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Electronique

Réparation de Jouets

ESR-mètre analogique

vue de l'appareil terminé...Depuis le temps que je me "frotte" à diverses alimentations en panne, et dont la cause bien souvent provient de condensateurs défectueux, il me fallait absolument un appareil capable de m'aider à vérifier leur bon état.
Cet instrument permet de mesurer la Résistance Série Equivalente (RSE) d'un condensateur sur la carte électronique (placée hors tension !) de l'appareil à contrôler ou après l'avoir dessoudé grâce à deux cordons de mesure équipés de grip-fils. Cette RSE varie bien entendu selon la valeur de chaque condensateur et trahit bien souvent leur vieillissement prononcé.

Principe de fonctionnement

Je n'ai rien inventé ici car après quelques recherches je me suis décidé à réaliser la version de George LYDECKER proposée par Elektor dans son numéro de Juillet/Août 2022 (page 70 et suivantes...). Je vous invite à lire cet excellent article pour toute information complémentaire quant à son fonctionnement détaillé.

executable  INFOS PROJET
  Types de composants : CMS
  Niveau : ◆◆◆◇◇
  Temps de construction : env. 3 h
  Coût : env. 95 €

Un oscillateur de type multivibrateur astable construit autour d'une porte inverseuse (Trigger de Schmitt) fournit un signal rectangulaire (rapport cyclique ~50%) d'une fréquence d'environ 90 KHz (mesurée sur mon exemplaire avec une alim. DC9V),i attaquant ensuite les entrées des cinq portes restantes qui mises en parallèle établissent ainsi un générateur de courant constant. À partir de la Loi d'Ohm (RC = UC / IC) et en mesurant la tension aux bornes du condensateur à tester (D.U.T.), il devient possible de déterminer la valeur de la résistance série interne de ce condensateur.
L'affichage de sa valeur RSE se lit sur un galvanomètre après amplification et mise forme du signal résultant de la mesure.

J'ai seulement effectué les quelques modifications mineures décrites ci-après :

  • remplacement de IC1 (74HC14 -> HEF40106BT)
  • remplacement de IC4 (LF356 -> TL071C)

ceci pour une simple raison de disponibilité dans mon stock personnel. Enfin j'ai aussi rajouté des condensateurs électrolytiques sur les points d'alimentation, à savoir :

  • C8 (100µF/35V) -->  -4V5 et la masse
  • C9 (100µF/35V) --> +4V5 et la masse

et enfin remplacement de la résistance R26 (10k) par une résistance ajustable CMS (20k) pour pouvoir mieux équilibrer les tensions de sortie de l'alimentation symétrique.

ces deux condensateurs faisant office de réservoirs car j'ai constaté un dysfonctionnement de l'alimentation symétrique (composée de IC4, T1 et T2), notamment au niveau de T2 qui débitait et chauffait (> 40°C) anormalement, avec une forte consommation (> 140 mA). Le pont était alors déséquilibré (à cause de IC1 qui puise son alimentation entre le +4V5 et la masse) et depuis cette adjonction le fonctionnement du circuit d'alimentation est redevenu normal (< 20 mA), les températures n'excèdant plus celle ambiante.

Il est à noter que je n'ai pas corrigé mon circuit imprimé déjà fabriqué, j'ai simplement soudé les deux condensateurs par dessus au plus près des transistors de puissance.

Schéma de principe

schéma de principe...

Circuit imprimé

vue du circuit imprimé_ESR mètre analogique 0A6D8A61F2 (Top)

 

vue du circuit imprimé_ESR mètre analogique 0A6D8A61F2 (Bottom)

 
 

Réalisation

Pour mettre en boîte cet instrument j'ai utilisé un coffret disponible dans mon stock. Il n'est certes pas super joli avec ses vis de fermeture apparentes, mais il rend service.

Finitionvue de l'échelle du galvanomètre...

Pour concevoir la face avant j'ai fait appel à "Front Panel Express", et à l'excellent logiciel "Galva" écrit en Visual Basic par J.P. GANDER (F5BU) pour dessiner l'échelle du galvanomètre.

Étalonnage

Pour simplifier les choses, cet instrument fonctionne comme un ohmmètre et du coup, pour étalonner l'échelle graduée du Galvanomètre, il suffit d'utiliser des résistances de faibles valeurs (1% mini...) sur les points de mesure du D.U.T. pour marquer des repères, le dessin final étant réalisé avec "Galva" mentionné plus avant. J'ai ainsi pu définir des graduations jusqu'à 50 Ω ce qui est amplement suffisant pour un usage courant.

Oscillogrammes

oscillogramme en sortie de l'oscillateur (IC1 pin 2)...  oscillogramme en sortie du driver (anode D2)...  oscillogramme en sortie du D.U.T. (cathode D2)...  oscillogramme en sortie de l'amplficateur AC (IC2 pin 7)... 
 oscillogramme du circuit de valeur absolue (IC3 pin 1)...  oscillogramme en sortie du circuit de valeur absolue (IC3 pin 7)...    

Quelques photos

 vue de l'appareil terminé... vue de l'intérieur du coffret...  Table de valeurs ESR...Source: http://www.zpag.net/Electroniques/English/Capacitor/esr_capacitor.htm

Packages comprenant : save f2
Schéma de principe sous Eagle v7.7.0
Dessin de la sérigraphie de la face avant
Dessin de l'échelle du Galvanomètre

BOM liste des composants
Oscillogrammes
Photos de ma réalisation

Quelques liens vers les sites de mes amis...

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