Схема приставки к стрелочному тестеру для измерения ESR конденсаторов

Схема самодельной приставки к стрелочному тестеру, которая позволит измерять ESR у электролитических конденсаторов.

Из письма:

Здравствуйте. Сконструировал и проверил в работе простой измеритель ESR. Среди схем на вашем сайте измерителей ESR с подобными характеристиками не нашёл. Процесс наладки будет полезен для начинающих электронщиков.
С уважением Сергей.

Достоинства

Можно использовать совместно с любым стрелочным тестером с пределом менее 2х мА и обратной шкалой кОм без доработок. Начало шкалы растянуто, 0,02 Ом/деление (выпрямитель D2 в линейном режиме).

Используется малогабаритная выносная измерительная головка (влияние гибких проводов снижено в 100 раз так как коэффициент трансформации 10/1 в квадрате).

Питание схемы осуществляется от источника напряжением 1,5V. Потребление тока: 2-10мА.

Заряженный конденсатор не слишком опасен (МП42 крепкая штука), не проверял. Можно параллельно первичной К1 супрессор, 2х-анодный стабилитрон КС162-215, динистор из лампы экономки.

Принципиальная схема

Приставка соответствует обычной последовательной схеме измерения сопротивления (в тестерах на постоянном токе) по этому годится штатная шкала кОм.

Рис. 1. Принципиальная схема самодельной приставки к стрелочному тестеру для измерения ESR электролитических конденсаторов.

Генератор на транзисторе выдаёт 1В (амплитудное значение) 80кГц, выходное сопротивление (Rвых) — менее 20 Ом. При разомкнутой вторичной обмотке К1 (на щупах 0,1В) первичная имеет большое сопротивление, ток через R4 мал, D2 почти не выпрямляет, отклонение от «Бесконечности» мало.

При замкнутой вторичной сопротивление первичной минимально (ограничено сопротивлением проводов и величиной взаимоиндукции К1), ток через R4 макс., D2 в линейном режиме, можно устанавливать «0».

Детали и монтаж

Диод D1 — инфракрасный с Uпрямое=1,2В (стабилизатор) или 2 соединенных последовательно перехода Б-Э транзисторов.

Диод D2 — Шотки, лучше низковольтный, Д310, Д311, Д312.

Транзистор Q1 на схеме — МП42, с кремниевыми не пробовал.

Можно использовать МП12-МП42 (35-38 обратные), транзисторы серии ГТ…

Если ставить кремневый, то нужно домотать дроссель L1 на +50% и вместо диода D1 установить три включенных последовательно перехода кремниевых транзисторов.

L1 — стандартный дроссель на 33мкГн, на нем домотано 20% витков (в ту же сторону что и существующие) для возбуждения генерации.

L1 на 33мкГн и C2 на 0,1мкФ образуют контур с частотой 80кГц.

Дроссель L1 сопротивлением менее 2 Ом (увеличит отклонение стрелки от «Бесконечности»).

К1 — выносной трансформатор, кольцо 20x16x6 НЧ феррит (черный). Первичная обмотка содержит 60 витков провода диаметром 0,2мм в 1 слой до заполнения, а вторичная — 6 витков провода 0,4мм в четыре провода, равномерно распределена.

Кольцо зажато между щечками из фольгированного текстолита винтом. К участкам фольги припаяны 2 щупа (длинные плоские упругие для подключения к печатному монтажу) и выводы обмоток.

Резистор R1 — переменный, служит для установки нуля «0».

Стрелочный прибор: YX-1000A (маленький) с пределом 0,5мА, можно 0,2-1мА. Можно использовать без доработок любой, с обратной шкалой в «кОм».

Навесной монтаж выполнен в корпусе пульта ДУ, без выключателя. Элемент АА устанавливается в свободное гнездо.

Налаживание

D1 ограничивает напряжение на базе 1,2В (на эмиттере 1В), даже при минимальном напряжении питания 1В т.к. добавочная обмотка на дросселе поднимает его на 20%, без D1 чаще устанавливать «0».

До намотки вторичной К1 удостовериться в достаточности числа витков первичной обмотки, размера и проницаемости кольца по не слишком большому отклонению от «Бесконечности». Для этого собрать схему с примерными значениями резисторов, R3 не подключать.

Ток тестера подмагничивает постоянным током К1, по тому желателен предел до 1мА.

При Сх менее 10мкФ показания завышены из-за влияния реактивного сопротивления Хс.

При настройке вместо R2, 4, 6 удобно использовать подстроечные (R3 мало влияет на середину) т. к. метод последовательного приближения требует нескольких проходов.

Подаем питание 1,5В (свежая батарейка), R1 ставим на максимум и подгоняем «0» с небольшим минусом с помощью R5.

Подаем питание 1В (разряженная батарейка), R1 ставим на минимум и подгоняем «0» с небольшим плюсом с помощью R2.

Подключить вместо конденсатора Cx резистор Rx с сопротивлением 0,3-1 Ом, установить с помощью R4 стрелку на деление в середине шкалы с цифрой, соответствующей сопротивлению Rx. (Если Rx менее 0,5 Ом то первичная обмотка К1 должна содержать не менее 100 витков).

Уточнить величины R5 и R2.

Подключить Rx на 5-10 Ом и с помощью резистора R3 откалибровать конец шкалы.

Уточнить калибровку середины шкалы.

Прислал: Сергей.

Измеритель ESR электролитических конденсаторов

Илья Липавский. © 2003 НАЗНАЧЕНИЕ Устройство позволяет измерять ESR электролитических конденсаторов с индикацией измеряемой величины на линейной шкале стрелочного прибора или на индикаторе цифрового мультиметра. КОНСТРУКЦИЯ Схема устройства собрана на четырёх ОУ. На ОР 1 собран генератор частотой 120 кГц. Напряжение с этого генератора подаётся на инвертирующий усилитель на ОР 2, в цепь обратной связи которого включается тестируемый конденсатор. Так как величина коэффициента усиления инвертирующего усилителя на ОУ прямо пропорциональна величине сопротивления резистора в цепи ООС, то его выходное напряжение будет прямо пропорционально измеряемой величине. Далее следует нормирующий усилитель ОР 3. Меняя его коэффициент усиления, переключая резистор обратной связи, получаем возможность легко изменять диапазон измерения. Далее, следует линейный вольтметр на ОР 4. Если вместо микроамперметра включить резистор, величиной в несколько килоом, то напряжение на нём можно мерять цифровым мультиметром. Например, на FLUKE есть oчень удобный поддиапазон — 300 мВ. Рис.1 Принципиальная схема устройства Схема устройства предоставлена на Рис. 1, и имеет два предела измерения 1 Ом и 5 Ом. Но их может быть сколько угодно. Включив вместо резистора R9,например, 9 кОм, получим предел 10 Ом. Вообще, как мне представляется, применение данного прибора для целей выявления неисправных конденсаторов при ремонтах РЭА ничем не лучше, чем применение устройства для измерения ESR на трансформаторе. Но, когда интересует точное значение ESR, при подборе конденсаторов, например, тогда его применение целесообразно. Следует учитывать, что наличие даже очень маленькой индуктивности (ферритовой бусинки, например, надетой на провод) вызывает заметное(на пределе 1 Ом-более половины шкалы) отклонение стрелки. Так можно легко различать проволочные и плёночные резисторы, например, если по внешнему виду определить затруднительно. Следует остановиться на конструкции щупов. Наилучшие результаты показали витые щупы из четырёх проводов, диаметром в изоляции,около одного мм. Два провода свиваются между собой, а потом две косички свиваются между собой. При длине 40 см, вносимая погрешность — около 0.2 Ома. Такой-же косичкой из четырёх проводов, только короткой, производится подключение к клеммам на корпусе прибора. В качестве клемм удобно использовать колодки для подключения звуковых колонок. Номиналы деталей, за исключением номиналов резисторов R7, R8 и R9, определяющих границы диапазонов,не критичны. Питание устройства от 12 дисковых аккумуляторов, ёмкостью 0.28 А-Ч. НАСТРОЙКА Настройка производится так. Вставляем в колодку известное сопротивление, например, 3 Ома. Вращая триммер R11 устанавливаем стрелку на 30 (если 50-и микроамперная головка). И всё. Испытания устройства на конденсаторах ёмкостью 820-4700 мкФ производителей SXE, SAMHWA, KELNA, LXY и других, с величиной ESR менее 0.1 Ома, подтвердили его достаточно высокую эффективность.

СОЭ Полная форма: определение, принцип и преимущества

11 голосов за0 комментариев поделиться

ESR Полная форма:  Электронно-спиновый резонанс (ЭПР) — это спектроскопический метод, который используется для обнаружения переходов, вызванных электромагнитным излучением, между различными энергетическими уровнями электронных спинов в присутствии статического магнитного поля. Ее также называют спектроскопией ЭПР или спектроскопией электронного парамагнитного резонанса. Это неразрушающий метод, который широко используется в комплексах переходных металлов, в кристаллах с отклоненной геометрией.

Мы подготовили статью, чтобы узнать все о методе ЭПР, включая его полную форму, принцип и применение в науках о жизни. Прокрутите статью до конца, чтобы получить полную информацию о СОЭ.

 

Содержание

• 1. Что такое СОЭ?
• 2. Принцип ЭПР
• 3. Принцип работы ЭПР
• 4. Применение ЭПР-спектроскопии

Прочитать статью полностью

Что такое ЭПР?

Полная форма ЭПР — спектроскопия электронного спинового резонанса. Это раздел абсорбционной спектроскопии, в котором излучение с частотой в микроволновом диапазоне поглощается парамагнитными веществами, вызывая переход между уровнями магнитной энергии электронов с неспаренными спинами.

Магнитное расщепление энергии осуществляется путем приложения статического магнитного поля. Абсорбционная спектроскопия работает на микроволновых частотах 10 ⁴ -10 ⁶  МГц.

Принцип ЭПР-спектроскопии PDF

Принцип ЭПР

ЭПР-спектроскопия основана на поглощении микроволнового излучения неспаренным электроном при воздействии сильного магнитного поля. Проверьте критические точки ниже:

• Уровни электронной энергии атома или молекул будут разделены на разные уровни. Такое возбуждение называется магнитно-резонансным поглощением.
• В приборе ESR статическое/магнитное поле и микроволны используются для наблюдения за поведением неспаренных электронов в изучаемом материале.
• В принципе, ЭПР находит парамагнитные центры (например, радикалы), которые могут быть или не быть радиационно-индуцированными.
• Сплошное внешнее магнитное поле создает разницу между энергетическими уровнями спинов электронов, мс = +½ и мс = –½ , что приводит к резонансному поглощению приложенной микроволновой энергии, показанной ниже.

Рис. Сильное внешнее магнитное поле порождает разницу между уровнями энергии электронных спинов, ms = +½ и ms = –½

• Изучение поведения электронов в состоянии образца.
• ESR используется для наблюдения и измерения поглощения микроволновой энергии неспаренными электронами в магнитном поле в виде энергетических уровней электрона.

Принцип работы ЭПР

Принцип работы электронно-спиновой резонансной спектроскопии объясняется в пунктах, указанных ниже. Для большего понимания, проверьте пункты, указанные здесь.

• Разрыв между энергетическими состояниями увеличивается до тех пор, пока не сравняется с энергией микроволн. Это делается усиление внешнего магнитного поля.
• В этот момент неспаренные электроны могут двигаться между своими двумя спиновыми состояниями.
• Линии поглощения обнаруживаются, когда уровень энергии разделения равен энергии падающего света.
• Именно это поглощение контролируется и преобразуется в спектр.

(Как показано на диаграмме ниже)

СОЭ показано следующим :

• Атом имеет нечетное количество электронов.
• Ионы имеют частично заполненные внутренние электронные оболочки.
• Свободные радикалы имеют неспаренные электроны и т.д.

Применение ЭПР-спектроскопии

Существует ряд применений ЭПР-спектроскопии, которые относятся к категории изучения свободных радикалов и структурного определения. Вот четкое объяснение обоих приложений:

Изучение свободных радикалов

• С помощью этого мы можем изучать свободные радикалы. Даже в низких концентрациях мы можем проверить наличие свободных радикалов с помощью ЭПР-СПЕКТРОСКОПИИ.
• Можно определить структуру органических и неорганических свободных радикалов.
• Мы также можем исследовать молекулы в триплетном состоянии.
• Спиновая метка дает информацию о полярности окружения.
• С помощью ЭПР-спектроскопии можно идентифицировать несколько видов облученных пищевых продуктов.
• Он может обнаруживать парамагнитные ионы и свободные радикалы в различных материалах.

Определение структуры

• В некоторых случаях СОЭ предоставляет информацию о доле радикалов.

Другие полные статьи — 

• Полная форма ПЦР
• Полная форма FISH
• 900 17 Полная форма GPCR
• Полная форма ELISA

Часто задаваемые вопросы

• Что такое полная форма СОЭ?

  Полная форма ЭПР – спектроскопия электронного спинового резонанса. Электронно-спиновый резонанс (ЭПР) — это спектроскопический метод, который используется для обнаружения переходов, вызванных электромагнитным излучением, между различными энергетическими уровнями электронных спинов в присутствии статического магнитного поля.

• Для чего используется спектроскопия электронного спинового резонанса?

  Электронно-спиновый резонанс (ЭПР) — это спектроскопический метод, который используется для обнаружения переходов, вызванных электромагнитным излучением, между различными энергетическими уровнями электронных спинов в присутствии статического магнитного поля. Вы также можете найти больше способов использования ESR в подробном методе в данной статье.

• Где я могу скачать Принцип ЭПР-спектроскопии в формате PDF?

  Если вы ищете документ PDF для спектроскопии ЭПР, вы можете щелкнуть ссылку, указанную в статье, или просто щелкнуть здесь. PDF-файл содержит все важные детали полной формы ЭПР-спектроскопии. Загрузите PDF-файл по указанной ссылке и сохраните его для дальнейшего использования.

• Что является основным принципом электронно-спиновой резонансной спектроскопии?

  Ниже приведены два основных принципа спектроскопии электронного спинового резонанса.

  • Спектроскопия ЭПР основана на поглощении микроволнового излучения неспаренным электроном при воздействии сильного магнитного поля. Электронные энергетические уровни атома или молекул будут разделены на разные уровни. Такое возбуждение называется магнитно-резонансным поглощением.
  • С помощью прибора ESR статическое/магнитное поле и микроволны используются для наблюдения за поведением неспаренных электронов в изучаемом материале.

• Каковы применения спектроскопии ЭПР?

  Существует ряд приложений ESER-спектроскопии, которые относятся к категории изучения свободных радикалов и определения структуры.

  Исследование свободных радикалов-

  • Можно определить структуру органических и неорганических свободных радикалов.
  • Мы также можем исследовать молекулы в триплетном состоянии.

  Определение структуры-

  • В некоторых случаях СОЭ предоставляет информацию о доле радикалов.

CSIR NET & SET

NET SETCSIR NETSETJRFSyllabus

Избранные статьи

• 9001 1

  Следите за нашими обновлениями

  Наши приложения
  • BYJU’S Exam Prep: приложение для подготовки к экзамену
  GradeStack Learning Pvt. Ltd.Windsor IT Park, Tower — A, 2nd Floor,
  Sector 125, Noida,
  Uttar Pradesh 201303
  [email protected]

  Электронно-спиновый резонанс (ESR) — принцип, аппаратура, приложения 9000 1

  5 сентября 2022 г. 22 августа 2022 г. Сагар Арьял
  • Электронно-спиновый резонанс (ЭПР), также известный как электронный магнитный резонанс (ЭМР) или электронный парамагнитный резонанс (ЭПР), представляет собой область абсорбционной спектроскопии, в которой излучение с частотой в микроволновом диапазоне (0,04–25 см) поглощается парамагнитными веществами. индуцировать переходы между уровнями магнитной энергии электронов с неспаренными спинами.
  • ESR основан на том факте, что атомы, ионы, молекулы или молекулярные фрагменты, имеющие нечетное число электронов, проявляют характерные магнитные свойства. У электрона есть спин, а благодаря спину возникает магнитный момент.
  • С момента открытия в 1944 г. Э.К. Завойский, спектроскопия ЭПР использовалась как очень чувствительный и информативный метод для исследования различных видов парамагнитных частиц в твердом или жидком состояниях.

  Содержание

  Принцип электронного спинового резонанса (ЭПР)

  Явление электронного спинового резонанса (ЭПР) основано на том факте, что электрон является заряженной частицей. Он вращается вокруг своей оси, и это заставляет его действовать как крошечный стержневой магнит. Когда молекула или соединение с неспаренным электроном помещается в сильное магнитное поле, спин неспаренного электрона может выстраиваться двумя разными способами, создавая два спиновых состояния ms = ± ½.

  Выравнивание может быть либо вдоль направления (параллельно) магнитному полю, которое соответствует более низкому энергетическому состоянию ms = – ½ Противоположно (антипараллельно) направлению приложенного магнитного поля ms = + ½

  Два выравнивания имеют разные энергии, и эта разница в энергии снимает вырождение спиновых состояний электрона. Разность энергий определяется как:

  ∆ E = E+ – E- = hv = gmßB

  Где,

  h = постоянная Планка (6,626 x 10-34 Дж с-1)

  v = частота излучения

  ß = магнетон Бора (9,274 x 10-24 Дж Т-1) B = напряженность магнитного поля в Тесла

  g = g-фактор, который представляет собой безединичное измерение собственного магнитного момента электрона и его значение для свободного электрона составляет 2,0023.

  Неспаренный электрон может перемещаться между двумя энергетическими уровнями, поглощая или испуская фотон с энергией {\displaystyle h\nu} hv , так что условие резонанса hv = ∆ E выполняется. Это приводит к основному уравнению спектроскопии ЭПР.

  Работа с электронным спиновым резонансом (ЭПР)
  • Хотя уравнение допускает большую комбинацию значений частоты и магнитного поля, подавляющее большинство измерений ЭПР выполняется с микроволнами в 9000–10000 МГц (9–10 ГГц).
  Спектры
  • ЭПР можно получить, в основном, сохраняя фиксированной частоту фотонов при изменении магнитного поля, падающего на образец.
  • Группа парамагнитных центров, таких как свободные радикалы, подвергается воздействию микроволн фиксированной частоты.
  • При увеличении внешнего магнитного поля разрыв между энергетическими состояниями и увеличивается до тех пор, пока он не будет соответствовать энергии микроволн.
  • В этот момент неспаренные электроны могут перемещаться между своими двумя спиновыми состояниями. Поскольку обычно в нижнем состоянии больше электронов из-за распределения Максвелла – Больцмана, происходит чистое поглощение энергии.
  • Именно это поглощение отслеживается и преобразуется в спектр.
  Аппаратура электронного спинового резонанса (ЭПР)

  КЛИСТРОНЫ

  • Клистронная трубка служит источником излучения.
  • Стабилизируется от колебаний температуры погружением в масляную ванну или принудительным воздушным охлаждением.
  • Частота монохроматического излучения определяется напряжением, подаваемым на клистрон.
  • Он поддерживает фиксированную частоту с помощью схемы автоматического управления и обеспечивает выходную мощность около 300 милливатт.

  ВОЛНОВЕД ИЛИ ВОЛНОВОД

  • Волномер устанавливается между генератором и аттенюатором.
  • Знать частоту микроволн, излучаемых клистроном генератором.
  • Волномер обычно калибруется в единицах измерения частоты (мегагерц) вместо длины волны.
  • Волновод представляет собой полую прямоугольную латунную трубку. Он используется для передачи волнового излучения на образец и кристалл.

  ГЛУБИТЕЛИ

  • Мощность, распространяющуюся по волноводу, можно непрерывно уменьшать, вставив в волновод кусок резистивного материала. Эта штука называется переменным аттенюатором.
  • Используется для изменения мощности образца от полной мощности клистрона до ослабленной силой 100 и более.

  ИЗОЛЯТОРЫ

  • Это устройство, которое минимизирует вибрации на частоте микроволн, создаваемые клистроном генератором.
  • Изоляторы используются для предотвращения отражения микроволновой мощности обратно в источник излучения.
  • Это полоска из ферритового материала, пропускающая микроволны только в одном направлении.
  • Так же стабилизирует частоту клистрона.

  РЕЗОНАТОРЫ ДЛЯ ОБРАЗЦОВ

  • Сердцем ЭПР-спектрометра является резонатор, содержащий образец.
  • Широко используются прямоугольная полость TE120 и цилиндрическая полость TE011.
  • В большинстве спектрометров ЭПР обычно используются полости для двух образцов. Это делается для одновременного наблюдения образца и эталонного материала.
  • Поскольку магнитное поле взаимодействует с образцом, вызывая спиновой резонанс, образец помещают туда, где напряженность магнитного поля наибольшая.

  СОЕДИНИТЕЛЬНЫЕ ВИНТЫ И СОЕДИНИТЕЛЬНЫЕ ВИНТЫ

  • Различные компоненты микроволновой сборки должны соединяться друг с другом с помощью диафрагм или прорезей различных размеров.

  КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ДЕТЕКТОРЫ

  • Кремниевые кристаллические детекторы, преобразующие излучение в постоянный ток, широко используются в качестве детекторов микроволнового излучения.

  МАГНИТНАЯ СИСТЕМА

  • Резонатор помещается между полюсами электромагнита.
  • Поле должно быть стабильным и однородным по всему объему образца.
  • Стабильность поля достигается за счет питания магнита строго регулируемым источником питания.
  • Спектр ЭПР записывается путем медленного изменения магнитного поля через резонансную конденсацию путем развертки тока, подаваемого на магнит от источника питания.

  КАТУШКА МОДУЛЯЦИИ

  • Модуляция сигнала на частоте, соответствующей хорошему соотношению сигнал-шум в кристаллическом детекторе, достигается небольшим переменным изменением магнитного поля.
  • Изменение производится путем подачи сигнала переменного тока на катушку модуляции, ориентированную относительно образца в том же направлении, что и магнитное поле.
  • Если модуляция низкочастотная (400 циклов/сек или менее), катушки могут быть установлены вне полости и даже на полюсных наконечниках магнита.
  • Для более высоких частот модуляции катушки модуляции должны быть установлены внутри резонатора или резонаторов, изготовленных из неметаллического материала, например, кварца с оловянно-серебристым покрытием.

  УСТРОЙСТВА ОТОБРАЖЕНИЯ

  • Для наблюдения за сигналом, подключенным к системе, могут использоваться различные устройства.
  Применение электронного спинового резонанса (ЭПР)
  • ЭПР-спектрометрия является одним из основных методов изучения металлопротеинов, содержащих переходные металлы.
  • Для определения скорости катализа
  • Чтобы узнать о геометрии активного сайта
  • Для изучения денатурации и фолдинга белков
  • В исследованиях, касающихся взаимодействия фермент-лиганд 
  • В биологических системах
  • Исследование свободных радикалов
  • Спиновые этикетки
  • Исследование неорганических соединений 
  • Скорости реакции и механизмы
  • Изучение встречающихся в природе веществ, таких как минералы с переходными элементами, минералы с дефектами (например, кварц), гемоглобин (Fe), нефть, уголь, каучук и т. д.
  • Проводящие электроны
  Ссылки
  1. https://www.scribd.com/doc/175906208/Electron-Spin-Resonance-It-s-Principles-and-Applications
  2. https://www.