DT830B/7107表头改电池内阻测试仪/改电解电容ESR表！

hotdll

电池内阻测试仪在67楼：http://www.shoudian.org/forum.ph ... 79&pid=12599898

下面这个电路线性不好，淘汰了。


一块用了10年的次时代电池。内阻已经3欧了


经过两天的搭焊，测试，反复的求教论坛的高人，基本成功。发文章庆贺下。

有朋友会说干嘛这么麻烦，现成的电路图多的是，不过小鬼头老师的以及其他朋友的大部分是用指针表，或者是单片机。成本很高的，比如许老师的ESR表淘宝上销售大概9X元，并且是没有外壳的。小鬼头老师的加上表头大概也接近100元。我手里只有一个MF47表，不想拆，到是830B刚好有一个套件，很便宜。所以决定用它改装，要求是电路超简单、原件最少、效果接近相敏检波法。

大家都知道正常情况下电解电容的ESR随着频率的升高而降低，在10KHZ以上的频率的时候，电解电容的容抗远小于ESR。所以除了相敏检波，大部分的ESR表都是按照这个原理测的。但是数字表和指针表不同，指针表的刻度盘不是线性的，刚好和欧姆档相对应。但是数字表显示的是数字，必须是线性的，读数才有价值。刚开始我打算用交流恒流源做，后来发现越做越复杂，放弃。有一天突法奇想，为什么不用比例法做呢？这样除了能测ESR，还可以测毫欧，测电感和电容。

电路原理图讨论见：
http://bbs.yleee.com.cn/thread-29809-1-1.html
说明：1、因为我的DT830B没有负压发生电路，所以我调试的时候用的是555电路，实际中我会7107的48KHZ的时钟脉冲放大后做激励信号源。2、NE5532使用正5V 负3V供电，3V供电实际电路使用7107的负压发生电路，因为NE5532的负压输出电流很低，不到1mA。这样整个电路可以用5V供电。用ETA9635做充电、升压、保护三合一模块充电，一节锂电池就可以工作，整机功耗不超过20mA.

3、实际使用的时候可以做成多个档位：R9电阻用1欧，10欧，1000pF,1uF,100uH，10mH的电感做比较原件。测量的精度与比较原件的精度相关和7106/7107的积分电路的线性度相关。网上的低价830B的线性很差，并且不稳定，大家还是买7107表头吧。

4、下图的振荡频率只有10KHZ，实际上我测试的时候是100KHZ和50KHZ，50kHZ可以获得比较满意的效果，并且方便利用7107的方波输出。这样省了一个NE555电路。
5、实际电路，需要做平两路放大器，使其增益一致。Cx端接和R9一样的电阻1欧或者10欧，调节其中1路的负反馈电阻，使表头显示1000.7106/7107的ref+ ，ref- 接 C2电容两端，IN+,IN-接C4电容两端。

                               
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D1-D4，D6，D7使用1N60P检波二极管。变压器就用手机5V电源充电器的变压器就可以，找个坏的拆掉就成。如果输出的幅度不够，可以把输出和采样的串联起来，注意同相和反相。NE5532主要要用德州的进口的，不要用假冒的或者国产的，国产的小信号几十毫伏几乎不可靠。

效果图：

                               
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表笔短路，结果，因为没有做运放增益平衡，所以有误差，大概40毫欧。

                               
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用10欧的电阻代替电容做测试，因为是测试我没有做小数点电路，显示的结果x10就是最终值。

                               
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测试3.9欧姆电阻，还可以。

                               
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测试2.7欧电阻，因为这块垃圾表的线性很差，所以阻值偏小了。

                               
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两只电阻和在一起的结果，因为串联后的阻值较大，所以线性较好误差只有20mΩ。

                               
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测试470uF电容的ESR值，因为比较电阻是10欧姆，加上表的线性不好，所以小于1欧姆的偏小。
串联10欧姆电阻后测得值是440毫欧。

taotaoliu

不错，必须支持

hotdll

taotaoliu 发表于 2014-1-5 21:55

                               
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不错，必须支持

谢谢支持。{:1_288:}

miller162

看好这个，有商机哦

hotdll

miller162 发表于 2014-1-5 22:17

                               
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看好这个，有商机哦

你的名字拼着像米勒？呵呵米勒就是你开发的？

你就知道商机啊。

国望堂

搞不定

miller162

hotdll 发表于 2014-1-5 22:53 你的名字拼着像米勒？呵呵米勒就是你开发的？ 你就知道商机啊。

以玩养玩，给需要的人提供服务，做一个负责的商人，没有什么不可以啊！

miller162

米勒是我开发的，一直在用心做这个产品，安全永远是放第一位的。
202的一芯二用是我想出来的，她是我最大的骄傲！因为我是学机械的，却让我解决了这个玩家心中的难题！原因很简单，因为用我用心了！

miller162

话说，6003没看到你有后续报道啊，我申请了6002，截止4.15，cooldiy_cn说4.18，很想知道你这个如何，我在你的贴里回复了

xuanll123

好贴~这个便携~想自己也做个

hotdll

miller162 发表于 2014-1-6 08:16

                               
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话说，6003没看到你有后续报道啊，我申请了6002，截止4.15，cooldiy_cn说4.18，很想知道你这个如何，我在你 ...

呵呵，很支持你的以玩养玩。。。刚才开个玩笑，有点冷，别介意。

我只有周六周日有时间弄东西，刚过去的周末我都在弄这个复合阻抗表了。这几天看有时间测试测试。我手里仪器太少。这几天去淘一个示波器。

L555T_007

LZ的比例法测交流内阻确实有创意！

文式震荡是正弦波估计稍比方波好一些，但是复杂不少呵呵。方波应该也能接受。

我觉得LZ的测量非线性差，不是7107的问题
而是 10欧 Vref- 和被测电阻 Vin- 的地电位问题导致。
现在的接法Vin是共地的，但是Vref就不太对了


实际电路应该还有几个隔直电容吧？否则怎么接入电池？

还是用上开尔文四线夹吧，你的鳄鱼夹影响较大，在豪欧级测量中。

hotdll

L555T_007 发表于 2014-1-6 09:46

                               
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LZ的比例法测交流内阻确实有创意！

文式震荡是正弦波估计稍比方波好一些，但是复杂不少呵呵。方波应该也能 ...

用的就是四线法，采用的是高频开尔文四线接法。
REF+,REF-,输入和IN+,IN-采用的是差分输入。
初步调试，两个放大器的倍数没有严格一致。

最开始用的是文氏桥接振荡器，我没有示波器，没法调整合适的放大倍数，所以用NE555代替了，7107/7106的48KHZ振荡器输出的就是正弦波，我的7107表头到手后，就会用它的48KHZ正弦波当激励信号员，正弦波测复合阻抗要比方波好很多。。

谢谢兄弟的指点，可惜没钱买开尔文测试夹具。呵呵{:1_292:}

hotdll

L555T_007 发表于 2014-1-6 09:46

                               
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LZ的比例法测交流内阻确实有创意！

文式震荡是正弦波估计稍比方波好一些，但是复杂不少呵呵。方波应该也能 ...

关于非线性误差的问题有三个原因会造成：
1、运放的增益带宽积，我用的是NE5532P，不确定是不是德州的，但是比我手里其他几个运放好很多。如果100KHZ频率，1N60导通电压是0.3V，检测1mV的信号，需要300*100KHZ=30M的增益带宽积，48K的话，需要14.4M的增益带宽积。所以我没打算让这个表测得几毫欧的电阻，测10毫欧以上的电阻即可。
2、积分电路的比例：我这个830B学生套件太垃圾了，积分比例是87x,并且还一直再乱跳。所以在等7107的表头。
3、两个放大器的增益不一致，这个比较好调，我手头没有合适的精密电阻，所以没调，如果调一下，线性会好很多。

关于电池内阻：

电池串接一个抑制复合阻抗的电解电容就可以了。{:1_303:}

再次感谢兄弟的回帖。

hotdll

L555T_007 发表于 2014-1-6 09:46

                               
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LZ的比例法测交流内阻确实有创意！

文式震荡是正弦波估计稍比方波好一些，但是复杂不少呵呵。方波应该也能 ...

而是 10欧 Vref- 和被测电阻 Vin- 的地电位问题导致。
现在的接法Vin是共地的，但是Vref就不太对了

R9和CX的输入电路都是使用的差分电路，这里不要考虑地的问题。运放A和B都是差分减法器。仿真的时候我反复取不同的值计算过，线性度很好，误差是千分之一。实际电路用一只精密电阻调节，可以使放大倍数严格一致。

L555T_007

hotdll 发表于 2014-1-6 10:34

                               
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用的就是四线法，采用的是高频开尔文四线接法。
REF+,REF-,输入和IN+,IN-采用的是差分输入。
初步调试， ...

开尔文夹不贵啊，才5～14元/个，夹线的夹电池倒是需要一个支架。


7106的OSC阻抗很高，需要外接运放缓冲放大来驱动变压器。

感觉放大倍数不一致也是等比，没理由出现突变---- 10=10.04 6.6=6.66 3.9=3.94   2.7=2.40 (怪异)  0=0.04


现在还没弄明白你的运放整流/差分电压 这些关系
很明显 10欧基准电阻两端电压是浮动的， 而被测是单端共地的
感觉这部分的差分/放大/整流 需要优化

5532是10MHz增益带宽,可以找一些新型运放，带宽高且功耗低。

washu

hotdll 发表于 2014-1-6 10:39

                               
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关于非线性误差的问题有三个原因会造成：
1、运放的增益带宽积，我用的是NE5532P，不确定是不是德州的， ...

增益带宽积什么的 {:1_303:}

L555T_007

hotdll 发表于 2014-1-6 10:43

                               
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R9和CX的输入电路都是使用的差分电路，这里不要考虑地的问题。运放A和B都是差分减法器。仿真的时候我 ...

看了，是差分接法。差分和整流做一起，
受限于二级管的导通电压问题，输出是非线性阶跃 ，压摆率要求很高，


会不会先差分放大(先放大个10倍)，然后精密整流(半波就行了)好一些？ 就是多几个运放。

washu

hotdll 发表于 2014-1-6 10:34

                               
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用的就是四线法，采用的是高频开尔文四线接法。
REF+,REF-,输入和IN+,IN-采用的是差分输入。
初步调试， ...

文氏电桥需要精准的比例，由于器件的温度系数和老化，调好之后也会变化的，所以不如不调，用反馈来保持比例稳定，下图使用刚才提到的 LT1028 运放构成文氏电桥振荡器，上 LT1055 用于缓冲输出，下 LT1055 就是反馈维持环路增益稳定的积分运放。

hotdll

L555T_007 发表于 2014-1-6 10:54

                               
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开尔文夹不贵啊，才5～14元/个，夹线的夹电池倒是需要一个支架。

这么解释估计您就明白了：
精密半波整流电路原理是利用运放的开环增益非常大的指标来消除二极管的势垒电压对整流的影响。假设直流信号1mV,1N60的势垒电压300mV,那么运放的开环增益大于300就可以输出1mV的直流信号。如果放大1mV的交流信号，那么放大倍数受限于运放的增益带宽积。通常某一块运放的增益带宽积是个常数。比如NE5532是10MHZ，指的是他放大倍数为1的时候频响宽度是10MHZ。由上面分析得知，放大300倍的时候，NE5532的频响宽度是33KHZ。


我在测试的时候使用的是100KHZ的方波，所以在测量小阻值电阻的时候，NE5532的放大有非线性。我拍照后尝试将频率降低到50KHZ，小阻值精确了很多。还有就是放大比例的是这样的：

(Ucx/Ur10)*R10 = Zcx 的值，因为两个放大比例不一致，大概是1.04，我的830B的积分比例是87x，最终结果是：
Zcx = (Ucx/Ur10)*R10 * 1.04 * 1000/87X  结果是接近参考R10阻值的值越精确，小于3欧，大于17欧的误差增大。