ESR-Messgerät

[dieter]

Moin,

für alle, die das nicht studiert haben und denen das daher vielleicht nicht klar geworden ist:

Der ESR und die Kapazität sind immer frequenzabhängig. Die Serienschaltung aus einem idealen C und einem idealen R ist eine grobe
Vereinfachung der tatsächlichen Verhältnisse. Lassen sich aber gut messen.

Den AVR Tester benutze ich auch seit einiger Zeit, ich habe den auch schon mit einem Agilent 4294A verglichen und die Genauigkeit der
billigen Kiste ist wirklich erstaunlich.

Zum Thema Lagerfähigkeit hab ich auch noch einen, ich habe kürzlich in igendeiner Kiste einen 16µF Kondensator mit Bj. 6/58 gefunden
der hat 16,xxxµF und auch keinen auffälligen ESR.

Grüße,
Dieter

[kaimex]

was haben diese Teile für ein Verfallsdatum ?

Diese Folienkondensatoren scheinen nicht zu altern. Ich habe hier viele, die bestimmt aus den 70er & 80er Jahren stammen, haben Daten wie neu.
Sie sind aber auch so groß, daß man sie in neuen Basteleien aus Platzgründen ungern verwendet, deshalb bleiben sie immer in den Bastelkisten liegen.
Sind aber auch hervorragend für Frequenzweichen in Lautsprecherboxen geeignet, wo ihr Größe keine Rolle spielt und für die Strombelastbarkeit auch noch von Vorteil ist.

Wer Zeit hat, könnte mal aus den Katalogen einschlägiger Elko-Hersteller herausarbeiten, wie der tan_delta und damit mittelbar Güte Q bzw ESR von der Baugröße der Elkos oder einiger typischer repräsentativer Werte abhängt. Ich behaupte mal, je kleiner, je schlechter. Beweise des Gegenteils wären erfreulich.
Weiter oben genannte Beispiele aus einem Panasonic-Katalog betrafen SMD-Versionen.

Spezielle verlustararme Kondensatoren für Lautsprecherweichen haben teilweise Handgranaten-Größe.

MfG Kai

[Captn Difool]

Den kleinen Chinaböller habe ich auch, ich verstehe nur nicht, warum sich viele so das nur 5€ mehr kostende Gehäuse vergeizen ?( Das Ding hat etwas Meßtoleranzen, einfach mehrmals hintereinander messen, dann sieht man das. Ich kann das gut anwenden und machte meinen Kapazitätsmesser vom Pollin praktisch arbeitslos.

[truder2]

Diese kleinen Böller sind mal ´ne Investition von 9 Euronen (inkl. Gehäuse und Versand) wert

Eine Frage an die Leute, die sich mit dem Teil jetzt intensiv auseinandergesetzt und
die Beschreibung/Aufbau gelesen und verstanden haben:

Da bei dem Teil auch ESR-Messung angegeben ist, kann man die Testfrequenz irgendwie anpassen
auf 20Hz - 20kHz ?

(Diese Frage bezieht sich auf Kai´s Meßprotokolle - Je höher die Fq desto kleiner ESR -
und die Frage ob im Audiobereich 100kHz Sinn machen - ESR bei 100kHz ok aber bei 100Hz ...)

Gruß Helmuth

[Captn Difool]

Anpassbar ist da nichts, es sei denn, jemand hat ein Programmer mit USB-Schnittstelle und kennt sich aus, keine Ahnung wie das innen gemacht ist. Aber wenn ich einen Kondensator anschließe, werden neben der Kapazität auch Widerstand (ESR) und Verlust in % angegeben. Die Abweichungen liegen im einstelligen %-Bereich. Ich konnte damit z.B. neue Kondensatoren für die RIAA-Entzerrung meines Vorverstärkes hinter dem Komma selektieren.

[kaimex]

Peter Ruhrberg hatte in Beitrag #22 drei pdf-Files bereitgestellt zu dem Gerät.
Im zweiten Aufsatz werden zwei benutzte Meßmethoden für den ESR ausführlich beschrieben und die Ergebnisse mirt denen anderer Geräte verglichen.

MfG Kai

[truder2]

Dann mache ich mich mal ans Lesen ...

Danke und Gruß Helmuth

[kaimex]

Inzwischen habe ich wegen Helmuths Bitte weitere Elkos vermessen, zögere aber, die Daten hier reinzustellen. Meine Vorräte sind vorwiegend angesammelte Bastel-Utensilien, von wenígen Billig-Sortimenten abgesehen also keine frische Neuware (und bei den Sortimenten kann man sich dessen auch nicht sicher sein).
Bei den meisten Elkos sehe ich keine großartigen (sehr kleinen) tan(delta)-Werte. Es gibt aber duchaus welche mit Werten zwischen 0.02...0.05 bei tiefen Frequenzen. Die Auflösunggrenze des benutzten Systems dürfte nach einer vorgenommenen kleinen Verbesserung jetzt bei etwa 0.05 Ohm liegen. Das hat zur Folge, daß bei Elkos mit großer Kapazität der tan(delta) allein deshalb bei hohen Frequenzen gegen 1 oder gar darüber geht.
Unter den Elkos waren auch etliche bipolare bzw. "Tonfrequenz"-Elkos, die gedacht sind für die Anwendung in Lautsprecherweichen. Die Fernost-Typen darunter, insbesondere kleine Bauformen, aber auch alte deutsche Ware, zeigen recht bescheidene tan(delta)-Werte.
Insofern könnte die ESR-Überprüfung alter Elkos in Lautsprecherweichen ein Betätigungsfeld mit allerlei Verbesserungspotential sein. ESR im Ohm-Bereich bei Koppelkondensatoren zu Hoch- und Mitteltönern reduziert deren Lautstärke am oberen Bandende. Zuviel ESR in den Shunt-Kondensatoren der Tiefpässe vor Bass-Chassis reduziert deren Höhenabsenkung und läßt vom Bass unerwünschte Mittel- und Hochtöne durch. Da kann man mit goldenen Ohren sofort überprüfen, was die ESR-Minimierung bringt.
Bisheriger Spitzenreiter war ein Motorkondensator "INCO 5 uF 400V" mit tan_delta Werten <0.001 für f<500 Hz und <0.008 für f<10 kHz bzw. ESR <0.07 Ohm. Damit qualifiziert er sich als Geheim-Tip für die Anwendung in Lautsprecher-Weichen.

MfG Kai

[truder2]

Ich habe ein Paar Canton GLE 70, da wurden die Elkos gegen Folienkondensatoren getauscht.

Für mich klanglich nichts auszusetzen. Die werden auch nicht geschont...

Gruß Helmuth

[kaimex]

Das ist nicht weiter verwunderlich, selbst Folienkondensatoren von nur 2-Zuckerwürfel-Größe haben kleinere ESR als Elkos.

MfG Kai

[kaimex]

Inzwischen habe ich einen Bauteile Tester GM328A bekommen und mal an ein paar Kondensatoren ausprobiert, die ich auch schon mit dem PicoScope ausgemessen habe.
Hier ein paar Beispiele, bei denen es sich um bipolare bzw. "Tonfrequenz"-Elkos handelt:
   
Der "Transistor-Tester" gibt an:C=84.4 uF, ESR=0.12 Ohm, VLoss=5.6 %
Im rechten Bild sind 84 uF in der Nähe von 20 Hz zu sehen. Einen ESR von 0.12 Ohm gibt es im linken Bild etwas über 5 kHz, bei 20 Hz sind es dagegen mehr als 10 Ohm.

   
GM328A: 1103 uF, 0.06 ... 0.09 Ohm, VLoss=1,9 %
1100 uF gibt's im Bild bei 4 Hz, ESR<0.09 Ohm oberhalb 200 Hz.

   
GM328A: C=7.4 uF, ESR=1.5 .. 1.7 Ohm, VLoss=3,1%
7 uF sind oberhalb 10 Hz nicht zu sehen, ESR=1.7 Ohm gibt es bei 20 kHz.

   
GM328A: 11.8 uF, 0.18 Ohm, 1.7 %
Die Kapazität kommt vielleicht unterhalb 10 Hz vor, 0.18 Ohm bei etwa 4.5 kHz

   
GM328A: 18.7 uF, 0.28 Ohm, 2.6%
Auch hier die Kapazität höher als oberhalb 10 Hz zu sehen, 0.28 Ohm bei etwa 3 kHz.

   
GM328A: 24 uF, 0.64 Ohm, 2.5%
Die Kapazität mag es unter 10 Hz geben, 0.64 Ohm bei etwa 3 kHz.

Es zeigt sich dabei ein prinzipieller Unterschied:
Während die Messung mit dem PicoScope für ein Bauteil Wertepaare der komplexen Impedanz als Funktion der Frequenz ausgibt (zB in der Form Serien-Kapazität und Serien-Widerstand oder Betrag und Phase oder Serien-Induktivität und Serien-Widerstand oder was auch immer gerade zweckmäßig erscheint), liefert der "Transistor Tester" bei Kondensatoren eine Kapazität, die bei "recht" tiefen Frequenzen zutreffen mag, und einen ESR, der zB bei 3 ... 4 kHz angeńommen wird, aber nicht bei der Frequenz, wo die Kapazität stimmt. Man bekommt also kein Wertepaar, das bei einer nicht näher bekannten Frequenz das Bauteil beschreibt.
Das ist ähnlich wie bei den Hersteller-Angaben von tan(delta), Kapazität und ESR.
Bei Panasonic wird der tan(delta) idR bei 120 Hz angegeben, der ESR irgendwo zwischen 100 ... 300 kHz (weil für Schalt-Netzteile von besonderem Interesse) und die Kapazität bei mittleren Frequenzen, wenn die Cs für Audio-Anwendungen gedacht sind. Zwischen den 3 Größen gilt also nicht die Beziehung, die man bei zu einer Frequenz gehörenden Werten erwarten könnte: R = tan(delta)* Xc=tan(delta)/(2 pi f C),
und die Aussage "dieser Kondensator hat eine Kapazität C und einen Widerstand R, ich weiß bloß nicht, bei welcher Frequenz" wäre auch nicht richtig, aber sonst stimmt alles irgendwo.

MfG Kai

[Captn Difool]

Wieder mal Danke, Kai. Dann kann ich das Gerät ein wenig besser einschätzen. Das ein Taschenmeßgerät für ein Taschengeld keine hochpräzisen Messergebnisse liefert, war mir schon klar. Aber das die Größen so zusammenhanglos dargestellt werden, ist schon interessant. Da ich aber keine Schaltungen neu entwickle, reicht mir der Tester, Vergleichsgrößen zu bestimmen. Dafür tut er seinen Zweck.

[truder2]

Ja, danke Kai,

hat mir sehr geholfen bei meinen Überlegungen

Gruß Helmuth

[kaimex]

Jetzt habe ich den GM328A Bauteile-Tester mal an ein paar Halbleitern ausprobiert.
Dabei ergibt sich ein merkwürdig gemischtes Bild. Allerdings habe ich die über 100-seitige Beschreibung noch nicht im Detail gelesen, bin deshalb nicht sicher, ob beliebiges Einstecken der Bauteile-Pins erlaubt ist.
Ein paar alte Germanium PNP Transistoren (AC151VII, AC128, AF136, 2SB324, SFT228 ) wurden richtig erkannt und mit plausibel erscheinenden Werten beschrieben.
Verwunderlich war aber das Verhalten bei einigen Germanium-Dioden: Es wurden Flußspannungen um 900 mV angezeigt, einige wurden egal, wie rum reingesteckt, als 26 pF Kondensator eingestuft. Bei den Dioden zeigte ein normales Multimeter die typischen Flußspannungen von etwas unter 300 mV. Ich fand auch welche, bei denen der GM328A um 300 mV anzeigte. Bei der klassischen OA85 waren es aber unglaubwdige >900 mV. Auch bei Silizium-Dioden ala 1N4148 wurden knapp 900 mV statt der typischen 700 mV angezeigt. Da ist wohl irgendwas "faul".
Liegt das vielleicht an einer "unvorteilhaften" Bestückung der China-Version ?

MfG Kai

[kaimex]

Inzwischen habe ich erfahren, daß der "Transistor-Tester" Dioden durch Messung mit einem so niedrigen Vorwiderstad charakterisiert, daß ein Strom von etwa 7 mA fließt. Übliche Multimeter messen bei Strömen unter bis etwa 1 mA. Dann ist es nicht mehr verwunderlich, daß der TransistorTester bei Germanium-Dioden wesentlich höhere Flußspannung meldet und bei einigen besonders hochohmigen Typen mit Spannungen > 1V nicht glaubt, daß das eine Diode sein könnte und sie deshalb als defekt oder als Kondensator ausgibt.
Wer also Dioden einerseits mit einem Multimeter und zusätzlich mit so einem Tester überprüft, sollte sich nicht wundern, wenn er da zwei uU recht unterschiedliche Ergebnisse präsentiert bekommt.

MfG Kai