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).cond-r.jpg

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

 

esr-meter-ok.jpg esr-tester4.jpg2 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"...:implantation-esr.jpg

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":

Pg fe51a

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

Vue de près cela ressemble à ça:

Rm24b02e

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:

esr-meter-schematics.jpg3 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":

Testeur esr

Dsc 251Il 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

Dsc 252Le transfo sur tore est collé sur la plaque arrière et le montage sur plaquette veroboard est fixé derrière le galva!

Dsc 253Cela fait un ensemble compact et parfaitement autonome!

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

Dsc 269

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

Dsc 0114

Une diode LED verte indique la mise sous tension !

Dsc 270

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!

 

Date de dernière mise à jour : 01/06/2020

Commentaires

  • David
    Merci beaucoup,
    article très complet et pertinent. Le schéma de montage a fonctionné dès le premier essai et m'a permis de comprendre pourquoi les condensateurs s'usés.
  • Samuel
    • 2. Samuel Le 30/01/2021
    A priori la fréquence est indépendante du transfo.
    Par contre effectivement pour le transfo j'ai fait 100/5 au lieu de 400/20 (je n'avais pas assez de fil).
    Je ne m'y connais pas trop en transfo, pensez-vous que cela puisse faire une différence ?
    • radio-man64
      • radio-man64Le 31/01/2021
      bjr, voici l'article original (traduit) avec l'explication du fonctionnement: https://translate.google.com/translate?sl=auto&tl=fr&u=https://www.nutsvolts.com/magazine/article/january2016_ESRMeterforTestBench cdt domi
  • Samuel
    • 3. Samuel Le 27/01/2021
    Merci pour ce montage extrêmement instructif et les explications associées.
    J'ai effectué le montage avec un TL082, et j'obtiens une fréquence de 12.5 kHz et non de 100kHz.
    J'ai essayé d'augmenter la fréquence en diminuant R4, cependant je peine à dépasser 16kHz (au delà le signal impossible de mesurer la moindre ESR).
    Savez-vous pourquoi je n'ai pas 100kHz ? Le simple changement d'ampli op peut-il l'expliquer une telle différence ?
    • radio-man64
      • radio-man64Le 28/01/2021
      bjr, je n'ai pas testé avec d'autre circuit que le TL072... etes-vous sur de ne pas avoir fait d'erreur de cablage? le transfo est il conforme à la description (tore ferrite)... cdt domi
  • Toto
    • 4. Toto Le 24/11/2019
    Merci pour toutes ces infos mais c’est dommage, la police de caractères utilisée rend le texte difficilement lisible.
  • Krapoutchik
    Salut !

    Je confirme S U P E R M O N T A G E !!! !

    Cependant j'ai eu quelques soucis de reproductibilité des mesures, en bref quelques instabilités, et aussi des difficultés à mesurer/estimer des valeurs d'ESR inférieurs à 1 ohm.
    Au final j'ai fait quelques modifs pour faire fonctionner l'ensemble sous 9V et descendu la résistance R6 à 2,2 ohms. Maintenant je peux mesurer/estimer des valeurs d'ESR aussi basses que 0,02 ohms, oui 20 milliohms et aussi haute qu'environ 30 d'ohms. On pourrait descendre encore plus bas en diminuant encore plus R6 mais est-ce bien utile .
    J'ai étalonné "virtuellement" un multimètre à coup de Paint shop pro pour éviter de pourrir le cadran de l'appareil :-). On peut le voir ici = http://forum.wda-fr.org/viewtopic.php?t=2440#p14538
    • radio-man64
      • radio-man64Le 07/06/2017
      Merci pour toute ces infos cdlt Domi
  • charles rydel
    • 6. charles rydel Le 20/10/2016
    Bonjour,

    Juste une remarque: les chimiques n'ont pas seulement une résistance série mais aussi une self série qui dépend de leur mode de fabrication ! En conséquence, la mesure à 100Khz risque de faire apparaitre celle-ci et de fausser la mesure, en d'autre termes de faire passer pour mauvais un condensateur qui serait bon à 100Hz. Il n'en demeure pas moins que si une capa est mesurée bonne, elle le sera bien.
  • ML
    • 7. ML Le 05/02/2016
    Bonjour,

    J'ai réalisé le testeur, en prenant comme transfo un transfo récupéré sur une alimentation de PC.
    J'ai bobiné à la main plus ou moins en vrac 400 et 20 spires, comme indiqué.
    J'ai ajouté le circuit de protection, avec le condensateur de 470 nanofarads, les deux diodes et la résistance de 1 Méga-ohm
    Pour compenser, j'ai augmenté la résistance de 10 ohms qui retourne à la masse jusqu'à 20 ohms.
    Aux premiers essais, je n'arrivais pas à obtenir en sortie un niveau suffisant pour faire dévier le galvanomètre de façon significative (quelques microampères !).
    Modifier la valeur de la résistance de contre-réaction ne change pratiquement rien.
    Finalement, j'ai remplacé le TL072 par un TL082 qui a un meilleur gain en haute fréquence, et le même brochage, et miracle : ça marche. J'ai maintenant 50 microampères, sortie court-circuitée, avec une résistance série de 20 kiloohms en série sur le galvanomètre.
    Voila : ceci peut peut-être aider ceux qui veulent réaliser ce montage.
    Merci à vous pour votre site, très intéressant.
  • GUERDER
    • 8. GUERDER Le 26/01/2016
    Bonjour,
    testeur réalisé, il fonctionne mais j'ai un doute quant à son parfait fonctionnement : ok les 100 µF bons sont entre 1 à 2 ohms mais pour les petites capa comme 4.7 µF, 16 à 63 volts je n 'ai obtenu que 5 à 7 ohms est ce bien normal ? le µampèremètre est un 100 µampère, pour pleine échelle R11 variable est ajustée à 13 Kohms.
    Merci pour votre réponse.
    slts.
    Philippe
    • radio-man64
      • radio-man64Le 27/01/2016
      bjr, c'est normal! regardez le tableau joint dans l'article! les faibles valeurs ont un ESR plus important. cdlt domi64
  • GUERDER
    • 9. GUERDER Le 23/01/2016
    Bonjour ,
    Grand merci pour votre réponse.
    J'en profite aussi pour saluer et vous remercier pour votre réalisation : ce site electronique est passionnant!
    Question sur le testeur, en cours de réalisation pour moi : est ce qu'on peut tester des condos non chimiques, des condos non polarisés?
    Merci pour votre réponse.
    Slts.
    Philippe
    • radio-man64
      • radio-man64Le 24/01/2016
      bjr, ce montage est dédié uniquement aux condensateurs chimiques! pour les autres voir le "testeur de composants" sur le site... cdlt domi64
  • GUERDER
    • 10. GUERDER Le 16/01/2016
    bonjour, grand merci pour votre site remarquable !
    Pourriez vous me dire si un galva de 500 µ A et non 50 µA sera bien et suffisant en "sensibilité"?
    • radio-man64
      • radio-man64Le 17/01/2016
      bsoir, aucun Pb il faudra juste régler la sensibilité avec la résistance ajustable! cdlt domi64
  • duverger stéphane
    • 11. duverger stéphane Le 06/06/2015
    bonjour j ai dejà un testeur chinois mais il ne permet pas de verifier les condos sur les circuits .je ne vends pas mon recepteur .je parlais d acheter un autre testeur qui permet de controler sans dessouder .est ce que mon transfo doit fonctionner avec ce que j ai utiliser pour le confectionner.j ai revérifier plusieurs fois le circuit .tous les composants je les ai mesurer de façon a etre le plus proche des valeurs du schéma .a la place de la 39k ohm j ai essayer d autres resistances car je pensais que c etait là que vous aviez mis la 47k ohm .tant pis j utiliserais les composants pour autres choses.
    • radio-man64
      • radio-man64Le 06/06/2015
      Bjr, Le testeur ESR a fonctionné du premier coup et les resultats sont visibles sur la video jointe! Le transfo doit etre un tore de ferrite fermé, l'ampli OP est fragile: a monter sur support. Pour le reste rien de critique, il n'y a pas d'erreyr sur le schéma qui a été realisé a ce jour par de nombreux internautes! Cdlt Domi64
  • duverger stéphane
    • 12. duverger stéphane Le 04/06/2015
    bonjour .voilà j ait fait ce testeur mais il ne marche pas sauf si je fais des cours circuits .mon transfo je l ai realiser avec une bobine en plastique avec une vis en ferrite dedans c etait deja un transfo mais le fil trop gros le mien fait 0.30 -200tours +les 20t pour le secondaire .mon vumetre provient d un tosmetre car je suis amateur de radio cb et ecouteur .la resistance du cadran est 609 ohms .je repare mes emeteurs moi mème quand ce n est pas trop dur .actuelement je suis en train de refaire une de mes alimentations qui avait lacher mais avec un schéma car je serais bien incapable de la fabriquer .ou avez vous mis une resistance de 47k .j ai besoin de ce testeur car j ai un recepteur decamétrique thomson rs 560 qui est tombé en panne de reception graduelement qui me fait penser a un condo hs mais vu qui y en a beaucoup cela m eviterais les dessoudages .si je n arrive pas a le faire marcher je me resoudrais a acheter un esrmetre tout fait .(j aimerais bien trouver une alimentation alinco comme vous mais sans la modifier ) merci .bonne journée .
    • radio-man64
      • radio-man64Le 04/06/2015
      Bjr, Au vu de vos difficultés vous devriez essayer le testeur universel de composants: http://radioman64.e-monsite.com/pages/appareils-de-mesure-en-kit/testeur-universel-de-composants.html il fonctionne parfaitement et le prix du kit est de 10€ environ: http://www.ebay.com/itm/DIY-Kits-M168-Transistor-Tester-Diode-Triode-Capacitance-ESR-Meter-MOS-PNP-NPN-/271660747448?pt=LH_DefaultDomain_0&hash=item3f403e0ab8 Cdlt Domi64
    • radio-man64
      • radio-man64Le 04/06/2015
      bjr, ce modèle de recepteur est en effet assez rare! Cela ne veux pas dire qu'il est tres recherché, mais vu les performances je pense que vous pouvez en tirer une centaine d'euros... Cdlt Domi64
  • lulrik
    Excellent ! dès que j'ai le temps c'est fait, merci !
  • pierron lionel
    • 14. pierron lionel Le 10/11/2014
    Que dire, ce montage fonctionne à merveille et d'une précision redoutable,le must est un cadran large pour marquer les divisions.Merci à vous etcontinuez à nous donner de bon conseils.Merci.
  • agez
    • 15. agez Le 01/11/2014
    bonjour
    j'ai pb avec ce montage
    est ce le bon endroit pour en parler?
    • radio-man64
      • radio-man64Le 06/11/2014
      Bjr, J'essaierais de repondre à vos questions ...Pas de Pb! Cdlt Domi64
  • radio-man64
    Bjr,
    Je ne vois pas l'interet d'utiliser une alim à découpage pour un montage qui ne consomme que quelques milliampères!
    je pense que ce type de montage se prete tres bien a une alimentation sur piles, pour ma part j'ai utilisé 2 piles plates de 4,5V montées en série...On peux utiliser aussi un coupleur avec 6 piles LR6 de 1,5V.: cela permet de réaliser un montage "autonome" que l'on peux transporter partout!
    Cela résout aussi tous les PB d'interférences ou de parasites pouvant être crées par une alim à découpage qui n'est pas à sa place dans ce montage a faible consommation!
    voila mon avis!
    cdlt
    domi64
  • C. Poiraudeau
    • 17. C. Poiraudeau Le 28/04/2014
    Bonjour
    Entre le + 12v et le 7805, j'ai mis un interrupteur et une led verte protégée par une résistance de 470 Ohms. Le montage est installé dans un boitier pupitre, branché sur une alim de labo en 12 V. Ainsi, j'ai un on/off indiqué par la led.
    Le transfo est réalisé à partir d'un tube de ferrite, 200 tours de fil de cuivre émaillé en 0.3 mm + 20 tours du même fil pour le secondaire comme préconisé et isolé par une feuille plastique et chatterton. C'est tout simplement génial, il fonctionne au poil.
    Merci beaucoup
  • Jean-Michel
    • 18. Jean-Michel Le 10/04/2013
    Ce montage fonctionne du premier "coup". Sa réalisation est vraiment simple. Appareil de mesure indispensable! Un grand merci à vous d'avoir pris le temps de le présenter sur votre site internet... site internet que j'ai parcouru en long et en large avec délectation. Bravo.
  • christophe
    • 19. christophe Le 16/10/2012
    J'adopte, c'est exactement ce qu'il me faut. il sera fini ce soir!

    merci beaucoup.
  • GARENNE, Jean-François
    J'apprécie ce genre de réalisation Je vais en prendre note pour le réaliser entre autre "bidouillages". Je suis moi aussi retraité et j'ai tellement de projets dans la tête qu'il me faudrait 7 vies comme les chats.Je continue la visite de votre intéressant site.
    Cordialement.

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