TESTEUR DE CONDOS CHIMIQUES

TESTEUR ESR-METRE

Introduction

Dans la plupart des appareils actuels, les condensateurs électrolytiques ou condensateurs "chimiques"  sont les composants qui posent le plus de problèmes !

Un ESR-mètre est un appareil qui va permettre de déceler les condensateurs défectueux dans les appareils, cette mesure peut même s’effectuer sans dessouder le composant.

Qu’est ce que l’ESR ?

Aucun condensateur n’est parfait !

Il possède une certaine capacité, une inductance, et une résistance série : c’est l’ESR (Résistance série équivalente).

C’est cette résistance série qui augmente avec le temps cela est du au vieillissement de l'électrolyte et aux conditions de fonctionnement: pointes de courant , température... Dans les alimentations à découpage où les intensités sont très importantes cela provoque un échauffement du condensateur et accélère son vieillissement et sa perte de capacité, cela peux aller jusqu’à sa destruction. (On voit souvent des condensateurs avec le dessus éclaté ou qui fuient lamentablement sur le circuit imprimé!)

Un condensateur de 100uF ou plus doit avoir un ESR largement inférieur à 1 Ohm mais en vieillissant cette valeur peux monter à plusieurs dizaines d’ohms.

La durée de vie du condensateur dépend de la qualité de construction, du courant d’ondulation et de la température, et cette durée de vie est souvent inférieure à 1000 ou 2000 heures, et même beaucoup moins sur certains équipements bas de gamme !

Le circuit de test

 2 Schémas très ressemblant pour ma part j'ai pris le second car je veux l'alimenter en 9V

Il est très simple : ½ ampli Op TL062 ou 72 est configuré en oscillateur à relaxation à environ 100Khz.

La sortie de cet ampli op. est éliminée de sa composante continue par un condensateur avant d’attaquer le primaire d’un transformateur abaisseur. Ce transformateur a 2 fonctions : il réduit l’amplitude du signal de plus de 4V à environ 200mV et il réduit l’impédance d’environ 300Ohms à moins d’un ohm.

Une résistance de 10ohms charge la sortie du transformateur et réduit les variations de niveau. La conséquence de cette source de basse tension et de faible impédance est qu’il est souvent possible de tester les condensateurs sans les dessouder du circuit. Ce signal de test est appliqué au condensateur à mesurer, il retourne vers une autre résistance de faible valeur avec laquelle il forme un diviseur de tension. Cette tension est alors amplifiée par l’autre ½ TL062 ou 72, puis elle est redressée et envoyée sur le galvanomètre de mesure : cette tension sera inversement proportionnelle à la résistance série équivalente du condensateur en test.

Construction

L’ensemble est monté sur un morceau de « veroboard »:

J'ai mis un régulateur de tension 7805 pour pouvoir alimenter le tout en 9V, la consommation est très faible, il tiédit meme pas!

On peux utiliser un ampli Op: TL062 ou TL072 ouTL082 pour ma part c'est ce dernier que j'ai utilisé.

Les valeurs de résistance à mesurer étant très faibles on mettra des fils de sortie en 1 à 1,5 mm².

Voici l'implantation sur la plaquette veroboard, il est possible aussi pour ceux qui sont équipés de réaliser un petit circuit imprimé...Le dessin est vue "coté circuit"...:

Le transformateur n’est pas critique : il faut récupérer un tore de ferrite du genre alim à découpage ou filtre audio, on en trouve aussi dans les anciens "minitels":

En voila un sur la "carte logique" d'un Minitel!....(Photo cfp.radio.com)

Vue de près cela ressemble à ça:

On va y bobiner un primaire de 400 tours de fil émaillé de 1/10 à 2/10è et par-dessus un secondaire de 20 tours du même fil.

Pour ma part j'ai récupéré ce Pot de ferrite dans un appareil médical et il comportait déjà un enroulement en fil de 3/100è , je me suis contenté de bobiner par dessus 20 spires de fil émaillé de 1/10 et de bien isoler le tout.

Le galvanomètre peut être aussi un vumètre (genre accord FM ou CB), la résistance série sera fonction de la sensibilité du galva.

Si une résistance série supérieure à 47K est nécessaire il vaut mieux réduire la résistance de contre-réaction entre les broches 6 et 7 du TL062.

 Mise en route

Au premier branchement mettre la résistance ajustable 100K à ½ course, relier ensemble les cordons de mesure, et si tout va bien l’aiguille doit dévier…

Régler la résistance de 100K pour amener l’aiguille à fond d’échelle, pour ma part avec le galva que j'avais j'ai mis une 47K,  le réglage est terminé, on peut refermer le boitier.

Etalonnage

Le zéro étant étalonné en fond d’échelle il est possible de faire une graduation avec des résistances de précision à 1% de 1ohm, j'ai donc pris 10 résistances de 1ohm montées en série d'abord: cela me donne les repères de 1 à 10, puis mises en // je descend jusqu'à 0,1 ohm j'ai ainsi pu graduer le cadran...On pourrai aussi partager le cadran en zones de couleur rouge/orange/vert, l’indication sera approximative mais bien suffisante dans la plupart des cas.

On peut se servir du testeur pour vérifier des jonctions de semi-conducteurs, des transfos…etc... pour des résistances entre 0 et 10ohms.

Voici les valeurs d’ESR à relever pour un condensateur neuf :

On pourra coller ce tableau au dos du testeur !

Protection 400V

Tôt ou tard on peut être amené à tester un condensateur encore chargé aussi pour éviter toute détérioration du testeur un circuit de protection peut être ajouté :

Ce schéma correspond à l'autre version du testeur mais il est parfaitement adaptable à celle-ci:

Les composants rajoutés en rouge sont un condensateur 470nF 400V non polarisé pour bloquer toute composante continue, ainsi que 2 diodes 1N4007 tête-bêche, enfin une résistance de 1Mohms en parallèle sur les pointes de touches empêche toute charge résiduelle du condensateur. Pour compenser la perte due au condensateur de 470nF , la résistance d'entrée de 10ohms sur cette version peut être augmentée un peu...

L’ensemble sera monté au ras des sorties, privilégier des connexions soudés afin d’éviter toute perte due à des résistances de contacts dans des douilles bananes ou des fiches serties ou vissées.

Les pointes de touches ne sont pas polarisés et les courants délivrés par le testeur sont très faibles et permettent ainsi de tester les composants sans les dessouder du circuit.

Ce montage est très simple à réaliser et il est d'une efficacité redoutable: le test et le tri des condensateurs électrochimiques se fait avec une grande rapidité.

La plupart des condensateurs que j'ai testé avaient un ESR tres proches de 0 mais j'en ai ai trouve qui avaient un ESR >10...!

Attention regardez le tableau: les faibles valeurs de condensateurs ont un ESR important mais a partir de 100uF l'aiguille doit partir a fond d'échelle sinon : POUBELLE!

Voici une petite vidéo du fonctionnement, le 50uF que j'ai marqué HS fait partie des "meilleurs" car j'en ai 2 ou 3 démontés récemment de postes à lampes qui ne font même pas décoller l'aiguille...

Où le montage révèle toute ses possibilités c'est pour le test d'une alim à découpage d'un écran de PC: j'ai trouvé en moins de 2mn les condensateurs défectueux sans rien dessouder, le temps de les remplacer et l'écran est reparti!

D’après un article de http://members.multimania.co.uk/leeedavison/misc/esr/index.html#proto remanié et traduit par mes soins.

Enfin pour terminer voici encore un autre schéma un peu similaire mais qui apporte quelques commentaires:

3 prises ont été rajoutées: sortie oscillateur, sortie ampli OP et sortie mesure, cela peux être intéressant pour brancher un oscilloscope, l'alimentation est faite à partir d'un bloc secteur genre calculatrice.

A signaler le vu-mètre utilisé sur cette version a le zéro a droite ce qui explique que l'échelle ESR est inversée!

Bonnes mesures à tous!

8ans plus tard...

J'ai retrouvé cette maquette au fond d'un tiroir, et j'ai pensé terminer le montage en le montant dans un joli boîtier:

Après quelques recherches j'ai trouvé un "contenant" très acceptable pour lequel j'ai dessiné une façade avec mon logiciel "front designer":

Il y a peu d'éléments à monter et j'ai pris un boitier assez grand pour y inclure un jeu de 2 piles plates de 4,5v

Le transfo sur tore est collé sur la plaque arrière et le montage sur plaquette veroboard est fixé derrière le galva!

Cela fait un ensemble compact et parfaitement autonome!

J'ai cablé la facade, et les 2 piles ont trouvé leur place:

A noter que l'entrée est cabléeen fil de gros diamètre pour éviter les pertes!

Une diode LED verte indique la mise sous tension !

J'ai monté 2 cordons toujours avec du gros fil:

l'ensemble est prêt à être utilisé!

Ce petit testeur sans prétention s'avère redoutable dans la recherche des condensateurs chimiques présentant un défaut: court-circuit, perte de capacité, coupure...etc

Il est plutôt adapté aux montages à transistors mais comme on le voit dans la vidéo on peux aussi tester les condensateurs anciens!