Cavy Lab: ESR Meter (Capacitor Tester)

     เครื่องวัด ESR Meter นี้เป็นเครื่องมือที่ใช้ในการทดสอบ ตัวเก็บประจุ (Capacitor) ว่าเสียหรือไม่ โดยการวัดค่าความต้านทานภายในของ C นั้นๆ มีหน่วยเป็น Ohm ซึ่งจะแตกต่างกับ Ohm Meter ปกติที่จะวัดความต้านทานด้วยไฟกระแสตรง (DC) แต่เครื่องนี้จะวัดความต้านทานโดยใช้ไฟกระแสสลับ (AC) ความถี่ประมาณ 50 KHz ที่มีแรงดันต่ำ ทำให้สามารถใช้ตรวจสอบ C บนอุปกรณ์เช่น Main board และ Power Supply ได้โดยไม่ต้องถอด C ออกมาทดสอบ
     C ปกติจะอ่านค่า ESR ได้ต่ำมาก (ใกล้เคียง 0) โดยการเทียบค่าความต้านทานที่อ่านได้กับค่าในตาราง ถ้าค่าที่อ่านได้สูงกว่าก็แสดงว่า C ตัวนั้นเสียนั้นเองครับ

     ESR Meter is an essential tool for testing a Capacitor in the circuit when debugging a circuit with a large number of capacitors like a Computer Mainboard, Power Supply, and more.
     ESR Meter measures a series impedance of a capacitor reading in Ohm similar to an Ohm meter. But an Ohm meter is measuring a resistance in DC which is unsuitable for capacitor measurement. An ESR Meter is using a low-voltage ~ 50 kHz AC for measurement.
      The normal Capacitor ESR reading is near the shorted circuit. By comparing a measured value with the value on a table we can identify a failed capacitor easily.

Update(16/02/2021): Added PCB and DesignSpark PCB downloads.

Download PCB and DesignSpark PCB CAD files

Note: In this PCB the IC 78L05 needs to be install flipped like the photo below.

วงจรของ ESR Meter (ดัดแปลงจากที่นี้)
Circuit Diagram of ESR Meter (Modified version of this circuit)

วงจรในขั้นทดลอง
The testing circuit on the Breadboard.

รูปคลื่นที่ใช้ในการวัดค่า ESR
The waveform of ESR Measuring signal.

ลิ้งดาวโหลด

Download PCB and DesignSpark PCB CAD files

แผ่น PCB ที่ทำด้วยวิธี Toner Transfer ครับ
ลายวงจรนี้มีข้อผิดอยู่นิดนึงคือ IC 78L05 ต้องใส่กลับด้าน ตามรูปด้านล่างนะครับ

Homemade PCB using a Toner Transfer Technique.
This PCB has some library flaw that the IC 78L05 needs to be install flipped like the photo below.

สำหรับหม้อแปลงที่ใช้นั้นเป็นหม้อแปลงจาก Power Supply เก่าครับ

The transformer used in this circuit came from an old ATX computer power supply.

ทำการทดสอบเครื่องโดยต่อสายวัดทั้งสองเส้นเข้าด้วยกันแล้วปรับปุ่ม Zero Adjust ให้เข็มอ่านได้เต็มหน้าปัด (100 uA) แล้วทดสอบกับ R ค่าต่างๆ จากนั้นจดค่าที่อ่านได้บนหน้าปัดและค่า R ที่วัดไว้เป็นตารางเพื่อใช้ในการออกแบบหน้าปัดต่อไป

Test the meter by connecting the test lead together and adjusting the Zero Adjust Knob till the meter reading full scale (100 uA) and test measuring a resistor of various value and note the uA reading in a table for scale plotting.

แกะหน้าปัดของ Amp Meter มา Scan เพื่อเป็นแบบในการวาดหน้าปัดใหม่ แล้วทำการวาด Scale ตามที่ได้จดไว้ โดยถ้าต้องการความละเอียดอาจจะต้องนำค่าไป Interpolated เพื่อให้ได้ค่าที่ละเอียดขึ้น ในตัวอย่านี้ใช้ MS Excel ทำ Interpolation ครับ

Remove the Amp Meter scale and scan as a pattern for drawing a new ESR Meter scale by using the plotted data. If a high resolution is required then use an Interpolation. In this prototype, I use MS Excel Interpolation.

หน้าปัดที่ใช้ในเครื่องต้นแบบ