Elko-Prüfgerät

      Elko-Prüfgerät

      Hallo zusammen,

      schon vor etlichen Jahren habe ich mir das auf dieser Homepage

      ludens.cl/Electron/esr/esr.html

      vorgestellte Gerät aufgebaut. Es misst zwar nicht den ESR, sondern den Scheinwiderstand eines Kondensators für den geräteintern erzeugten 50-kHz-Wechselstrom, aber hilfreich ist es trotzdem. Es ist aus meiner Sicht auch den üblichen mikrocontrollergesteuerten Komponententestern vorzuziehen, da die Messung schnell vonstatten geht, meist bei noch eingebauten Kondensatoren möglich ist und der Zeigerausschlag deutlicher einen Defekt anzeigt als ein klein eingetragener Zahlenwert auf einem winzigen Display.

      Der Anlass für den Post ist mein heutiger Griff in die Bastelkiste alter Elkos. Drei rote Roedersteine (ich heb sie auf, wenn sie keine Risse aufweisen), 47 µF, 16V wollte ich weiterverwenden. Kapazität: unauffällig, Reststrom: nach ein paar Minuten Nennspannung im Bereich von wenigen µA. Zur Sicherheit führte ich noch den Scheinwiderstandstest durch. Hier zeigten zwei der Kondensatoren Werte von weniger als 1 Ohm, der auffällige lag bei ca. 5 Ohm. Er hätte damit sicher auch noch seinen Zweck erfüllt, aber sicher nicht allzu lange. Eine genauere Inspektion mit der Lupe zeigte denn auch zwei erste Risse in Kappennähe im Bakelit.

      Insbesondere wenn man mehrere Kondensatoren gleichen Typs (Kapazität, Hersteller, Spannungsklasse) vergleichen kann, findet man sehr gut Ausreißer. Aber auch so, im Bereich von 0,47 µF bis ca. 220 µF hat man schnell den Dreh raus, was gut ist und was grenzwertig.

      Viele Grüße,
      Christian
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      Gute und schnelle Prüfmethode!

      Wie Du schriebst, taugt die auch häufig, wenn sich der Elko in der Schaltung befindet.
      Häufig ist es ja so, daß grenzwertige Elkos eine einfache Kapazitätsmessung noch bestehen.
      Ich prüfe sehr gern Elkos mit einem HAMEG-Komponententester, ebenfalls in der Schaltung.
      Auf dem Schirm sieht man dann eine Lissajous-Figur, Ellipse.
      Steht die Ellipse schräg, weiß man, es ist ein ohmscher Widerstand vorhanden.
      Haken, es können auch Widerstände (Bauteil) in der Schaltung sein.
      Dann lötet man halt ein Bein frei und prüft nochmals, gegebenenfalls Vergleichsmessung.

      Andreas
      Was bedeutet DL2JAS? Amateurfunk, www.dl2jas.com
      Kleine Anmerkung, bzw. Anregungen!

      Im Link, Schaltplan, ist ein Kern/Trafo von Amidon angegeben.
      Der dürfte schwer beschaffbar sein, fand ich auch nicht bei Amidon Deutschland.
      Ich fand einen Hinweis auf das Material, AL = 1290, dürfte für Schaltnetzteile sein.
      Das kommt sich nicht so genau, andere kleine Kerne/Trafos SNT sollten auch geeignet sein.
      Zum Ausschlachten würde ich in billigen Steckernetzteilen SNT gucken.
      Bei einen SNT-Trafo für Netzteil 5 ... 12 Volt muss man vermutlich nichtmals umwickeln.

      Vermutlich würde ich die Prüffrequenz umschaltbar machen, z.B. auch 5 kHz.
      Das geht ganz einfach, zusätzlicher Kondensator per Schalter parallel.
      Davon verspreche ich mir einen erweiterten Bereich, höhere Kapazitäten besser prüfbar.

      Die Schaltung halte ich im Hinterkopf!
      Vermutlich werde ich mal die Schaltung aufbauen, Stückchen Punktrasterplatine.
      Ob man TL062, TL072 oder TL082 nimmt, dürfte relativ egal sein.
      Nur langsame OPVs wie 741 oder 1458 sollte man nicht nehmen.

      Andreas
      Was bedeutet DL2JAS? Amateurfunk, www.dl2jas.com
      Auch alte PC-Netzteile, Monitore o.ä. enthalten oft kleine geignete Ferritkerne. Meiner stammt aus so einer Quelle und wurde umgewickelt. Selbst in Energiesparlampen, Lampentreibern, LED-Netzteilen, u.v.m. wird man fündig. Aber falls ein Luftspalt vorhanden ist, sollte man den entfernen oder weiter suchen. Ansonsten sind die magnetischen Eigenschaften eher unkritisch und durch Umwickeln leicht anpassbar.

      Viele Grüße,
      Christian
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      Ich benutze das hier: ELV ESR 1
      de.elv.com/esr-messgeraet-esr-…en-komplettbausatz-047773

      Misst ebenfalls die Impedanz (obwohl es "ESR_Messgerät heisst). Das ist aber ganz praktisch, da es sich auch zur Messung kleiner Induktivitäten bei niederohmigen Spulen verwenden lässt. Die mit 60 kHz angegebene Messfrequenz (in diesem Fall Sinus) habe ich bei meinem Exemplar zu 67,4 kHz mit einem Frequenzzähler bestimmt.

      Diese Geräte zeigen NUR DANN "ungefähr" den ESR eines Kondensators an, wenn der kapazitive Blindwiderstand bei der genannten Messfrequenz so klein ist, dass er gegenüber dem ESR vernachlässigbar ist.
      Das ist bei kleinen Kapazitätswerten aber i.a. nicht der Fall, hier dominiert bei ca. 60 kHz für einen "gesunden" Kondensator der kapazitive Blindwiderstand.

      Dazu einige Beispiele.
      Zunächst an Folienkondensatoren kleinerer Kapazität, die bauartbedingt einen sehr kleinen ESR haben und auch im Alter kein Problem mit ansteigendem ESR. Man sieht daran, dass diese Messgeräte die Impedanz anzeigen und nicht ESR:

      Beispiel 1:
      Messung an einem "guten" 1,0 µF Folienkondensator (WIMA MKS-2, Toleranzklasse 5%)
      Messwert ESR 1 = 2,15 Ohm
      Berechneter kapazitiver Blindwiderstand für 67,4 kHz ist 2,36 Ohm.
      Mit RLC-Messbrücke bei 7,6 kHz gemessene Kapazität = 1,032 µF und ESR = 0,18 Ohm. Daraus folgt aus geometrischer Addition der Scheinwiderstand zu SQRT [(2,36 Ohm ^2) + (0,2 Ohm ^2)] = 2,37 Ohm
      Mit sog. "Multitester" ("Transistortester") gemessen: Kapazität = 1,04 µF, ESR = 0,16 Ohm
      Daraus lässt sich der Impedanz-Messfehler dieses ESR 1 Geräts zu ca. -10 % abschätzen (andere Exemplare können davon abweichen - ist kein Präzisionsmessgerät, trotzdem brauchbar).
      (Eigentlich hätte ich mit der RLC Messbrücke auch bei 67 kHz messen müssen. Kann ich aber nicht, meine höchste Messfrequenz ist damit 7,6 kHz. Dadurch gibt es noch einen (meist vernachlässigbaren) Fehler bei dem ESR, den mir die RLC-Brücke anzeigt.)

      Erst wenn die Anzeige am ESR 1 - Messgerät bei einem 1 µF Kondensator wesentlich grösser als ca. 3 Ohm wäre, müsste dies als Zeichen für Kapazitätsverlust ODER hohen ESR als bedenklich gewertet werden.

      Vergleich mit "gutem" neuem 1 µF Elko (Elna RFS "SILMIC" 1 µF / 50 V):
      Messwert ESR 1 = 2,46 Ohm
      Mit RLC-Messbrücke bei 7,6 kHz gemessene Kapazität = 1,002 µF und ESR = 1,2 Ohm. Daraus folgt aus geometrischer Addition der Scheinwiderstand zu SQRT [(2,36 Ohm ^2) + (1,2 Ohm ^2)] = 2,6 Ohm
      Mit sog. "Multitester" ("Transistortester") gemessen: Kapazität = 1,1 µF, ESR = 1,3 Ohm

      Bei der Bewertung des angezeigten Messwerts für die Impedanz - insbesonders bei kleinen Kapazitäten - ist also eine gute Kenntnis (oder - wie hier - vergleichsweisen Berechnung) des zu erwartenden kapazitiven Blindwiderstands für die jeweilige Nennkapazität bei der Messfrequenz erforderlich.



      Beispiel 2:
      Messung an einem "guten" 10 µF Folienkondensator (WIMA MKS-2 10 µF / 50 V, Toleranz 10%)
      Messwert ESR 1 = 0,12 Ohm
      Berechneter kapazitiver Blindwiderstand für 67,4 kHz ist 0,24 Ohm
      Mit RLC-Messbrücke bei 7,6 kHz gemessene Kapazität = 9,73 µF und ESR = 0,07 Ohm. Daraus folgt aus geometrischer Addition der Scheinwiderstand zu SQRT [(0,24 Ohm ^2) + (0,07 Ohm ^2)] = 0,25 Ohm
      Mit sog. "Multitester" ("Transistortester") gemessen: Kapazität = 9,9 µF, ESR = 0,04 Ohm
      Messfehler dieses ESR 1 Geräts wieder (wie im Beispiel 1) ca. -10 %.

      Erst wenn die Anzeige am ESR 1 - Messgerät bei einem 10 µF Kondensator grösser als ca. 1 Ohm wäre, müsste dies als Zeichen für Kapazitätsverlust ODER hohen ESR als bedenklich gewertet werden.


      Vergleich mit "gutem" neuem 10 µF Elko (Elna RFS "SILMIC" 10 µF / 50 V):

      Messwert ESR 1 = 0,39 Ohm
      Mit RLC-Messbrücke bei 7,6 kHz gemessene Kapazität = 8,9 µF und ESR = 0,38 Ohm.
      Mit sog. "Multitester" ("Transistortester") gemessen: Kapazität = 9,8 µF, ESR = 0,48 Ohm
      Kapazitiver Blindwiderstand bei 76,4 kHz für 8,9 µF = 0,27 Ohm.
      Daraus folgt aus geometrischer Addition der Scheinwiderstand zu SQRT [(0,27 Ohm ^2) + (0,38 Ohm ^2)] = 0,47 Ohm


      Vergleich mit "nicht gutem" neuem Subminiatur 10 µF Elko (Chongx HT VEH 10 µF / 25 V):
      Messwert ESR 1 = 4,9 Ohm
      Mit RLC-Messbrücke bei 7,6 kHz gemessene Kapazität = 6,9 µF und ESR = 4,6 Ohm.
      Mit sog. "Multitester" ("Transistortester") gemessen: Kapazität = 10,4 µF, ESR = 5,1 Ohm
      Kapazitiver Blindwiderstand bei 76,4 kHz für 6,9 µF = 3,4 Ohm.
      Daraus folgt aus geometrischer Addition der Scheinwiderstand zu SQRT [(3,4 Ohm ^2) + (4,6 Ohm ^2)] = 5,7 Ohm

      Dieses Subminiatur-Elko-Format (nur 3 mm Durchmesser, ca. 7 mm hoch) ist mir wiederholt als sehr problematisch aufgefallen (hoher ESR, schlechte Kapazität im oberen NF-Bereich). Sollte man möglichst vermeiden!


      Man sieht daran, dass bei einem Elko von guter Qualität bei Kapazitäten von grösser als ca. 10 µF der kapazitive Blindwiderstand gegenüber dem ESR bei ca. 60 kHz Messfrequenz vernachlässigbar klein ist. D.h. die gemessene Impedanz wird vom ESR bestimmt.
      Nur bei viel höherer Frequenz müsste man auch noch den induktiven Blindwiderstand berücksichtigen, der im MHz-Bereich dominiert und bei 60 kHz und darunter noch vernachlässigt werden kann.


      Über die angezeigte Impedanz bei ca. 60 kHz (bei meinem Gerät 67,4 kHz) Messfrequenz lässt sich auch die Impedanz von Spulen im unteren Induktivitätsbereich bestimmen:

      Dabei wird die Spulenkapazität vernachlässigt, was bei Spulen kleiner Induktivität bei dieser Frequenz in guter Näherung zulässig ist.
      Die Induktivität L von niederohmigen Spulen (d.h. ESL kann vernachlässigt werden) errechnet sich aus dem induktiven Blindwiderstand XL zu

      L = 2,36 x XL
      XL wird dabei in [Ohm] eingegeben und L wird in [µH] erhalten.
      1 / (2 x Pi x f) = 2,36 für f= 0,0674 MHz

      Das funktioniert bei Induktivitäten unterhalb von 46 µH (Da der Impedanz-Anzeigebereich des ESR 1 auf max. 20 Ohm begrenzt ist, beträgt die max. bestimmbare Induktivität 46 µH.), insbesondere von < 10 µH, die sog. Multitester ("Transistortester") nicht mehr messen können. Auch für < 4 µH, die die meisten Multimeter nicht mehr messen können.
      Man kann z.B. Luftspulen ab 0,5 µH damit noch messen.

      Hier ein Vergleich der Induktivitäts-Messergebnisse mit verschiedenen Messgeräten:
      ESR 1: Messung der Impedanz, wie beschrieben
      LC 200A: Messung nach Schwingkreismethode
      UNI-T 603 Multimeter Messung
      LCR-Brücke


      (auf die Abb. klicken, damit sie vollständig angezeigt wird)

      Vorsicht ist - wie immer - angesagt, wenn die zu messende Spule einen Kern enthält, der frequenzabhängig die Induktivität ändert. Dann ist die Messfrequenz von 60 kHz zu beachten.


      Gruß
      Reinhard

      Dieser Beitrag wurde bereits 13 mal editiert, zuletzt von „oldiefan“ ()

      Hallo Reinhard,

      da kann man die Prozedur mit dem ELV-Gerät ja durchaus "Messen" nennen. Das habe ich bei meinem Bastelteil bewusst vermieden, obwohl ich die Skale mit Widerständen kalibriert habe. Die Schaltung erzeugt bei mir 3,5 Vss, sekundär sind es dann 150 mVss mit 57 kHz. Die Signalform ähnelt einem Rechteck, allerdings etwas deformiert durch die Grenzen des Opamps. Dieses Frequenzgemisch bringt zusätzliche Ungenauigkeiten mit sich, wenn man versuchen sollte, Berechnungen zur Aufteilung des Scheinwiderstandes anzustellen. Den Trend sieht man trotzdem. Ein Tantal oder ein Folienkondensator von 4,7 uF weisen einen sichtbar niedrigeren, aber doch noch deutlichen Scheinwiderstand auf im Vergleich zu einem durchschnittlichen Elko. Und klar: je kleiner der Wert, umso höher der schon von der Kapazität verursachte Scheinwiderstand. Deshalb liegt die untere sinnvolle Grenze für die Anwendung des Testgerätes bei 0,47 uF. Unterhalb dieses Wertes bekommt man auch bei einem intakten Kondensator zu geringe Zeigerausschläge.

      Viele Grüße,
      Christian
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      Kleine Korrektur!

      Ich schrieb, es dürfte egal sein, ob man TL062, TL072 oder TL082 nimmt.
      Ich las mich nochmals genauer den Text im Link durch.
      Laut Autor ist man mit dem TL082 im Grenzbereich bezüglich Betriebsspannung.
      Ich habe nachgesehen, der TL062 arbeitet so etwa ab 4 Volt, benötigt weniger.
      Will man den TL082 nehmen, dürfte beim Regler ein 78L06 statt 78L05 sinnvoller sein.
      Bei Batterie 9 Volt hat man 3 Volt Differenz, reicht locker für den Regler.

      Andreas
      Was bedeutet DL2JAS? Amateurfunk, www.dl2jas.com
      Die Angaben des Autors zur Nutzung verschiedener Opamps sind wichtig und richtig bei Einsatz mit einer 9 V-Batterie. Da ich neugierig geworden bin, habe ich mir den Schaltungsteil ab dem Kleintrafo auf dem Steckbrett aufgebaut. Der linke Part, also der Rechteckoszillator, wird durch den Funktionsgenerator UVG2 ersetzt. Damit kann ich zwischen Sinus und Rechteck wechseln, Frequenzen nach Lust und Laune anpassen und auch sehr einfach den Quellwiderstand variieren.

      Auch diesmal funktionierte die Schaltung auf Anhieb. Da ich einen TL081 genutzt habe, allerdings erst mit einer Versorgungsspannung von 8 Volt. Die nächstniedrigere Stufe meiner Stromversorgung sind 5 Volt, da ist der Aussteuerungsbereich dieses Opamps dann doch zu gering.

      Dafür gibt es Entwarnung beim Trafo. Es sollte fast alles an kleinen Ferritkernen geeignet sein, was man so in alten Schaltnetzteilen findet.
      Hier ist eine winzige Ferrit-Drossel aus einer defekten LED-Leuchtstofflampe im Einsatz. Die beiden Ferrithälften waren verklebt, mit dosierter Lötkolbenhitze ließen sie sich dann lösen. Der Mittelsteg ist etwas zurückgesetzt, dadurch entsteht ein Luftspalt von 0,4 mm, so was ist üblich für Speicherdrosseln. Wenn ich es richtig bedenke, der Luftspalt ist sogar sinnvoll, da er die magnetische Kennlinie linearisiert, genau so wie bei einem Übertrager.

      Die Originalwicklung besaß 300 Windungen, damit lag die Induktivität bei 4 mH. Da ich sie nicht wieder so schön ordentlich nebeneinander auf den winzigen Spulenkörper aufbringen konnte, hat die Primärseite nun nur noch 200 Windungen und misst damit ca. 1,5 mH. Sekundär habe ich zweimal 10 Windungen aufgebracht, nutze aber nur eine Hälfte. Damit funktioniert die Schaltung mit dem originalen Übersetzungsverhältnis 20:1 trotz deutlich geringerer Windungszahl tadellos. Ein Sinus kommt sauber auf der Sekundärseite an, selbst bei Kurzschluss der Prüfleitungen. Dafür sorgt der 10-Ohm-Widerstand in Reihe mit denselben. Sein Widerstand erscheint im Verhältnis 202 = 400 auf der Primärseite. Die Signalquelle wird also nur mit 4 kOhm belastet.

      Nun werde ich wohl doch noch einmal etwas experimentieren. Ein besseres Messwerk, ein - ggf. variabler - Sinusgenerator am Eingang und saubere Kalibration sollte es doch möglich machen, ähnliche Qualitäten wie bei Reinhards ELV-Gerät zu erreichen. Die Variation des Messwerks ist übrigens ebenfalls unkritisch. Durch Wahl eines passenden Potis lassen sich durchaus auch Messwerke mit 100 µA oder 250 µA für den Endausschlag verwenden. Also alles in allem ist das eine richtig schöne, flexible Bastelschaltung.

      Viele Grüße,
      Christian
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      Das heutige Experimentieren bestand vor allem daraus: Ordentliches Messwerk einsetzen und Variation des Übersetzungsverhältnisses des Meßtransformators. Das Messwerk stammt aus einer alten Vakuumüberwachungseinheit, das erklärt die ungewöhnliche Einheit auf der Skala.

      Meßfrequenz: Sinus, 50 kHz vom NF-Generator

      Vorab - die Erhöhung der Übersetzung des Trafos auf ca. 1:60 und der Ersatz der 10-Ohm-Widerstände in der Schaltung durch welche mit 1 Ohm macht das Gerät empfindlich für deutlich geringere Schweinwiderstände. Der Messbereich liegt damit zwischen 0 und ca. 5 Ohm. Es lassen sich so Unterschiede bei Elkos bis ca. 2200 µF erkennen. Auch die von Reinhard erwähnte Abschätzung der Induktivität kleiner Spulen mit geringem Drahtwiderstand ist damit sehr gut machbar. Weiterhin kann man Sekundärwicklungen von Trafos gut größenmäßig vergleichen und zuordnen, wenn es z.B. mehrere mit Mittenanzapfung gibt. Mit einem DC-Ohmmeter scheitert man da aufgrund des geringen Wicklungswiderstandes.
      Es gibt aber auch den Nachteil, dass eine niederohmige und vor allem stabile Kontaktierung der Meßleitungen zum Prüfobjekt sehr wichtig wird. Übergangswiderstände fließen hier halt in den ausgegebenen Wert stärker ein als bei einem Messbereich bis 100 Ohm. Aber prinzipiell funktionierte es, auch halbwegs wiederholsicher.



      Bei kurzgeschlossenen Meßleitungen wird der Ausschlag mittels Verstellen der Ausgangsamplitude am Generator (Sinus,50 kHz) auf Maximum gestellt. Anschließend kann mit Widerständen zwischen 0,22 Ohm bis 4,7 Ohm zwischen den Klemmen der zugehörige Skalenwert abgelesen werden. Ich habe die innere, gleichmäßig bis 10 eingeteilte Skale genutzt. Als Ergebnis gibt es eine Kalibrierkurve:



      Da die Regressionsformel eine recht gute Näherung aufweist, lässt sie sich für die Umrechnung der Ablesewerte in den Scheinwiderstand in Excel nutzen.

      Ergebnisse:
      Zwei gute 47 µF Roederstein mit gemessenen 51 µF (Xc theoretisch bei 50 kHz: 0,062 V/A), ergeben 0,86 und 0,52 Ohm Z gesamt. Der ESR dominiert, das zeigt die Rückrechnung mittels der Formel ESR = Wurzel(Z^2 - Xc^2).

      Bei einem 4,7 µF Folienkondensator von Wima sieht es nicht mehr so logisch aus. Die Anzeige schoß etwas über das Maximum hinaus, das entspricht einem Scheinwiderstand kleiner 0, obwohl doch der kapazitive Blindwiderstand bei 0,68 V/A liegen müsste. Erneute Prüfung mit kurzgeschlossenen Messleitungen: Der Zeiger erreicht exakt das Skalenende, also nix verstellt, nix weggelaufen.
      Die simple Rückrechnung mit den quadrierten Werten von Zges und Xc erübrigt sich so leider, da man in der reellen Welt keine Wurzeln aus negativen Werten zieht.

      Wie kann es dazu kommen? Am Meßwiderstand von 1 Ohm erzeugt der Wechselstrom aus der Kette Sekundärwicklung Messtrafo - Kapazität und Induktivität Meßleitung - Übergangswiderstände - Kapazität und Induktivität des Kondensators einen Spannungsabfall. Der wird ja letztlich gemessen und mittels Vergleich mit einem ohmschen Widerstand zwischen den Meßklemmen beurteilt. Damit wird der Betrag aus der Differenz aller Reaktanzen und Induktanzen als Scheinwiderstand wirksam, der dann stets kleiner als der reine kapazitive Blindwiderstand ist und durchaus auch kleiner als beim eingesetzten ohmschen Widerstand werden kann.

      Experimenteller Nachweis 1: Eine 10 µH - Induktivität ergab einen Ablesewert von 1,8 ( entspricht 2,8 Ohm), die berechnete Induktanz lag bei 3,14 V/A. Ein 1,0 µF-Folienkondensator erzielte den Wert 3,8 (1,46 Ohm), dessen berechnete Reaktanz hätte 3,18 V/A haben müssen. Beide in Reihe lagen dann beim Ablesewert 7,7 (0,35 Ohm Gesamtinduktanz). Das ist nochmals ein deutlich niedrigerer Wert von Z ges im Vergleich zu den Einzelwerten. Ein Wickelkondensator ist als Ersatzschaltbild nicht viel anders aufzufassen: Eine Reihenschaltung von ohmschem, induktivem und kapazitivem Element.

      Experimenteller Nachweis 2:
      Nach Rückbau auf 10 Ohm-Widerstände und Übersetzung 1:20 lassen sich mit dem Aufbau Widerstände bis ca. 80,max. 100 Ohm erfassen. Ich verglich dann einen Keramikkondensator (vernachlässigbare Induktanz) mit einem Folienkondensator, beide mit dem Kapazitätswert von 100 nF, was bei 50 kHz eine Reaktanz von knapp 32 Ohm erzeugt.

      Der Folienkondensator kam mit 20 Ohm aus dem Test, also deutlich niedriger als die Reaktanz erwarten ließe, der Kerko mit etwas über 32 Ohm. Auch weitere Wickeltypen wiesen Werte deutlich unterhalb der Reaktanz auf.

      Fazit: Das wird auf die Schnelle doch kein Messgerät. Um vernünftige Rückschlüsse auf den ESR zu ziehen, müsste man wohl sämtliche relevanten parasitären Einflüsse abschätzen und mittels komplexer Rechnung berücksichtigen. Bei einem Gerät mit Microcontroller ist das sicher umsetzbar, aber hier, mit dem simplen Aufbau nicht.
      Außerdem ist die Meßfrequenz mit 50 kHz weitab von der, mit der üblicherweise Elkos hinsichtlich Kapazität und ESR spezifiziert werden. Meist sind das nur 120 Hz. Ab und an ist mir eine Angabe des Scheinwiderstandes bei 100 kHz begegnet. Dort hat ein mittelgroßer Elko meist sein (temperaturabhängiges) Minimum. Zumindest da ist man mit dem Gerät ja halbwegs dran.
      Mit der vorliegenden Schaltung werden Wickelkondensatoren durch ihre parasitäre Induktanz etwas zu "gut" gemessen. Es bleibt also bei einer - trotzdem äußerst hilfreichen - Schätzkeule. Dank Reinhards Post für mich nun nicht mehr nur für Elkos. :)

      Viele Grüße,
      Christian
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      2 + 2 = 5 (für extrem große Werte von 2)
      Gerade mal nachgemessen mit dem ELV ESR 1 und für die Messfrequenz 67400 Hz Reaktanzen und Impedanzen nachgerechnet.

      Wie oben schon geschrieben, sind damit die gemessenen Impedanzen zu den für die betreffenden Kapazitäts- und Induktivitätswerte und den daraus folgenden Rektanzwerten von Kondensatoren für >/= 10 µF und von Induktivitäten von < 46 µH stimmig. Die Frage war nun, ob das ELV ESR 1 auch die Impedanz von LC-Serienschaltung "richtig" misst oder ob - wie bei Christians oben gezeigter anderer Schaltung - dann grössere Abweichungen auftreten.

      Die Antwort ist:
      Das ELV ESR 1 misst auch für eine LC-Serienschaltung die Impedanz korrekt.

      Ich habe dafür einen 10 µF WIMA MKS-2 Folienkondensator (dieser ist kein Wickelkondensator sondern induktionsarm aufgebaut) und eine 10 µH Spule (Drossel) erst jeweils einzeln gemessen und dann in Serie.
      Zum Vergleich sind die Messwerte mit einer RLC-Messbrücke (dort bei 1 kHz gemessen) angegeben.

      Die mit dem ELV ESR 1 gemessene Gesamtimpedanz der LC-Serienschaltung (bei 76,4 kHz) stimmt mit der rechnerisch ermittelten Impedanz aus den Reaktanzen und den mit der Messbrücke ermittelten ESR-Werten sehr gut überein:

      Impedanz der LC-Serienschaltung bei 67,4 kHz:
      Gemessen (ELV ESR 1): 4,06 Ohm
      Berechnet (mit ESR = 0,93 Ohm): 4,00 Ohm

      Nur 0,06 Ohm Fehler, das sind 1,5 %.


      Alle Werte hier (zum Nachrechnen, wer möchte):


      Zur vollständigen Darstellung bitte auf die Tabelle klicken!

      Anmerkung:
      Die Reaktanz (Blindwiderstand) einer Spule ist der eines Kondensators entgegengerichtet, daher das negative Vorzeichen der Spulenreaktanz XL.
      Bei LC-Serienschaltung gilt für die Impedanz (Z):
      Z = SQRT[(XL+XC)^2 + (ESRL + ESRC)^2]

      Oder, wenn der Spulenreaktanz ein positiver Wert zugerechnet wird, gilt stattdessen:
      Z = SQRT[(XC-XL)^2 + (ESRL + ESRC)^2]

      XL = induktiver Blindwiderstand (Reaktanz)
      XC = kapazitiver Blindwiderstand (Reaktanz)
      (...)^2 = (...) zum Quadrat
      SQRT[...] = "Quadratwurzel aus [...]


      Ich rieche schon Euren Einwand: "Da hat er die Kapazität mit 10 µF extra so ausgesucht, dass der Impedanzfehler bei der geometrischen Addition der Reaktanzen besonders klein wird...!"
      Also gut, das Ganze jetzt noch einmal, aber nun mit einem WIMA MKS-2 Folien-Kondensator mit 1 µF Kapazität (induktionsarm). Damit wird die kapazitive Reaktanz grösser und ein Fehler wirkt sich bei der geometrischen Addition stärker aus.

      Impedanz der LC-Serienschaltung bei 67,4 kHz:
      Gemessen (ELV ESR 1): 1,9 Ohm
      Berechnet (mit ESR = 0,53 Ohm): 2,0 Ohm

      Nur 0,1 Ohm Fehler, das sind 5 %.
      Das ist auch nicht schlecht.


      Hier alle gemessenen und gerechneten Werte, wer es nachrechnen will:


      Zur vollständigen Darstellung bitte auf die Tabelle klicken!



      Gruß
      Reinhard

      PS:
      Zur Messleitung
      Das Gerät (ELV ESR 1) wird mit angeschlossenen Messleitungen auf 0,00 Ohm (Klemmen kurzgeschlossen) und auf 10,00 Ohm (mit 10 Ohm Widerstand, 1% genau oder besser) abgeglichen. Dabei und bei den Messungen sind beide Messleitungen mit Klebeband parallel aneinander fixiert, so dass kapazitive Änderungen bei Positionsänderungen und der induktive Beitrag der Messleitungen weitestgehend eliminiert werden.

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      Hab noch eine Spur: Bei der Bastelschaltung kommt ein Parallelschwingkreis zustande, sobald ein Kondensator angeschlossen ist. Der ist zwar stark bedämpft, aber trotzdem gibt es ja ein Maximum und das sogar relativ breit. Mit 5-10 uH sekundär und einem C von 4,7 uF liegt die Generatorfrequenz 50 kHz gerade noch innerhalb der Bandbreite. In dem Fall sieht der Messwiderstand einen höheren Strom als der Trafo von Haus aus liefert.

      Im Widerspruch dazu stehen meine Ergebnisse mit den 0,1 uF-Kondensatoren. Das muss noch etwas Anderes sein.

      VG,
      Christian
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      2 + 2 = 5 (für extrem große Werte von 2)

      Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von „chriss_69“ ()

      Hier gibt es einen Eigenbau-Vorschlag (Larry Coyle), bei dem die von Christian erkannten Probleme des "ludens.cl" ESR-Meters nicht vorhanden sind:

      nutsvolts.com/magazine/article…2016_ESRMeterforTestBench

      Tatsächlich wird damit ebenfalls die Impedanz gemessen, Messfrequenz ist ca. 100 kHz.


      Gruß
      Reinhard

      Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von „oldiefan“ ()

      Gefällt mir! Auch der Bereichswechsel klingt vernünftig. Die Bauteile sind problemlos beschaffbar. Da der Autor sogar das Platinenlayout zur Verfügung gestellt hat, könnte man die Schaltung ohne großen Aufwand mal aufbauen. Falls noch wer Lust hat, würde ich mich um ein paar Leiterplatten kümmern.

      Christian
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      2 + 2 = 5 (für extrem große Werte von 2)
      Auch ein interessanter Bauvorschlag!

      Viele Hobbyelektroniker mögen Induktivitäten oder Trafos nicht.
      Hier muss man nichts wickeln, einfacher nachbaubar.
      Nicht gefällt mir die Lösung mit der negativen Hilfsspannung.
      Den TL7660 gibt es eher nicht beim Elektronikladen um die Ecke.
      Da würde ich lieber mit OpAmp eine virtuelle Masse erzeugen.
      Haken, man muss dann bei +-5 Volt mindestens mit 12 V, besser mit 15 V, versorgen.
      Bei Batteriebetrieb kann man zweimal 9 Volt Block nehmen.
      Da kann man dann für die Versorgung 78L05 und 79L05 nehmen.
      Es entfallen dann LM317 und der OpAmp für die virtuelle Masse.

      Andreas
      Was bedeutet DL2JAS? Amateurfunk, www.dl2jas.com