Esr-тестер: что это такое и как он облегчает жизнь arduino+

Мультитестер на Arduino своими руками

За универсальным тестером будущее. Всего лишь при подсоединении щупов, универсальный пробник определяет сопротивление, ёмкость, ЭПС, диодную проводимость, распиновку и коэффициенты усиления транзисторов, прозванивает лампочки и светодиоды, сообщает на дисплее о повреждении электронного элемента. Работает подобный тестер автоматически, без переключения селектора или кнопок.

Для работы мультитестера нужен микроконтроллер минимум с 8 кБ флеш-памяти, такой как ATmega8, ATmega168, ATmega328.

Электрическая схема мультитестера на Arduino

Характеристики тестера электроэлементов на Arduino:

  1. Сопротивление: 0…50 МОм, точность до 0.01 Ом (на ATmega8 точность 0.1 Ом).
  2. Ёмкость: 25 пФ…100 мФ, точность 0,1 пФ.
  3. ЭПС (эквивалентное последовательное сопротивление) определяется для емкостей 90нФ…100 мФ.
  4. Биполярные транзисторы: нахождение базы, коллектора, эммитера (BCE) при проводимости NPN, PNP.
  5. Полевые транзисторы: N-канальные, P-канальные.
  6. Диоды, диодные сборки: кремниевые, германиевые, Шотки, определение анода катода.
  7. Стабилитроны: обратное напряжение пробоя менее 4,5 В.
  8. Тиристоры, семисторы: только маломощные.

Подобный пробник полупроводниковых деталей можно купить под заказ из Китая или собрать самому. Все необходимые для самоделки детали можно купить через интернет у производителей из Китая, Малайзии, Сингапура, Италии.

Список комплектующих

  1. Плата Arduino nano V 3.0, можно Pro mini.
  2. LCD дисплей графический WH1602A на контроллере HD44780. Используйте только дисплей, поддерживающий кириллицу(сообщения на русском языке на экране). Прошивки на английском языке для примененной схемы подключения и задействованных функций не существует.
  3. Стабилизатор (на схеме IC1) — прецизионный LM336-Z2.5, MCP1702-5002, можно обычный 7805L.
  4. Кнопка с фиксацией SW1.
  5. Кнопка без фиксации SW2.
  6. Резистор переменный R7 — 10 кОм, 0.5 Вт.
  7. Резисторы R1, R3, R5 — 680 Ом, 0.25 Вт.
  8. Резисторы R2, R4, R6 — 470 кОм, 0.125 Вт.
  9. Резистор R8 — 100 Ом, 0.25 Вт.
  10. Резистор R9 — 22 кОм, 0.125 Вт.
  11. Резистор R10 — 10 кОм, 0.125 Вт.
  12. Резистор R11 — 3.3 кОм, 0.125 Вт.

Подключение питания

Для точности измерений тестера рекомендуется, но не обязательно, запитать его от прецизионного стабилизатора напряжения 5.00 В, например от MCP1702-5002.

При невыполнении этого условия, в случае использования менее точного стабилизатора типа 7805, настоятельно советуем подключить источник опорного напряжения (ИОН).

Стабилизированный ИОН на 2.5 В надо подсоединять к выводу А4 микроконтроллера. На приведенной электрической схеме это подключение не показано. Благодаря подключенному ИОН, мультиметр будет более точно измерять напряжение на батарейках VBAT, наибольший положительный потенциал на полупроводниках VСС.

В программе самодиагностики микроконтроллера ATmega заложено определение отсутствия ИОН. Эта функция самодиагностики активна только при подключении ножки А4 к напряжению 5 В через резистор 47 кОм.

Можно таки случайно закоротить ножки микросхемы А4 и А5. После этого начнутся проблемы с точностью измерения VBAT и VСС. Поэтому удаляйте несанкционированные мостики между выводами, смывайте сгоревший флюс с платы.

Что касается портативности, то в качестве первичного источника для мультиметра рекомендуется использовать батарейку типа Крона или два последовательно соединенных литийионных аккумулятора. Правильно собранный прибор будет работать от любого источника питания, напряжением от 7 до 15 В.

При организации питания прибора от сетевого адаптера 220/9–12 В, следует позаботиться об экранировании микроконтроллера, устранить пульсации на входе с помощью конденсатора. Нельзя близко располагать, как в одной плоскости, так и сверху снизу, входные цепи питания к плате Arduino.

Сборка измерительной схемы

Правильнее будет собрать пробную схему мультитестера на беспаечной макетной плате для проверки совместимости найденного дисплея с микропроцессором Arduino, а также других комплектующих.

Встроенный светодиод на выходе D13 обязательно выпаять! Этот выход будет использоваться как источник образцового напряжения при прозвонке диодов, транзисторов, тиристоров, и нагрузка, садящая на нем напряжение, не нужна.

Подключение к аналоговым выходам Arduino:

  • A0 — «минусовой» черный щуп.
  • A1 — «плюсовой» красный щуп.
  • A2 — «прозвоночный» желтый щуп.

Подключение к цифровым выходам Arduino:

  • D0 — получение RX на Arduino nano или mini.
  • D1 — передача TX на Arduino nano или mini.

Прошивка микроконтроллера

Загрузить прошивку в Arduino можно как с помощью программатора USB, так и применив другой Arduino nano для перепрограммирования. Мы же воспользуемся программатором USBasp и приложением SinaProg, о чем расскажем подробно.

  • Скачиваем и устанавливаем на ПК приложение SinaProg 2.1.
  • В поле Programmer находим свой программатор USBasp и нажимаем кнопку Search для поиска подключенного контроллера.
  • После определения контроллера, скачиваем Aрхив с прошивкой для мультитестера на Arduino и распаковываем.
  • В архиве две прошивки: TransistorTester.eep для работы памяти EEPROM микроконтроллера, TransistorTester.hex непосредственно для микроконтроллера. Сначала загружаем TransistorTester.eep в память EEPROM микроконтроллера.

Иконка выбора пути к прошивке

  • Загружаем аналогично TransistorTester.hex в микроконтроллер и запускаем Program.

Об успешном завершении прошивки дается сообщение в описании процесса установки

  • Загружаем TransistorTester.hex в микроконтроллер,аналогично как делали ранее.

  • После удачно осуществленной прошивки, отключаем программатор.

Дабы не было проблем с полным отсутствием отображения на дисплее, заливать в память EEPROM следует файл с расширением HEX, а не BIN.

Начинать работу с тестером надо после сброса на кнопке SW2 Reset.

Есть куча приборов, куда можно поместить собираемый универсальный пробник: старые мультиметры, токовые клещи, большие калькуляторы, даже ночные часы.

Как пример свой мультитестер на Arduino можно засунуть в корпус испорченного модема.

Автор: Виталий Петрович. Украина

ESR-тестер: что это такое и как он облегчает жизнь

В статье мы расскажем о ESR-тестере, который способен измерять многие электронные компоненты: как он выглядит, что умеет и что не может. Коротко опишем принцип его работы.

ESR-тестер – это устройство, которое способно выдавать информацию практически о любом электронном компоненте. Это изобретение наших китайских друзей, за что им можно сказать отдельное спасибо, потому что устройство здорово помогает электронщикам и ремонтникам различной микроаппаратуры.

Внешний вид устройства

Электронный тестер представляет из себя небольшое устройство с дисплеем, кнопкой-энкодером и специальной контактной площадкой для подключения электронных компонентов (ZIF-панель).

У дешевых тестеров дисплеи простые текстовые, на которых отображается только основная информация, более навороченные оснащены графическим дисплеем с отображением пиктограмм элементов. На такой экран помещается больше информации. ZIF-панель сделана для удобного крепления контактов измеряемого элемента.

Кнопка служит для включения и одновременного измерения номинала элемента, в более дорогих моделях предусмотрен еще и энкодер для перемещения по меню, выбора опций, а также тонкой настройки прибора.

Как это все работает?

Для тестирования вам нужно вставить измеряемый компонент (конденсатор, резистор, светодиод и т.п.) в контакты панельки ZIF, следя при этом, чтобы номера контактов были разными.

Затем зажать компонент специальным рычажком и нажать кнопку на приборе.

Устройство включится и через пару секунд выдаст вам полную информацию о вставленном компоненте. Вероятно, вы скажете, что мультиметром замерять проще. Может и так, но это относится только к резисторам. Другие компоненты, например, конденсаторы мерить мультиметром долго и нудно. К тому же ESR-тестер может определить степень изношенности конденсатора.

Прибор может питаться от внешнего источника питания с напряжением 9В, или от батарейки крона.

Какие электронные компоненты можно мерить ESR-тестером?

Это по большому счету зависит от дороговизны устройства и программного обеспечения (прошивки). При покупке самого дешевого тестера вы сможете измерить резисторы, конденсаторы, светодиоды, транзисторы, стабилизаторы.

Также можно замерять резисторы в реальном времени (хорошо подходит для проверки переменных резисторов). Для измерения SMD компонентов в некоторых приборах имеется специальная контактная площадка.

Обладатели тестера с графическим дисплеем при измерении транзисторов или мосфетов могут видеть на экране графическое изображение транзистора с указанными выводами базы, эмиттера и коллектора, а также иметь точное представление о внутренней схеме элемента. Прибор может помочь в поиске аналогов транзисторов и других радиодеталей, если на элементе отсутствует какая-либо маркировка.

Какова точность прибора?

ESR-тестер в принципе дает достаточно точные показания. Качество работы зависит от установленных радиокомпонентов и калибровки прибора.

При первом включении прибор может попросить вас о той самой калибровке, в этом случае при себе нужно иметь перемычки для закорачивания контактов в панельке, а также несколько «эталонных» конденсаторов определенных номиналов.

Что прибор не умеет?

Можно сказать точно, что он не умеет замерять микросхемы.

Во-первых, микросхем миллионы, невозможно уместить весь datasheet в такое маленькое устройство.

Во-вторых, даже если бы он и был настолько вместительным, то всю информацию о микросхеме невозможно вывести на маленький дисплей.

Можно смело благодарить китайских братьев за изобретение данного устройства. С его помощью можно навести порядок среди тысячи компонентов, отбраковать и выкинуть лишние, рассортировать хорошие. С таким прибором ремонт техники станет интереснее, а жить станет гораздо проще!

Как сделать тестер микросхем своими руками

Некоторое время назад я купил IC тестер от Genius. Модель G540 позволяла программировать различные IC, была способна тестировать CMOS и TTL IC. Последняя функция была достаточно интересной, так как это позволяло ремонтировать и проверять вещи намного проще — ты знаешь, какая часть имеет дефект, вместо того, чтобы заменять все части и микросхемы по одной в поисках неисправной.

Девайс работал хорошо до тех пор, пока я не перешел на Win7. На этом этапе он начал создавать проблемы, не распознавался в некоторых случаях, а сама программа могла зависнуть в момент IC тестирования. В поисках альтернативы я решил сделать тестер своими руками с некоторыми дополнительными улучшениями.

В результате я получил IC tester на Ардуино с возможностью вывода результатов проверки на серийный порт, при этом он работает в большинстве случаев (но до сих пор есть кое что, что можно улучшить).

Шаг 1: Что было в начале

Оригинальный тестер от Genius работал хорошо, но вначале нужно было сделать множество кликов, выбирая девайс и т.д. Всегда нужно было запускать программу и самое важное, что не было никакой информации об итогах тестирования. Если IC не был найден, то невозможно было определить по какой причине: из-за поломки, или из-за некорректного цикла тестирования (что случается с некоторыми IC).

Идея состояла в том, чтобы устранить эти недостатки разработав на Ардуино Нано свой тест.

Шаг 2: Схема

Схема тестера конденсаторов довольно проста. Центральным элементом является Ардуино нано. Ввиду ограничения доступных портов, максимальное количество тестируемых пинов равняется 16 (чего вполне хватает для большинства IC).Чтобы добиться этого, коммуникация с экраном и EEPROM, содержащим тестовые данные, осуществляется через I2C. Нано берёт на себя коммуникацию с компьютером и отображает детальные результаты тестов.

Дисплей LCD — стандартный экран 16*2 с I2C конвертером, он занимает всего 2 пина на Ардуино.

Тестовые данные хранятся в I2C EEPROM AT24C512. Там хранится скрипт, который шаг за шагом проводит тестирование. Для каждого типа IC посылается последовательность логических входных данных, и определенные данные ожидаются на выходе. В случае если данные не соответствуют ожиданиям, скрипт перепрыгивает к следующей возможной части исполнения. В данной версии девайса EEPROM нужно отдельно программировать программатором. Я не нашел способа переправить 25кБ данных кроме как через серийный порт.

Тестовые скрипты находятся в текстовом виде, так что их можно легко модифицировать, синтаксис в скетче Ардуино.

При тестировании, несколько сигналов посылается на тестируемую часть, которая не соответствует спецификации и проверяются все возможные комбинации. Чтобы предотвратить перегрузку Arduino и детали, все соединения проходят через резисторы на 680 Ом. Это создает много сигналов «ниже спецификаций», что приводит к случайным выходам тестируемой ИС. Тем не менее, если IC подключается к тестируемым сигналам, выход тестируемой IC можно использовать.

Тестирование начинается с одного коммутатора, подключенного к одному из аналоговых входов.

Шаг 3: Девайс в работе

В приложенном видео можно посмотреть тестер в работе.

Как и его фабричные собраться, тестер работает не со всеми IC. С некоторыми работать сложно, так как не совсем понятно, какие сигналы нужно ожидать. Как только у меня будет свободное время, я проведу некоторую оптимизацию.

Шаг 4: EEPROM для тестера

Кто-то из вас может задаться вопросом, можно ли загрузить тестовую информацию в EEPROM без использования программатора.

После некоторых изысканий я дописал код, чтобы сделать эту задумку возможной. Очень важным аспектом загрузки данных через Serial Monitor Ардуино является то, что нужно выставить значение baudrate на 1200! При этом загрузка кода займёт некоторое время, но вы обезопасите себя от потери данных.

Загрузите набросок программы, откройте Serial Monitor и дождитесь, пока перед вами не появятся опции. Нажмите «d», а затем Enter. Тестер войдёт в режим загрузки. Просто вставьте всё содержимое test_16_full.dat и нажмите Enter. На экране начнут отображаться байты. «done» на мониторе будет означать, что данные успешно загружены.

Рассказываю как сделать какую-либо вещь с пошаговыми фото и видео инструкциями.

Простой тестер ёмкости аккумуляторов на Arduino

В последнее время я начал замечать, что мой смартфон стал разряжаться быстрее. Поиски программного «пожирателя» энергии плодов не принесли, поэтому стал задумываться, не пришло ли время заменить АКБ. Но абсолютной уверенности в том, что причина в батарее не было. Поэтому прежде чем заказывать новый аккумулятор решил попробовать измерить реальную емкость старого. Для этого было решено собрать простой измеритель емкости АКБ, тем более что идея эта вынашивалась уже давно – уж очень много батареек и аккумуляторов окружает нас в повседневной жизни, и было бы неплохо иметь возможность время от времени тестировать их.

Сама идея, лежащая в основе работы устройства, крайне проста: есть заряженный аккумулятор и нагрузка в виде резистора, нужно лишь измерять ток, напряжение и время в ходе разряда АКБ, и по полученным данным рассчитать его емкость. В принципе, можно обойтись вольтметром и амперметром, но сидеть за приборами несколько часов удовольствие сомнительное, поэтому намного проще и точнее можно сделать это используя регистратор данных. Я в качестве такого регистратора использовал платформу Arduino Uno.

С измерением напряжения и времени в Arduino проблем нет – есть АЦП, но чтобы измерить ток нужен шунт. У меня появилась идея использовать сам нагрузочный резистор в качестве шунта. То есть, зная на нем напряжение и предварительно измерив сопротивление, мы всегда можем рассчитать ток. Поэтому простейший вариант схемы будет состоять лишь из нагрузки и АКБ, с подключением к аналоговому входу Arduino. Но было бы неплохо предусмотреть отключение нагрузки по достижению порогового напряжение на батарее (для Li-Ion это обычно 2,5-3В). Поэтому я предусмотрел в схеме реле, управляемое цифровым пином 7 через транзистор. Конечный вариант схемы на рисунке ниже.

Все элементы схемы я разместил на кусочке макетной платы, которая устанавливается прямо на Uno. В качестве нагрузки использовал спираль из нихромовой проволоки толщиной 0,5мм, имеющей сопротивление около 3 Ом. Это дает расчетное значение тока разряда 0,9-1,2А.

2. Измерение тока

Как было сказано выше ток рассчитывается исходя из напряжения на спирали и её сопротивления. Но стоит учесть, что спираль нагревается, а сопротивление нихрома довольно сильно зависит от температуры. Чтобы компенсировать ошибку я просто снял вольт-амперную характеристику спирали, используя лабораторный блок питания и давая ей прогреться перед каждым измерением. Далее вывел в Excel уравнение линии тренда (график ниже), которое дает довольно точную зависимость i(u) с учетом нагрева. Видно, что линия не прямая.

3. Измерение напряжения

Поскольку точность данного тестера напрямую зависит от точности измерения напряжения, я решил уделить этому особое внимание. В других статьях уже неоднократно упоминали метод, позволяющих наиболее точно измерять напряжение контроллерами Atmega. Повторю лишь вкратце – суть состоит в определении внутреннего опорного напряжения средствами самого контроллера. Я пользовался материалами данной статьи.

Код не представляет из себя ничего сложного:

Каждые 5 секунд данные о времени, напряжении батареи, токе разряда, текущей емкости в мАч и ВтЧ, а также напряжении питания передаются в последовательный порт. Ток рассчитывается по полученной в п. 2 функции. По достижении порогового напряжения Voff тест прекращается.
Единственным, на мой взгляд, интересным моментом в коде я бы выделил использование цифрового фильтра. Дело в том, что при считывании напряжения значения неизбежно «пляшут» вверх-вниз. Сначала я пытался уменьшить этот эффект просто сделав 100 измерений за 5 секунд и взяв среднее. Но результат по-прежнему меня не удовлетворил. В ходе поисков я наткнулся на такой программный фильтр. Работает он похожим образом, но вместо усреднения он сортирует все 100 значений измерений по возрастанию, выбирает центральные 10 и высчитывает среднее из них. Результат меня впечатлил – флуктуации измерений полностью прекратились. Я решил использовать его и для измерения внутреннего опорного напряжения (функция readVcc в коде).

Данные из монитора последовательного порта в несколько кликов импортируются в Excel и выглядят следующим образом:

Далее легко построить график разряда АКБ:

В случае с моим Nexus 5 заявленная ёмкость аккумулятора BL-T9 – 2300 мАч. Измеренная мной – 2040 мАч при разряде до 2,5 В. В реальности контроллер вряд ли позволяет сесть батарее до такого низкого напряжения, скорее всего пороговое значение 3В. Ёмкость в этом случае 1960 мАч. Полтора года службы телефона привели к просадке емкости примерно на 15%. С покупкой новой АКБ было решено повременить.
С помощью данного тестера было разряжено уже несколько других Li-Ion аккумуляторов. Результаты выглядят очень реалистично. Измеренная емкость новых АКБ совпадает с заявленной с отклонением менее 2%.
Данный тестер подойдет и для металл-гидридных пальчиковых аккумуляторов. Ток разряда в этом случае составит около 400 мА.

Источники:

http://arduinoplus.ru/esr-tester/

http://masterclub.online/topic/13848-tester-mikroshem

http://m.habr.com/ru/post/389105/

http://edurobots.ru/2015/04/iskra-neo-byudzhetnyj-rossijskij-klon-arduino-leonardo/

Ссылка на основную публикацию