tolérable.

• Approximer une source de courant par une résistance va avoir pour effet d'inclure cette résistance dans les pertes parallèles Rp, qui après transformation parallèle/série vont venir augmenter la résistance série apparente (oui, c'est un paradoxe auquel il faut s'habituer: quand on met une résistance en parallèle avec le condensateur, on augmente sa résistance série).
  Si l'impédance du condensateur est suffisamment faible (valeur élevée et fréquence élevée), l'erreur peut être négligée, mais ici c'est un vrai appareil vectoriel, et la tension globale aux bornes du condensateur peut être près de 100x plus élevée que celle générée à fond d'échelle par l'ESR: condensateurs de faible valeur mesurés à basse fréquence p.ex.
  Dans ces conditions, la résistance parasite ne peut plus du tout être négligée.

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L'étage suivant va se charger, entre autres, de traiter ce problème.

C'est à la base un ampli non-inverseur de gain +2, qui évite de charger encore plus le condensateur mesuré. On remarque au passage la connection 4 fils, avec drive et sense nettement séparés.
L'astuce est de reboucler la sortie vers l'entrée, par l'intermédiaire de résistances égales à celle d'attaque. Cela permet à cet étage de jouer le rôle de "negistor", qui rend R9 à R11 négatives.
Comme elles ont la même valeur que celles d'attaque, leur mise en parallèle donne l': mission accomplie.

Toute cette circuiterie tordue n'a au fond qu'un seul but: émuler une source de courant.
L'arrangement semble sorti tout droit des labos du SHIT (SHaddok Institute of Technology): pourquoi ne pas faire directement une attaque en courant, au lieu de créer un circuit imparfait, dont le comportement est corrigé ensuite par une "verrue" rajoutée?

Mais, comme nous allons le voir, le bon sens n'est pas toujours le meilleur des guides, et les solutions les plus contre-intuitives sont parfois les meilleures:
Une source de courant nécéssite un AOP, et pour avoir une sortance suffisante, deux transistors en collecteur commun. Il faut donc non seulement un AOP de plus (puisqu'il est toujours nécéssaire de prélever le signal en haute impédance), mais on perd en dynamique: la sortie d'AOP n'est pas rail-to-rail, et on perd encore deux Vbe supplémentaires.
Avec le circuit retenu, on est pratiquement rail-to-rail, grâce aux transistors, et le buffer/negistor n'a aucun mal à attaquer directement R9 à R11, puisqu'il n'a à fournir qu'un signal de correction: le gros du travail étant fait par Q1 et Q2.

Il y a encore autre chose à considérer: une source de courant débitant sur un condensateur est un intégrateur, et sans mesures particulières, il finira par dériver vers l'une ou l'autre butée; il faut donc un système qui va contrôler le niveau DC moyen, mais ce n'est pas possible sans altérer les performances de la source de courant.
Avec le negistor, il suffit d'inclure C4 et C5 dans la boucle de correction, pour couper le DC sans altérer de manière catastrophique la stabilité et les performances: on crée une résonance parasite, mais d'importance relativement mineure puisqu'elle ne concerne que la correction.

Quand on fait le bilan, on constate que le circuit shaddok est plus performant, plus stable statiquement et dynamiquement, offre une meilleure dynamique et nécéssite moins de composants qu'une solution plus orthodoxe. Il faut se méfier des apparences et des idées toutes faites.

Ampli principal
Après le buffer, le signal récupéré est traité par l'ampli, de gain x1, x10 ou x100 en fonction de la gamme. Rien de bien exceptionnel à ce niveau, on note juste la présence de circuits correcteurs de phase, C7/R20 et C9/R24, nécéssaires pour fonctionner à 10KHz.

Le signal de sortie est traité par un démodulateur synchrone, et il est aussi surveillé par un discriminateur à fenêtre, qui contrôle qu'il reste toujours dans des limites acceptables pour les amplis.
Cette méthode a été choisie plutot que des détecteurs de niveaux, à cause de la complexité des conditions qui peuvent causer une saturation: c'est la combinaison des amplitudes des parties réactives et capacitives augmentées éventuellement d'un niveau DC provoqué par les courants de fuite.
Dès qu'un dépassement est détecté, même très brièvement et indépendamment du signe, le condensateur C17 se charge et garde D15 allumée par l'intermédiaire de Q4.

Le démodulateur synchrone est une simple section de CD4053, commandée par le créneau de base. Nous analyserons son fonctionnement au prochain épisode.

A suivre.....

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Démodulateur synchrone

Pour comprendre le fonctionnement du détecteur synchrone, voyons à quels signaux il sera confronté: ChemTheory1.

Trois situations sont représentées:

• La première est le cas d'un condensateur idéal: la source de courant en carrés alimente directement le condensateur, et génère des triangles parfaits (en vert).
• Si une résistance (l'ESR p.ex.) est mise en série, une fraction du créneau se retrouve inchangée dans le triangle (magenta).
• Enfin, si une resistance est mise en parallèle (R_P, pertes diélectriques), le courant de charge va dépendre de la tension, et on obtient des segments d'exponentielles (en rouge).

Il est clair, que pour le triangle pur, la valeur moyenne durant la période d'échantillonnage (dans l'exemple, la positive, entre les limites blanches) vaut exactement celle de la forme d'onde globale (matérialisée par un pointillé au centre): les aires hachurées cyan et jaunes sont égales.

Durant cette même période, la forme d'onde magenta est visiblement translatée vers le haut: elle est à tout moment supérieure à la verte, et sa moyenne sera positive. Pour l'alternance négative suivante c'est le contraire, et la moyenne sera négative.

Pour la trace rouge, les choses sont un peu plus subtiles: l'amplitude globale a diminué, mais on remarque cependant qu'elle reste au-dessus du triangle vert la majorité du temps, et ce n'est que vers la fin qu'elle repasse brièvement en-dessous: le bilan global sera positif pour l'alternance positive, et négatif pour la négative.

Le CD4053 aiguille alternativement le signal de chaque polarité vers l'entrée correspondante de l'amplificateur différentiel/moyenneur U4. Le condensateur de liaison C11 permet d'éliminer la plus grande partie du mode commun, qui exigerait une grande précision des résistances R27 R28.
La charge acquise par C11 lors d'une alternance est compensée à la suivante.

En résumé, le démodulateur synchrone va convertir tous les types de pertes en un signal commun, dont la moyenne est réprésentative d'une résistance série équivalente, tout en ignorant la tension purement capacitive:
En effet, tout ce qui précède est valable que l'amplitude du triangle soit nulle, ou égale à une valeur quelconque. La seule limite est la saturation des circuits, c'est pourquoi il est nécéssaire d'avoir un circuit de surveillance:

• U5 et U6 forment un comparateur à fenêtre, qui réagit si la tension s'approche à moins de ~0.6V des rails d'alimentation.

La sortie de U4 est corrigée en amplitude et en offset avant d'être envoyée vers l'afficheur. Le réglage d'offset, par Aj1 et R30 a aussi pour effet de tirer faiblement la sortie de U4 en négatif, ce qui lui permet d'aller confortablement jusqu'à 0, et même quelques mV en négatif.

Le module d'affichage est alimenté par un convertisseur classique à sortie flottante, construit autour du créneau principal et de son complément, synthétisé par les sections restantes de 4053.

L'alimentation générale des circuits (à l'exception du TLC274 et du LM393) est assurée par un LM2931, un LDO de 5V. La différence entre son entrée et sa sortie est surveillée par Q3, qui allume une LED d'alarme lorsqu'elle descend sous ~1V, signe que la pile est proche de la fin.

A suivre.....

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Lors de l'analyse, certaines choses allant de soi ont été passées sous silence; d'autres méritent sans doute un mot d'explication:
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• Les combinaisons de résistances fixant la fréquence du CD4047 ne sont pas dans un rapport de 10: pour 10KHz, les délais parasites réduisent la fréquence, cet effet est ainsi compensé.
• Idem pour les résistances fixant le courant de mesure: ici, c'est la résistance de saturation de Q1 et Q2 qui est compensée par R8.
• Il y a des diodes un peu partout, certaines ont un rôle évident et les autres (D5 à D10) permettent de limiter l'excursion de tension en cas de dépassement, ou quand aucun condensateur n'est branché, ou au contraire si on court-circuite de manière fortuite les cordons de test.
  Le circuit est alimenté par pile, sans tensions symétriques, ce qui implique de polariser les circuits analogiques vers 2.5V (une "masse du pauvre", créée par R15, R16 et C6) et de transmettre le signal par des condensateurs de couplage.
  En cas de "perturbation", ou lors de la mise sous tension, ces condensateurs acquièrent une charge largement hors-limites, et il faut un certain temps (et même un temps certain) avant que tout se stabilise et qu'on obtienne une lecture exploitable.
  Pour limiter ces inconvénients, les "butées" à diodes évitent que les tensions n'aillent se perdre trop loin dans un sens ou l'autre, ce qui accélère fortement la stabilisation.
  Il faut quand même une grosse quinzaine de secondes à la mise sous tension pour que l'appareil soit fonctionnel, mais ça ne devrait pas rebuter les utilisateurs de Windows et autres (ou les fanas de tubes), et ensuite il faut environ 5s pour chaque nouvelle lecture, ce qui n'est pas très rapide, mais pas excessif non plus.
• Dernier point à éclaircir: C23, marqué "gimmick": c'est un condensateur de faible valeur, de l'ordre du pF constitué par exemple d'un tronçon de mini-coax ("machin" gris sur la photo), ou autre bidouille similaire.
  Il est ainsi ajustable grossièrement "à la pince": on le raccourcit progressivement jusqu'à avoir la valeur correcte.

Ce qui fournit une transition idéale vers le prochain paragraphe:

La procédure de réglage.
Le zéro
-Sélectionner 100Hz, 2000 ohm. Connecter un condensateur de 470µF en bon état, et laisser se stabiliser (pour que la charge aille plus vite, passer une ou deux secondes en gamme millohms, puis revenir en ohms).
Quand le témoin OFL est éteint, et que la lecture est stable, ajuster le zéro pour lire 000 à l'affichage.
-Passer la fréquence à 10KHz, et ajuster le "gimmick" progressivement pour arriver à 000 (commencer avec 2.5cm, qui devrait donner une lecture nettement négative).
Le gain
-Toujours avec le même condensateur, à 1KHz et 20 ohm, noter la lecture (normalement une fraction d'ohm). Mettre une résistance de 10 ohm 1% en série, et régler le span pour lire 10 + la valeur notée précédemment.
C'est tout. On peut vérifier que la calibration est correcte en passant en gamme 2 ohm, et en ajoutant une résistance de 1 ohm en série.

A suivre......

[A voir en vidéo sur Futura]

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Construction:
Elle n'appelle pas de commentaires particuliers, il n'y a pas de point critique à signaler, et une construction normale suivant les bonnes règles élémentaires doit suffire.
Idem pour les composants qui peuvent, sans inconvénient, être de qualité ordinaire.

Il ne faut pas oublier d'implémenter le "4 fils", notamment dans la masse qui déssert C6, C8, C10 et le démodulateur.
Pour les terminaux de test, il n'est pas nécéssaire d'utiliser de vraies pinces 4 fils avec pivot isolé: des croco normales, avec les fils soudés directement sur chaque mâchoire donnent entière satisfaction (voir http://forums.futura-sciences.com/at...-4wdetailoejpg et http://forums.futura-sciences.com/at...re-4wclipoejpg).

Pour le câblage des pinces vers l'appareil, il ne faut pas faire comme moi: comme on le voit sur la photo, le boîtier comporte deux trous, desquels sort chaque paire de fils.
Cette configuration semble assez logique, mais elle n'est pas bonne!

Comme les fils "drive" et "sense" suivent des chemins identiques, le courant du "drive" induit une petite tension dans le fil "sense", par inductance mutuelle. Cette tension parasite a pour résultat de dégrader le bénéfice du 4 fils.
Ce n'est sensible qu'à haute fréquence, 10KHz, et pour la gamme 20 milliohm: une résistance parasite de ~3 milliohm est ajoutée en offset.

Lors du design et de la construction, c'est quelque chose qui traînait dans mon esprit: j'étais tout à fait conscient qu'un tel effet pouvait se manifester, mais je ne l'ai pas chiffré, et je n'ai pas pris de mesure particulière pour le combattre.

Erreur!

Lors des tests et contrôles finaux, dans le boîtier, j'ai réalisé qu'il y avait un souci.
Problème, les trous étaient faits dans la face avant, et il n'y avait plus de moyen élégant de revenir en arrière.
Par contre, le remède est simple: il suffit que sur la plus grande partie du trajet, tous les 4 fils suivent un chemin similaire, et l'induction des deux "drive" se compensera. Cela implique d'utiliser un câble à 4 conducteurs, en nappe ou rond, peu importe.

Utilisation:
L'appareil est conçu pour mesurer les condensateurs hors-circuit. Il n'est pas impossible de faire des mesures en circuit, mais il faut que l'environnement s'y prête: il ne faut pas oublier qu'une tension de polarisation de 2.5V est appliquée, et si les circuits périphériques consomment de trop, la mesure sera impossible et la LED "OFL" s'allumera.

D'autre part, même si la mesure est possible, il faut être conscient que tout ce qui est en parallèle sera interprété comme perte supplémentaire, et converti en résistance série: contrairement à un ohmmètre normal, l'ajout d'une résistance parallèle augmente la résistance globale. En cas de condensateur douteux (ESR trop élevée), on peut toujours le déssouder pour le mesurer hors circuit.

Notons qu'une petite modification du circuit d'entrée permettrait facilement de faire des mesures en circuit, sans polarisation appliquée. Je n'ai pas retenu cette option, car il est plus sain d'appliquer une polarisation du bon signe, surtout pour des tantales et des OSCONs, et aussi parce qu'on n'est jamais sûr de ce que comporte le circuit, et seule une mesure hors circuit est fiable à 100%.
Mais si quelqu'un est intéréssé, je décrirai cette variante.

Il faut prendre soin de décharger au préalable les condensateurs à mesurer: il y a des protections, mais elles sont minimales, et s'il peut tolérér jusqu'à une vingtaine de volts, un condensateur chargé à 300V l'enverra immédiatement au paradis des appareils de mesure......

Interprétation des résultats:
Si la LED OFL reste allumée après branchement du C.U.T., cela peut signifier un certain nombre de choses:

• Le condensateur est coupé, et "n'existe plus" pour le testeur.
• Le condensateur est en court-circuit, ou présente une fuite trop élevée par rapport à la résistance d'injection, de 180 ohm ou 180 Kohm. Si on mesure de fortes valeurs dans la gamme "Ohm", on peut brièvement passer en "milli" pour accélérer la charge.
• L'échelle est inadaptée (trop basse). Cela ne signifie pas nécéssairement que l'ESR est trop forte: si la réactance du condensateur est trop forte, la tension sera trop élévée et les circuits satureront, même si l'ESR est faible; il faut dans ce cas choisir une gamme plus élevée. Idem évidemment si c'est le LCD qui affiche un dépassement.

A suivre.......

[Tropique]

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Les valeurs d'ESR
Pour la valeur d'ESR proprement dite, il faut un peu d'habitude pour se familiariser avec les ordres de grandeur.
Ce n'est pas comme la valeur nominale, qui fournit un repère clair et immédiatement interprétable.
Mais L'ESR est un bien meilleur indicateur que la valeur, qui ne commence à baisser que lorsque le composant est complètement déterioré: à ce stade, l'ESR est déjà multipliée par 10 ou plus.

Si on tombe sur des valeurs ridiculement élevées, on sait immédiatement que le condensateur est hors d'usage, mais dans les cas "plausibles", le mieux est de comparer avec un exemplaire similaire, mais neuf.

A titre indicatif, voici des valeurs moyennes typiques rencontrées sur des condensateurs d'usage général (pas des low-ESR donc), radiaux, en bon état, à 1KHz et 25°C ambiant:

0.1µF      42ohm
0.47µF     11ohm
1µF        5.6ohm
2.2µF      3.5ohm
4.7µF      2.5ohm
10µF       1.6ohm
22µF       1.0ohm
47µF       550millohm
100µF      300milliohm
220µF      160millohm
470µF      100milliohm
1000µF     75milliohm
2200µF     45milliohm
4700µF     30milliohm
10000µF    20milliohm

J'insiste sur le fait que ce guide est indicatif: selon la tension de service, le fabricant, on trouvera des variations plus ou moins importantes (voir également les datasheets).

Les modèles axiaux seront normalement un peu plus haut, et les low-ESR ou OSCON peuvent être énormément plus bas: à titre d'exemple, le 220µF ne fait 45milliohm en OSCON, contre 160 en standard.
D'autre part, l'ESR est très sensible à la température: elle augmente très vite aux basses températures.
L'ESR varie également en fonction de la fréquence: elle diminue à fréquence plus élevée, mais on est loin de la proportionnalité directe, c'est beaucoup plus modeste.

Attention, lors de la mesure, il faut mettre les pinces au ras du boitier du condensateur: la longueur des fils suffit déjà à introduire quelques milliohms, qui ont leur importance pour un condensateur low-ESR.

Autres utilisations:
Bien que l'appareil soit spécifiquement étudié pour les condensateurs chimiques, il a une discrimination vectorielle suffisante pour extraire les pertes de condensateurs non-polarisés, comme le papier métallisé ou le mylar. Il ne faut pas en attendre une bonne résolution ou précision absolue, ce n'est de toutes manières qu'un modeste outil d'atelier, mais il permet de distinguer les diélectriques et de donner une estimation grossière des pertes. Il permet en tous cas de faire des comparaisons valables.

Par exemple:
Un condensateur au mylar normal, de 100nF, ayant un de 0.0045, aurait à 1KHz une ESR de 0.0045 x 1600 = 7.2 ohm (1600 ohm est la réactance du condensateur à 1KHz.
Si on trouve une valeur sensiblement plus élevée, le condensateur a vraisemblablement un problème, si cette valeur est 4x plus faible, c'est un polycarbonate, et si c'est plus bas, c'est un polypropylène ou polystyrène.
A ce stade, seule l'information sur la nature du diélectrique est utilisable, la valeur exacte indiquée n'importe pas.

Il peut aussi, à l'occasion, servir de micro ohmmètre d'appoint (grossier): il suffit d'insérer un condensateur de forte valeur en série avec la résistance à mesurer, et de déduire du résultat la résistance propre du condensateur.

Fin (?)

[sergius]

bonsoir
merci de m'avoir répondu avec toute une théorie presque imbatable
mais je voulais simplement faire remarquer par ma toute gentillesse que ce n'est pas l'appareil que vous parlez que nous disposons.l'appareil que nous avons est un appareil tout simple. Pour l'étalonnage, il a fallu simplement faire toucher les 2 pointes de touches et a l'aide d'un potar faire le "zéro" ensuite une resistance de 10 kilohm entre les touches et indication de 10kilohm sur le digit a l'aide d'un autre potar et l'étalonnage était fini.
voilà merci encore
si vous avez une méthode plus simple merci de nous la transmettre
A+

[Tropique]

Ce que je voulais dire, c'est que l'appareil ESR1 mesure tout sauf l'ESR....

Ce qui n'enlève rien à sa valeur ou à son utilité en tant qu'aide au dépannage.

Il appartient à la catégorie décrite au début de ce projet:

Le raisonnement semble sensé et logique, et c'est pourquoi, la majorité des appareils de mesure d'ESR (bon marché) sont en faits de simples ohmmètres alternatifs, qui mesurent l'impédance totale. Et sans doute également parce que c'est bien plus facile: on applique un courant au condensateur à tester, et on mesure la tension qui apparait à ses bornes.

Mais en dépit des inconvénients que j'ai signalés dans l'autre discussion, le ESR1 donne certainement des indications plus fiables qu'un simple capacimètre sur la santé d'un électrolytique. Et ces inconvénients sont partiellement éliminés si le condensateur est déssoudé, donc dans le doute, il vaut mieux déssouder.

Il faut noter que contrairement aux apparences, le projet ci-dessus n'est pas plus compliqué que le ESR1, il est même sensiblement plus simple.

Malgré ça, il a une étendue de mesure 10⁶ fois plus grande, 3 fréquences de mesure, et surtout, il mesure vraiment l'ESR, indépendamment de la valeur ou des autres paramètres.
Cela a de l'importance, parce qu'un condensateur neuf OSCON de haut de gamme de 1µF sera considéré comme défectueux par l'ESR1, alors qu'un 4700µF au bout du rouleau sortira comme excellent.

Mais j'insiste une fois de plus, même avec ses limitations, l'ESR1 reste supérieur à un simple capacimètre.

[sergius]

bonjour
merci de me répondre si théoriquement mais nous travaillons beaucoup en pratique et comme je vous l'ai signalé plus haut ,ns recherchonc actuce(s) de dépannage rapide
comme pour les transpars,on controle directement avec le multimétre pour certains mais on pourrais aussi bien dessouder et controler au transistormétre que ns disposons


amitiés sur ce site

A+

[Tropique]

Je reviens sur ce testeur, pour proposer la version 1.2:

Cette variante effectue la mesure sans appliquer de tension DC de polarisation au condensateur testé.
Cela présente l'avantage de permettre de tester "en circuit" la plupart des condensateurs.
Cette version est donc similaire à beaucoup d'appareils de test du marché, tel le ESR1.

Cette variante n'a pas été proposée d'emblée, pour un certain nombre de raisons, qui ont déjà été exposées, et sur lesquelles je vais revenir brièvement:

D'une part, il n'est pas très orthodoxe de tester des condensateurs polarisés sans polarisation, mais pour un test de courte durée, c'est encore tolérable.
Mais surtout, lorsque le condensateur est en circuit, on ne sait pas exactement ce qu'il y a autour; on n'est donc jamais sûr à 100% de ce que l'on mesure, comme si on le déssoudait.
D'autre part, si le condensateur est en court-circuit, ce qui est une panne possible sur ce type de condensateur, il apparaitra comme bon (idem si le circuit environnant est un court-circuit).

Il y a donc des avantages et des inconvénients: plus de facilité et moins de certitudes.

Quoiqu'il en soit, chacun peut maintenant faire son choix, en toute connaissance de cause.
Il y a trois composants supplémentaires à ajouter, C24, C25 et R43.
Après modification, on conserve les performances initiales, en particulier la mesure de l'esr "vraie", contrairement à la majorité des appareils du marché.
On peut même faire une commutation pour disposer des deux options simultanément: il suffit de mettre un switch en parallèle avec C24, et on peut revenir à la version "normale".

Faites votre choix!

[moi26]

Bonsoir ,
j' éssaie de réaliser le testeur de condensateurs electrolytiques car ce montage me semble tres utile vue le nombre de condos gonflés qu' on trouve ...
Je me permer donc de poser ces quelques questions en espérant que quelqu' un de brave y donnera réponse
1° rôle de C1 et C2 et de D1 et D2
2° référence des circuits intégrés U1 U2 U4 et U6
3° reference de l' afficheur LCD en vue de l' achat de celui ci

Voila d' autre questions viendront surement au fur et a mesure de la réalisation car j' aime bien comprendre le fonctionnement des montages.

Merci à celui (ou celle ) qui pourra me donner ces infos !

A +

[f6bes]

Bj rà toi et bienvenue sur FUTURA,
Un condo "gonflé " n'a pas besoin d'etre..testé.
Il est bon pour la poubelle...s'il n'est pas mort..peu s'en faut et si le test dit " BON " il passera
l'arme à gauche sans prévenir.
Donc à remplaçer sans test et ...sans état d'ame !
A+

[Tropique]

Si seuls les condos gonflés étaient défectueux, la vie serait plus facile et un tel appareil ne serait pas nécessaire. C'est malheureusement loin d'être le cas.

1° rôle de C1 et C2 et de D1 et D2

Liaison du signal carré vers les bases du push pull à transistors

2° référence des circuits intégrés U1 U2 U4 et U6

U1 à 4: TLC274. U5 à 6: LM393

3° reference de l' afficheur LCD en vue de l' achat de celui c

Le moins cher possible, alimenté en 9V, exemple: (on sait encore trouver moins cher)
http://www.selectronic.fr/module-vol...-0-a-500v.html

[moi26]

Merçi a tous pour votre acceuil sur le forum... et merci pour les reponses à mes questions !

D' apres ce que j' ai compris, l' ESR du condo testé est représentée par une tension et l' afficheur LCD est donc ... un simple voltmètre. (je pensais que s' était un afficheur LCD avec un générateur de caractère intégré et je comprenais pas comment il pouvait etre commandé...)
Voilà déja un problème résolu !

En ce qui concerne les condos du montage, doit on respecter les tensions nominales indiquées sur le schéma ( en 10v) ou peut on mettre des condos de 16V ?

Merci !

A +

[Tropique]

La tension indiquée est minimale, il n'y a pas d'inconvénient à employer une tension de service plus élevée (pas des 400V quand même).

On pourrait, si on le désire, construire cet appareil comme accessoire de multimètre. Cela permettrait d'économiser une dizaines d'€uros en afficheur et circuit d'alim, mais franchement, ça n'en vaut pas tellement la peine: ça obligerait à faire tout le temps une gymnastique mentale pour placer le point décimal au bon endroit, c'est tout de même plus facile en affichage direct. Mais c'est possible.
On peut aussi alimenter une carte d'acquisition ou un µControleur, si on veut plus que le simple résultat.

[moi26]

Merci pour la réponse!
Une autre question si vous le permettez, pourquoi alimenter le voltmètre numérique à l' aide d' un convertisseur 5V/9V et pas directement par la pile 9V svp?

Et en ce qui concerne la polarisation de 2,5v appliqué au condo à tester, pouvez vous me donner un peu plus de détail car je ne vois pas tres bien comment ces 2,5V sont appliqués au condo.Le pont diviseur R15 R16 fournissant cette tension de polarisation arrive sur C6.A moins que la tension issue du condo a tester traverse C6 et se supperpose a la tension continue ... Enfin bref, c' est pas clair donc si vous pouvez m' éclairer ...

Merci beaucoup !

A+

[Tropique]

Merci pour la réponse!
Une autre question si vous le permettez, pourquoi alimenter le voltmètre numérique à l' aide d' un convertisseur 5V/9V et pas directement par la pile 9V svp?

Les raisons sont expliquées ici:
http://forums.futura-sciences.com/pr...flottante.html

Et en ce qui concerne la polarisation de 2,5v appliqué au condo à tester, pouvez vous me donner un peu plus de détail car je ne vois pas tres bien comment ces 2,5V sont appliqués au condo.Le pont diviseur R15 R16 fournissant cette tension de polarisation arrive sur C6.A moins que la tension issue du condo a tester traverse C6 et se supperpose a la tension continue ... Enfin bref, c' est pas clair donc si vous pouvez m' éclairer ...

La valeur moyenne d'un carré de 5V vaut 2.5V

[elektrax]

Bonjour,

j'ai un probleme de comprehension schematique a propos du label "PHI", j'en vois 4 : sortie du pushpull collecteurs q1 et q2 qui va a la commande de 2 switch du 4053 qui sont en // : alim du voltmetre, les communs de ces 2 switch sont connectés a "phi" également : borne de R40 ? la commande du 3 eme switch >"PHI" et a une "pin" du condo "gimmick"

merci

[Tropique]

En fait, il y a des PHI et des /PHI, mais en fonction de la résolution de ton écran et de la manière dont le forum affiche le preview de l'image, le " / " peut sembler disparaitre.
Il faut sans doute que tu affiches l'image en plein écran ou sur une fenêtre séparée, ou que tu la copies dans Paint ou similaire.

Avec l'ancienne version du forum, ce problème n'apparaissait pas.

Ci-dessous, un zoom sur les parties en question (j'espère l'avoir fait assez grand pour que le forum ne cache pas les /) :

[elektrax]

merci beaucoup, c'est tout a fait clair. En impression feuille A4 mode paysage du schéma entier le / n'apparait pas non plus chez moi.

[Tom100]

Bonjour.
Serait-il possible d'obtenir la liste du matériel?
Merci d'avance.

[Tropique]

Bienvenue chez nous,

Je n'ai pas créé de BOM pour ce projet.

Si tu en fais une, poste la sur le forum: je pourrai la vérifier, et tout le monde en bénéficiera.

[Tom100]

Bom = liste de matos?
Justement si je la demande c'est que je ne la possède pas!

[Tropique]

Ben oui, ça me parait évident. Mais ce n'est pas difficile à faire, il suffit de prendre une à une les références du schéma et les reporter sur une liste, il ne faut pas de grandes compétences pour ça, juste de l'application, de la méthode et de la patience, toutes choses que je ne possède qu'en très petites quantités et que par conséquent je ménage....

[Tom100]

Ok.
Si je parviens à réaliser cet appareil je créerai la liste en question.
Mais avant pourrais tu m'indiquer si un condensateur ajustable de 2 à 20 pF pourrait remplacer le Gimmick C23 ?
Merci.

[Tropique]

Ok.
Si je parviens à réaliser cet appareil je créerai la liste en question.
Mais avant pourrais tu m'indiquer si un condensateur ajustable de 2 à 20 pF pourrait remplacer le Gimmick C23 ?

Probablement que non: ça dépend de la réalisation, des capas et déphasages parasites, mais déjà 2pF risquent d'être trop élevés. Les condos ajustables de moins d'un pF ne sont pas courants, raison pour laquelle j'ai choisi une option "informelle".
Il existe des condos céramiques à piston de très faible valeur, c'est la version "luxe" du gimmick, mais cela risque d'être difficile à sourcer pour la plupart.
Quelques cm de deux conducteurs pris d'une limande sont à la portée de tout le monde, le seul inconvénient est que l'ajustement est unidirectionnel: on ne sait pas revenir en arrière si on a été trop loin.

[Tom100]

Quelle est la longueur maximale admissible de la nappe 4 fils alimentant les deux pinces croco?
Merci.

[Tropique]

Quelle est la longueur maximale admissible de la nappe 4 fils alimentant les deux pinces croco?
Merci.

Si on tient compte des remarques du #5, on peut probablement aller à plusieurs dizaines de cm (à vérifier quand même).

Si on fait la même erreur que moi (les deux + et les deux - groupés), la longueur telle qu'elle est montrée sur mon proto est déjà excessive, puisqu'il y a déjà un impact sur la gamme la plus basse à 10KHz.

[Tom100]

Bonjour,
Les résistances r28 et r27 (43 kilo ohms) sont elles des résistances 1% ?
Sinon des résistances de 47 Kilo 5 % ohms conviendraient elles?
Concernant D9 et D10 pouvez vous confirmer qu'elles sont représentées dans le bon sens sur le schéma?
Merci pour vos réponses.

[Tropique]

Bonjour,
Les résistances r28 et r27 (43 kilo ohms) sont elles des résistances 1% ?

De préférence. Il me semble avoir précisé que par défaut, toutes les résistances étaient à 1%.

Sinon des résistances de 47 Kilo 5 % ohms conviendraient elles?

Cela va augmenter le gain du détecteur synchrone, et si elles sont inégales, le déséquilibrer. Le réglage de span va se trouver proche de la butée, ou au delà. Il faudrait passer R29 à 430K pour compenser, ou agir sur le réglage du module millivoltmètre, s'il en possède un.

Concernant D9 et D10 pouvez vous confirmer qu'elles sont représentées dans le bon sens sur le schéma?

Oui