Meten aan een gelijkrichtschakeling -- onverwacht resultaat

Ik heb de beschreven schakeling nagebouwd. De wisselspanning van een 15V transformator richt ik gelijk via een bruggelijkrichter en daarmee laad ik een electrolytische condensator van 3000µF en 50V op. Na 5 minuten laden was de gemeten gelijkspanning 18,8V. Na een uur laden 19,7V. De digitale meter liep wel op, de meting geeft geen stabiel resultaat. Ik geef daar de batterij de schuld aan. Die is niet nieuw. De extreme spanningsstijging treedt bij mij niet op. Voor mij is de proef van TS en fred101 niet reproduceerbaar. Ik heb geen nieuwe of bijzondere onderdelen gebruikt.

Wat voor merk/type multimeter gebruik je dan ? Een multimeter hoort tot het laatst stabiel te blijven of uit te schakelen, de meting mag niet beinvloed kunnen worden door de batterij.

Dynatec 5010C serienr 23003952. Éénmaal geijkt door de fabrikant.

Op 11 oktober 2011 23:06:53 schreef ohm pi:
serienr 23003952.

_{20 jaar geleden ?}

Edit, even gezocht Die meter heeft volgens mij hooguit 10 MOhm ingang dus dat heeft weinig zin denk ik.

[Bericht gewijzigd door fred101 op 11 oktober 2011 23:26:19 (36%)

Als hij niet ouder is.
Vandaar ook dat ik het serienr erbij zet.

Op 11 oktober 2011 08:42:45 schreef Red_Arrow:
Wat ik bedoel zijn de Y condensatoren die in je HP van primair naar secundair zitten

Ik betwijfel ernstig of er Y condensatoren van het zwevende gedeelte van een DMM naar de aarde zitten, dat zou waardeloos zijn voor de isolatie en CMRR. Ze doen juist hun best om de capaciteit naar aarde te minimaliseren.

deze laten een klein stroompje door waardoor je elco oplaad, en aangezien de energie nergens heenkan zal dus de spanning op de elco stijgen.

Input bias current is < 30pA, hoe snel loopt de spanning van een 1000uF elco op? Die zou bij een ideale condensator (een elco is verre van) na een uur ~100uV zijn.

Het meet gedeelte is zwevend, y-tjes gaan daar niets doen.

Op 11 oktober 2011 23:04:02 schreef fred101:
Wat voor merk/type multimeter gebruik je dan ? Een multimeter hoort tot het laatst stabiel te blijven of uit te schakelen, de meting mag niet beinvloed kunnen worden door de batterij.

Dat kan je wel willen, maar mijn multimeter gaat op het laatst ook iets rare resultaten geven. Hij loopt dan wel al te zeuren dat z'n batterij bijna op is.

Ik vind het acceptabel: Hij waarschuuwd er moet een nieuwe batterij in en hij is je van dienst voor zover ie kan. Als ik dan zo suf ben: "ik heb er pas nog een nieuwe in gedaan, hij moet het maar doen", dan is dat mijn probleem (ik had hem met de nieuwe batterij vrijwel meteen een keer 24uur aan laten staan, dan gaat ie natuurlijk leeg.).

Het is natuurlijk wel echt vervelend als je verder geen enkele indicatie hebt dat je uit moet kijken.

Niet zo zwart wit, een melding is natturlijk ook goed. Ik bedoel alleen dat je niet moet hoeven twijfelen aan de meetresultaten omdat mogelijk je batterij leeg zou kunnen zijn zonder dat de meter dat laat weten.

Heb jij geen auto- power off dan ? Dat zit zelfs al op mijn bijna 20 jaar oude Fluke 77. Alleen mijn oude Philipsen en mijn Fluke 8022 hebben dat niet.

[Bericht gewijzigd door fred101 op 12 oktober 2011 08:28:02 (27%)

Als bij mijn meter (de bekende Protek 506) de batterij leeg is wordt het contrast van het display steeds lager, en de referentiespanning van de diodemeting loopt terug. Spanningsmetingen gaan dan naar mijn idee nog wel goed (zal het eens dubbelchecken), maar al snel vervang je de batterij omdat je niks meer ziet.

Overigens trekt die meter in 'auto power off' de batterij alsnog in een paar dagen leeg, hij heeft namelijk een fysieke aan/uit-schakelaar. Dat is dan weer een klein minpuntje.

Dit verschijnsel heeft mij al eens een meter gekost. Was een storing aan een plaatschaar met elektrische rem.
Rem deed het niet, werd gevoed uit 110 volt gelijkgericht. Dus het eerste wat ik deed was meten of er spanning op de condensator stond.
Was een folie van een 450 volt of zo. Toen ik de meet pennen op de condensator zette piepte de meter en dat bleef hij doen.
Andere meter gehaald, pennen op de condensator en machine aan. In een paar minuten op 900 volt.
Zat een draad los tussen condensator en rem. Verder niet onderzocht, was bij een klant. Maar later wel gedacht hoe het kon.
Vermoede toen een soort cascade in de gelijkrichter.

Na 5 minuten laden was de gemeten gelijkspanning 18,8V. Na een uur laden 19,7V.

Dat is min of meer normaal. Doordat de condensatorspanning stijgt, gaan de diodes bijna uit geleiding. Het eindresultaat is dat de laadstroom heel klein wordt.
Simulatorvoorbeeld: via 2x 1N4007 naar 3000uF met 10Mohm parallel. In de eerste seconde stijgt de spanning een volt, en de volgende 20 minuten met nog een halve volt.
hor: seconden, vert: volt

Het geval uit de startpost lijkt wat meer op het integreren van spikes.
Capaciteit in/over de diodes zou de spanning juist verminderen.

Ik heb nu een 2200 uF/200 V elco aan 7,445VAC hangen. Dat is een gloeitrafo. Hij hangt aan een analoge Philips electrometer ( met neon chopper) en op de schrijver uitgang van de meter hangt een BBC schrijver die op 60 cm/uur staat. Ik zal daarna de proef ook herhalen met iets van 50 V op de variac.

Ben benieuwd. Ik heb het effect al vaker gezien maar dat wil niet zeggen dat het altijd gebeurd. Wat er gebeurd weet ik denk ik wel. Omdat de gebruikte meters zo hoogohmig zijn kan je zo ongeveer het electrisch veld meten. Je hebt hier twee polen met een flinke hoeveelheid opgeslagen energie. We vinden het allemaal normaal dat een spoel een fikse tegen EMK geeft van wege de opgeslagen energie maar zijn zusje de elco, met tig keer zoveel energie mag niet zijn EMK omhoog gooien ? Maar ik roep nu misschien wat doms hoor , bij electronica is niet altijd 1+1=2, daar zitten nog wel eens niet-reele dingen die toch bestaan, dingen, dus noem ik dit maar een imaginaire spanning
Waarom is het niet bekend ? Ik denk omdat de idioten die dit soort experimenten doen dun gezaaid zijn. Doet men het op school om RC tijden te demonstreren dan is de les te kort om uren te kijken, en de meters zijn meestal geen >10 GOhm. Maar ach, er is wel meer niet bekend, zoals dat verhaal met ie spanning over een onbelate gelijkrichter. Met 10 MOhm stuur je net de diodes open en wie gaat er nu, zoals ik, met echt hoogohmige meters aan een onbelaste diode lopen meten. Dat doe je met een curvetracer maar die belast hem genoeg.

Update, hij staat nu op ongeveer 19 V. AC is 7,442 V. Er zit ineens een sprong in de curve van grofweg 12 V naar 16 V maar zo stijl dat het lijkt dat bv de rol bleef hangen. Feit is wel dat hij de sinds die sprong ook veel harder oploopt. Hij stond op 16 V toen ik keek, 5 minuten later was dat al 19 V. Ik denk dat bij 12 V de diodes uit geleiding gaan en nu het " fenomeen". Is begonnen.

Update 2; 23:10 de spanning is nu 23V geworden. De lijn stijgt nog steeds lineair. Een tweede opstelling met Elco, 1 enkele diode en Keithley 2000, gelijk aangezet, staat nog steeds gewoon op de verwachte DC spanning. Ik heb net ook in de - poot een diode gezet en toen begon de meter langzaam op te lopen. Dus met maar een diode gebeurd het blijkbaar niet. Er vind dan geen moment plaats waarbij de diodes stoppen met geleiden.

Ik heb net de boel weer aangezet. Nu een andere meter, een Fluke 845 alleen weet ik niet of die hoogohmig genoeg is ( daar zijn verschillende versies in) maar ik herhaal het daarna nog een keer met de philips. Een tweede staat nu weer aan de keitley. Ik heb nu de schrijver eerst gecalibreerd op 10 cm = 30 V en hij loopt 3 cm per uur.
Ben benieuwd of ik nu weer zo'n sprong krijg. Hij heeft voor een dag lang schrijven papier loshangen dus daar kan het dan niet op misgaan.

Update, de keitley hield op bij, de bij het AC horende DC spanning. Waarschijnlik geen >10 Gohm in de 10 V stand maar dat kijk ik nog na, Daarna de solartron 7,5 digit er aan gehangen. Die liep gelijk op en staat nu ondertussen met ongeveer 3,7 VAC op 19 V. De trace van de schrijver loopt nog steeds lineair op. Ben benieuwd of ik zo'n sprong weer zie. Hij stond nu ongeveer op 12,5 VDC.

[Bericht gewijzigd door fred101 op 13 oktober 2011 17:52:09 (29%)

Dank voor de reproductie, fred; ik ga later dit weekeinde nog wat metingen doen; mijn indruk was in ieder geval wel dat het soms eventjes duurde voordat d'r iets gebeurde. Ik had ook de indruk dat die spanning min-of-meer lineair steeg met de tijd. Bij een hogere capaciteit ging het ook langzamer (ik vermoed ongeveer even minder snel als dat de capaciteit groter werd).

Op 12 oktober 2011 12:09:33 schreef Jouke:
Dit verschijnsel heeft mij al eens een meter gekost.

Ja, da's iets wat ik me ook al afvroeg: tot welke spanning loopt dat door (-> als je een loshangende gelijkrichter hebt zou je best wel eens ploffende elko's kunnen krijgen omdat ze de spanning niet trekken), plus natuurlijk het risico op meetapparatuur die overlijdt als die spanningen al te hoog uitkomen.

[Bericht gewijzigd door Henry S. op 14 oktober 2011 00:00:26 (38%)

De schrijver loopt nog steeds lineair op. Hij is nu bijna op 14VDC. (7,4VAC)

De tweede opstelling met solartron (3,7VAC) zit bijna op 22VDC.

De solartron is >10GOhm, de Philips en Fluke zijn maar 100 MOhm zag ik net. Het vreemde is dat de Keithley 2000 wel 10 Gig is in het 10V bereik. Dat is dan wel vreemd, misschien die test te vroeg afgebroken.

Sommige mensen denken dat elektronica saai is.

@fred101: als je d'r -- na 'opladen' -- een 1-meg weerstand overheen gooit, dan zou je moeten kunnen achterhalen of die hele elko voor z'n volle capaciteit tot dat hoge voltage wordt opgeladen, of dat het alleen een grenslaagje is (-> hoeveelheid lading uitrekenen aan de hand van 'tempo van de spanningsafval).

als je een loshangende gelijkrichter hebt zou je best wel eens ploffende elko's kunnen krijgen omdat ze de spanning niet trekken

Dat kan gelukkig niet. Voor het doen ploffen van een elko is energie nodig, er moet dus stroom lopen, en die heb je niet.
Een spanning die al inzakt zodra je met minder dan tientallen Megaohms gaat meten, is niet sterk genoeg om de stroom te leveren die zoveel hitte ontwikkelt in de elko dat hij ploft.

Anders gezegd: zodra de elko ook maar een beetje zou gaan lekken, zou de spanning niet meer stijgen.

Wel leerzaam. Ik dacht eigenlijk dat zo'n elco zonder weerstand tussen bron en elco in een paar tiende van seconde zou zijn. Nu begrijp ik FET's opmerking in een ander (school)topic daarover. Iets over dat een elco in 5 tau niet vol zijn. Ik laat de boel vannacht aanstaan. De stand nu: 22,5 V en 14,9V Ze blijven dus nog steeds stijgen

Op 13 oktober 2011 22:42:00 schreef Frederick E. Terman:
Dat kan gelukkig niet. Voor het doen ploffen van een elko is energie nodig, er moet dus stroom lopen, en die heb je niet.
Een spanning die al inzakt zodra je met minder dan tientallen Megaohms gaat meten, is niet sterk genoeg om de stroom te leveren die zoveel hitte ontwikkelt in de elko dat hij ploft.

Anders gezegd: zodra de elko ook maar een beetje zou gaan lekken, zou de spanning niet meer stijgen.

ESD heeft ook maar heel weinig lading nodig. Toegegeven, de spanningen zijn een stuk hoger (en die zul je hier niet kunnen bereiken), plus dat de structuren van IC's een stuk fragieler zijn, maar OTOH, het lijkt me ook niet gezond voor de levensduur van een 16V-elko'tje om dat ding op deze manier per ongeluk tot 25V (of tot hoever je kunt gaan..) op te laden.

Overigens verbaast me het eerlijk gezegd dat die elko's nauwelijks lekstroom hebben (want anders zou je dit fenomeen inderdaad niet kunnen meten).

Dingen gaan kapot door spanning, niet door lading. Als ESD maar weinig lading nodig heeft, dan is dat doordat de capaciteit dan heel klein is. Maar hier is die juist heel groot.

Een elko gaat van zulke kleine stromen niet kapot. Hooguit zou je kunnen zeggen: als 't héél lang duurt heb je hem geformeerd voor een hogere werkspanning (en een kleinere capaciteit).

Dat elko's maar weinig lekken weet iedereen die het wel eens nagemeten heeft, of het toevallig tegenkomt.
Maar volgens de boekjes moeten wij nog steeds zeggen dat ze zo lek zijn als een mandje. De praktijkregel is dus:
- op school moet je zeggen dat ze lekken
- op 't werk of in de hobby doen ze het niet

Nou ja, alles in verhouding natuurlijk; vergeleken met een goede kunstofcondensator is een elko dan weer wèl tamelijk vergieterig.

Op 12 oktober 2011 07:41:20 schreef fred101:
Heb jij geen auto- power off dan ? Dat zit zelfs al op mijn bijna 20 jaar oude Fluke 77.

Ehh. Nee. Dat heb ik niet. De mijne heb ik in '87 gekocht (voor HFL 220). Die is dus bijna 24 jaar oud (geboren in dec).

Over het kapot gaan van dingen. (zowel ESD op chips, als ploffen van elcos!).

Het gaat fout als er een doorslag ontstaat en daar dus (significante) stroom gaat lopen.

Een elco waarbij je boven z'n werkspanning komt, gaat lekken. D'r gaat stroom lopen, ding wordt warm en plof! Ga je met dit rare hoog-ohmige effect de elco laden, dan gaat hij zodra ie z'n "max" waarde bereikt heeft (waarschijnlijk een 10- of 20 procent boven z'n officiele werkspanning) een beetje lekken. En dan neemt de spanning niet meer toe.

Chips gaan van ESD kapot omdat er doorslag plaatsvind. Een isolerend oxidelaagje slaat door en isoleert niet goed genoeg meer na afloop. (metal Oxide Semiconductor: MOS!).

[Bericht gewijzigd door rew op 14 oktober 2011 00:43:59 (53%)

Elco's lekken wel maar niet dramatisch tenzij ze erg rot zijn. En ze hebben een slechtere naam dan verdiend door foute meet methoden met oa wazige ESR meters. Als ik een ongeformeerde elco op lek test, dus een apparaat wat lang niet gebruikt is kan ik ze allemaal vervangen. Maar na een aantal formeer rondes zie je de capaciteit toenemen en de lekstroom drastisch afnemen. Ze ploffen ook niet zomaar. Ik heb ze regelmatig tot bijna het dubbele getest . Dat moet je natuurlijk niet langdurig doen want dan is het plof. Er moet eerst weer een isolerende oxide laag gevormd worden. Het dielectrium geleidt en als de oxide laag van de alu-geleider niet heel meer is, dan lekt daar stroom door.
Als ik twijfel om hem nog te gebruiken is het 50-100 uA terwijl ze op papier meer mogen lekken. ( heel grove vuistregel 0,01xCxV in uF en uA )Maar lek speelt hier denk ik wel een andere rol.

Stel dat de elco 10uA lekt. Dan wordt dat volgens mij nog steeds gecompenseerd door de reverse leak current van de gebruikte diode. (een 1n4002 volgens mij iets van 10-30uA)Dus dat kan weer rare effecten geven. Heb je net een redelijk lekke elco te pakken en een weinig lekke diode dan zal de spanning waarschijnlijk niet hoger worden dan de wetmatige spanning. Als de diodes sperren loopt de elco gelijk zover leeg tot de diodes weer gaan geleiden.

Vanmorgen: de schrijver stond nu op 18 V. Je kan er nog steeds een lineaal langs leggen. Maar ik heb wat vreemds ontdekt. Ik heb de andere elco ook door laten laden. Die stond op 23,5 V gisteren avond maar ik heb de solartron afgekoppeld en uit gezet. Toen ik die net aan deed en weer aankoppelde stond hij op 21,2 V en begon gelijk weer op te lopen. Dat kan niet komen door dat de diodes geleiden want hij zit heel ver boven de spanning die er hoort te staan. Dus dit is vreemd. Ik heb de meter weer afgekoppeld en dan kijk ik vanavond. Als ik die meter aanzet dan springt hij eerst in auto. Ik moet even opzoeken wat zijn impedantie boven de 10 V range is. Hij staat met 23,5 V namelijk al in de 100 V range maar met aanzetten begint hij waarshijnlijk op 1000.

Ik heb trouwens nog een test bedacht om te kijken of het intergratie van netspikes is. Je zou een labvoeding dmv twee diodes kunnen aansluiten op een elco.