Как собрать простейший прибор для проверки конденсаторов: Прибор для проверки конденсаторов — Бетонный завод в Феодосии: доставка продукции с РБУ от производителя

Содержание

Прибор для проверки конденсаторов

При сборке практически любой радиолюбительской схемы, где есть конденсаторы, их необходимо проверить на исправность перед сборкой схемы. Для этого я собрал прибор для проверки конденсаторов. Схему взял из сборника Б. С. Иванов « В помощь радиокружку», Радио и связь. 1990г, 3-е издание. Вот схема прибора.

Для сборки нам потребуются следующие детали и инструменты:

1 – микросхема К 155 ЛА3,Сопротивления 0,25вт ,1,5ком, 15 ком, 3,3 ком, 1 ком, Конденсаторы 4700 пф, 68 пф , диод Д9Б , светодиод АЛ 307А , две кнопки, или двойной тумблер « шестиконтактный » , монтажные провода , припой , два 5-ти контактных магнитофонных разъема «папа» и «мама». 2- паяльник, пинцет , кусачки, пассатижи, дрель, сверла, винты и гайки М3 М4, два небольших уголка , Корпус небольших размеров , Фольгированный , стеклотекстолит для печатной платы. Собираем следующим образом. Шаг 1 – изготавливаем печатную плату. Как ее изготовить знает каждый школьник.

После этого спаиваем детали на плате, согласно схеме.

Шаг-2

в готовом у меня пластмассовом корпусе я просверлил два отверстия , и установил в них разъем и тумблер.

Шаг-3

установил печатную плату в корпус, при помощи винтов и гаек М3.

Шаг-4

из такой же пластмассы изготовил боковую стенку корпуса.

Внутри корпуса закрепил два уголка , а уже на них я закрепил боковую крышку при помощи двух винтов М4. После этого спаиваю до конца схему.

Шаг-5 налаживаю прибор

Для этого Нам нужен стрелочный прибор Ц4315 или аналогичный с пределом измерения постоянного тока 100 мка. Подключаю прибор согласно фото к источнику постоянного питания 4,5в, в моем случае к блоку питания , и к прибору Ц4315 согласно схеме.

Выводы разъема обозначены на схеме цифрами 1-6. При подключении кнопкой SB2 источника питания 4,5в через индикатор протекает ток около 15 мка. Если параллельно конденсатору С2 будет подключен кнопкой SB1 исправный проверяемый конденсатор, ток возрастет и будет находится в пределах 40 – 60 мка, независимо от его емкости . Эти пределы принимают за нормальные и отмечают на шкале зеленым цветом . При проверке конденсаторов емкостью больше 5 мкф стрелка прибора вначале резко отклоняется в сторону конечного деления шкалы 100 мка , а затем возвращается в пределы сегмента. При проверке оксидных конденсаторов их плюсовой вывод обязательно соединяют с гнездом XS1 (+). Если внутренний обрыв , стрелка остается на делении 15 мка.

Если конденсатор пробит , стрелка отклонится за конечное деление . Если с утечкой , стрелка отклонится за пределы сегмента, если сопротивление утечки менее 60 ком. Налаживаем так. Нажать SB2, убедится в отклонении стрелки на 15 мка , если не соответствует ( 15 – 20%) – подобрать R3. К гнездам XS1 и XS2 подключают конденсатор 250 пф и нажав сразу две кнопки замечают показания индикатора . Подбором R2 доводят стрелку до деления 50 мка ( середина сегмента).

Замкнув после этого гнезда убеждаются в отклонении стрелки за конечное деление. Я уменьшил C2 -20 пф, R1-1 ком , C1 – 3300 пф теперь прибор проверяет конденсаторы от 1 пф. Как подключать прибор к Ц4315 показано на фото. Этот прибор работает у меня уже 5 лет , им легко и быстро проверять конденсаторы.

Радиосхемы. — Прибор для проверки конденсаторов

Самодельные приборы

материалы в категории

При помощи этого простого прибора можно проверить конденсатор на утечку или обрыв.

Рассчитан он на конденсаторы емкостью более 50 пФ. Основой прибора является собранный на элементах DD1.1— DD1.3 генератор прямоугольных импульсов, частота следования которых составляет около 75 кГц, а скважность примерно 3.

Схема прибора для проверки конденсаторов

Элемент DD1.4, включенный инвертором, исключает влияние нагрузки на работу генератора. С его выхода импульсное напряжение идет по цепи: резистор R3, конденсатор С2 и проверяемый конденсатор, подключенный к гнездам XS1 и XS2 и далее через диод VD1, микроамперметр РА1 и шунтирующий их резистор R2.
Детали этой нагрузочной цепи подобраны таким образом, что без проверяемого конденсатора в ней ток через стрелочный прибор РА1 не превышает 15 мкА. При подключении проверяемого конденсатора и нажатии кнопки SB1 ток в цепи увеличивается до 40 … 60 мкА, и если прибор будет показывать ток в этих пределах, то независимо от емкости проверяемого конденсатора можно сделать вывод о его исправности.
Эти пределы тока цепи отмечают на шкале прибора цветными метками. Если емкость проверяемого конденсатора больше 5 мкФ, то при нажатии на кнопку стрелка индикатора резко отклонится до конечной отметки шкалы, а затем, возвращаясь назад, устанавливается в пределах отмеченного сегмента.
Полярный конденсатор «плюсовым» выводом подключают к гнезду XS1.При внутреннем обрыве проверяемого конденсатора стрелка индикатора останется на исходной отметке, а если конденсатор пробит или его внутренне сопротивление, характеризующее ток утечки, менее 60 кОм, стрелка индикатора отклоняется за пределы контрольного сегмента и даже может зашкаливать.

Настройка прибора для проверки конденсаторов

После включения питания стрелка должна отклониться до деления примерно 15 мкА. В случае необходимости такой ток устанавливают подбором резистора R3. Затем к гнездам «Сх» подключают конденсатор емкостью 220 … 250 пФ и подбором резистора R2 добиваются отклонения стрелки индикатора до отметки 50 мкА.
После этого замкнув гнезда, убеждаются в отклонении стрелки за пределы шкалы.Монтажную плату устройства вместе с питающей его батареей 3336Л следует разместить в корпусе подходящих размеров. Но прибор можно питать от любого другого источника с напряжением 5 В и током не менее 50 мА.

Печатная плата прибора

В качестве микроамперметра можно использовать китайский стрелочный прибор. Вот его шкала:

Вместо нее изготавливается другая шкала (клеится поверх прежней).
На новой шкале отмечается сектор: относительно «родной» шкалы он будет находиться в районе 8…20 Ом по верхним делениям. Вот так она будет выглядеть

Для нормальной работы микроамперметра сопротивление R3 снижено до 100 Ом. Выключатель SB1 не применяется. Всё устройство получает питание от 4-х батареек 1,5В, то есть 6В, что ни как не сказывается на работе измерителя. Ток потребления в дежурном режиме с микросхемой К131ЛА3 составил 20,3 мА, в режиме измерения 20,5 мА.

Внешний вид прибора

Примеры измерений

Примечание:
Источник: Массовая радиобиблиотека (МРБ), И.А.Нечаев, «Конструкции на логических элементах цифровых микросхем» стр.43, Издательство «Радио и связь»
Фото с сайта radio-hobby.org

Измеритель емкости конденсаторов своими руками: принцип, схема

Конденсатор — элемент электрической цепи, состоящий из проводящих электродов (обкладок), разделённых диэлектриком. Предназначен для использования его электрической ёмкости. Конденсатор, ёмкостью С, к которому приложено напряжение U, накапливает заряд Q на одной стороне и — Q — на другой. Ёмкость здесь в фарадах, напряжение — вольтах, заряд — кулоны. Когда ток силой 1 А протекает через конденсатор ёмкостью 1 Ф напряжение изменяется на 1 В за 1 с.

Одна фарада ёмкость огромная, поэтому обычно применяются микрофарады (мкФ) или пикофарады (пФ). 1Ф = 106 мкФ = 109 нФ = 1012 пФ. На практике используются значения от нескольких пикофарад до десятков тысяч микрофарад. Зарядный ток конденсатора отличается от тока через резистор. Он зависит не от величины напряжения, а от скорости изменения последнего. По этой причине для измерения ёмкости требуются специальные схемные решения, применительно к особенностям конденсатора.

Обозначения на конденсаторах

Проще всего определить значение ёмкости по маркировке, нанесённой на корпус конденсатора.

Электролитический (оксидный) полярный конденсатор, ёмкостью 22000 мкФ, рассчитанный на номинальное напряжение 50 В постоянного тока. Встречается обозначение WV — рабочее напряжение. В маркировке неполярного конденсатора обязательно указывается возможность работы в цепях переменного тока высокого напряжения (220 VAC).

Плёночный конденсатор ёмкостью 330000 пФ (0.33 мкФ). Значение в этом случае, определяется последней цифрой трёхзначного числа, обозначающей количество нолей. Далее буквой указана допустимая погрешность, здесь — 5 %. Третьей цифрой может быть 8 или 9. Тогда первые две умножаются на 0.01 или 0.1 соответственно.

Ёмкости до 100 пФ маркируются, за редкими исключениями, соответствующим числом. Этого достаточно для получения данных об изделии, так маркируется подавляющее число конденсаторов. Производитель может придумать свои, уникальные обозначения, расшифровать которые не всегда удаётся. Особенно это относится к цветовому коду отечественной продукции. По стёртой маркировке узнать ёмкость невозможно, в такой ситуации не обойтись без измерений.

Вычисления с помощью формул электротехники

Простейшая RC — цепь состоит из параллельно включённых резистора и конденсатора.

Выполнив математические преобразования (здесь не приводятся), определяются свойства цепи, из которых следует, что если заряженный конденсатор подключить к резистору, то он будет разряжаться так, как показано на графике.

Произведение RC называют постоянной времени цепи. При значениях R в омах, а C — в фарадах, произведение RC соответствует секундам. Для ёмкости 1 мкФ и сопротивления 1 кОм, постоянная времени — 1 мс, если конденсатор был заряжен до напряжения 1 В, при подключении резистора ток в цепи будет 1 мА. При зарядке напряжение на конденсаторе достигнет Vo за время t ≥ RC. На практике применяется следующее правило: за время 5 RC, конденсатор зарядится или разрядится на 99%. При других значениях напряжение будет изменяться по экспоненциальному закону. При 2.2 RC это будет 90 %, при 3 RC — 95 %. Этих сведений достаточно для расчёта ёмкости с помощью простейших приспособлений.

Схема измерения

Для определения ёмкости неизвестного конденсатора следует включить его в цепь из резистора и источника питания. Входное напряжение выбирается несколько меньшим номинального напряжения конденсатора, если оно неизвестно — достаточно будет 10–12 вольт. Ещё необходим секундомер. Для исключения влияния внутреннего сопротивления источника питания на параметры цепи, на входе надо установить выключатель.

Сопротивление подбирается экспериментально, больше для удобства отсчёта времени, в большинстве случаев в пределах пяти — десяти килоом. Напряжение на конденсаторе контролируется вольтметром. Время отсчитывается с момента включения питания — при зарядке и выключении, если контролируется разряд. Имея известные величины сопротивления и времени, по формуле t = RC вычисляется ёмкость.

Удобнее отсчитывать время разрядки конденсатора и отмечать значения в 90 % или 95 % от начального напряжения, в этом случае расчёт ведётся по формулам 2.2t = 2.2RC и 3t = 3RC. Таким способом можно узнать ёмкость электролитических конденсаторов с точностью, определяемой погрешностями измерений времени, напряжения и сопротивления. Применение его для керамических и других малой ёмкости, с использованием трансформатора 50 Hz, вычислением емкостного сопротивления — даёт непрогнозируемую погрешность.

Измерительные приборы

Самым доступным методом замера ёмкости является широко распространённый мультиметр с такой возможностью.

В большинстве случаев, подобные устройства имеют верхний предел измерений в десятки микрофарад, что достаточно для стандартных применений. Погрешность показаний не превышает 1% и пропорциональна ёмкости. Для проверки достаточно вставить выводы конденсатора в предназначенные гнёзда и прочитать показания, весь процесс занимает минимум времени. Такая функция присутствует не у всех моделей мультиметров, но встречается часто с разными пределами измерений и способами подключения конденсатора. Для определения более подробных характеристик конденсатора (тангенса угла потерь и прочих), используются другие устройства, сконструированные для конкретной задачи, не редко являются стационарными приборами.

В схеме измерения, в основном, реализован мостовой метод. Применяются ограничено в специальных профессиональных областях и широкого распространения не имеют.

Самодельный С — метр

Не принимая во внимание разные экзотические решения, такие как баллистический гальванометр и мостовые схемы с магазином сопротивлений, изготовить простой прибор или приставку к мультиметру по силам и начинающему радиолюбителю. Широко распространённая микросхема серии 555 вполне подходит для этих целей. Это таймер реального времени со встроенным цифровым компаратором, в данном случае используется как генератор.

Частота прямоугольных импульсов задаётся выбором резисторов R1–R8 и конденсаторов С1, С2 переключателем SA1 и равняется: 25 kHz, 2.5 kHz, 250 Hz, 25Hz — соответственно положениям переключателя 1, 2, 3 и 4–8. Конденсатор Сх заряжается с частотой следования импульсов через диод VD1, до фиксированного напряжения. Разряд происходит во время паузы через сопротивления R10, R12–R15. В это время образуется импульс длительностью, зависимой от емкости Сх (больше ёмкость — длиннее импульс). После прохождения интегрирующей цепи R11 C3 на выходе появляется напряжение, соответствующее длине импульса и пропорциональное величине ёмкости Сх. Сюда и подключается (Х 1) мультиметр для измерения напряжения на пределе 200 mV. Положения переключателя SA1 (начиная с первого) соответствуют пределам: 20 пФ, 200 пФ, 2 нФ, 20 нФ, 0.2 мкФ, 2 мкФ, 20 мкФ, 200 мкФ.

Наладку конструкции необходимо делать с прибором, который будет применяться в дальнейшем. Конденсаторы для наладки надо подобрать с ёмкостью, равной поддиапазонам измерений и как можно точнее, от этого будет зависеть погрешность. Отобранные конденсаторы поочерёдно подключаются к Х1. В первую очередь настраиваются поддиапазоны 20 пФ–20 нФ, для этого соответствующими подстроечными резисторами R1, R3, R5, R7 добиваются соответствующих показаний мультиметра, возможно придётся несколько изменить номиналы последовательно включённых сопротивлений. На других поддиапазонах (0.2 мкФ–200 мкФ) калибровка проводится резисторами R12–R15.

Провода, соединяющие резисторы с переключателем должны быть как можно короче, а если позволяет конструкция — размещены на его выводах. Переменные желательно использовать многооборотные, лучше вообще — постоянные, но это не всегда возможно. Тщательнейшим образом необходимо отмыть печатную плату от флюса и другой грязи, иначе паразитные ёмкости и сопротивления между проводниками могут привести к полной неработоспособности изделия.

При выборе источника питания следует учитывать, что амплитуда импульсов напрямую зависит от его стабильности. Интегральные стабилизаторы серии 78хх вполне здесь применимы Схема потребляет ток не более 20–30 миллиампер и конденсатора фильтра ёмкостью 47–100 микрофарад будет достаточно. Погрешность измерений, при соблюдении всех условий, может составить около 5 %, на первом и последнем поддиапазонах, по причине влияния ёмкости самой конструкции и выходного сопротивления таймера, возрастает до 20 %. Это надо учитывать при работе на крайних пределах.

Конструкция и детали

R1, R5 6,8k R12 12k R10 100k C1 47nF

R2, R6 51k R13 1,2k R11 100k C2 470pF

R3, R7 68k R14 120 C3 0,47mkF

R4, R8 510k R15 13

Диод VD1 — любой маломощный импульсный, конденсаторы плёночные, с малым током утечки. Микросхема — любая из серии 555 (LM555, NE555 и другие), русский аналог — КР1006ВИ1. Измерителем может быть практически любой вольтметр с высоким входным сопротивлением, под который проведена калибровка. Источник питания должен иметь на выходе 5–15 вольт при токе 0.1 А. Подойдут стабилизаторы с фиксированным напряжением: 7805, 7809, 7812, 78Lxx.

Вариант печатной платы и расположение компонентов

Видео по теме

Самодельный прибор для измерения конденсаторов малой емкости. ESR метр своими руками — измеритель емкости конденсаторов

Измеритель емкости конденсаторов своими руками
— ниже представлена схема и описание как не прилагая больших усилий можно самостоятельно изготовить прибор для тестирования емкости конденсаторов. Такое устройство очень может пригодится при покупке емкостей на радиоэлектронном рынке. С его помощью без проблем выявляется некачественный или бракованный элемент накопления электрического заряда. Принципиальная схема данного ESRа, как его обычно называю большинство электронщиков, ничего сложного из себя не представляет и собрать такой аппарат может даже начинающий радиолюбитель.

Причем измеритель емкости конденсаторов не предполагает для его сборки длительного времени и больших денежных затрат, на изготовление пробника эквивалентного последовательного сопротивления уходит буквально два-три часа. Также не обязательно бежать в магазин радиотоваров — наверняка у любого радиолюбителя найдутся неиспользованные детали подходящие для этой конструкции. Все, что вам потребуется для повторения данной схемы — это мультиметр практически любой модели, только желательно, что бы был цифровой и с десяток деталей. Каких то переделок или модернизации цифрового тестера производить не нужно, все что необходимо с ним сделать — это припаять выводы деталей к необходимым площадкам на его плате.

Принципиальная схема устройства ESR:

Перечень элементов необходимых для сборки измерителя:

Один из главных компонентов прибора — это трансформатор, который должен иметь соотношением витков 11\1. Ферритовый кольцевой сердечник М2000НМ1-36 К10х6х3, который нужно предварительно обмотать изолирующим материалом. Затем намотать первичную обмотку на него, располагая витки по принципу — виток к витку, при этом заполняя всю окружность. Вторичную обмотку также необходимо выполнять с равномерным распределением по всему периметру. Примерное количество витков в первичной обмотки для кольца К10х6х3 будет 60-90 витков, а вторичка должна быть в одиннадцать раз меньше.

Диод D1 использовать можно практически любой кремневый с обратным напряжением не менее 40v, если вам не особо нужна супер точность в измерениях, то вполне подойдет КА220. Для более точного определения емкости придется поставить диод с небольшим падением напряжения в варианте прямого включения — Шоттки. Защитный супрессорный диод D2 должен быть рассчитан на обратное напряжение от 28v до 38v. Транзистор маломощный кремневый p-n-p проводимости: например КТ361 или его аналог.

Измерение величины ЭПС выполнять в диапазоне напряжения 20v. Во время подключении коннектора внешнего измерителя, ESR-приставка к мультиметру сразу же переходит в режим работы тестирования емкости. При этом будет визуально отображено на приборе показание около 35v в диапазоне проверки 200v и 1000v (это в зависимости от использования супрессорного диода). В случае исследования емкости на 20 вольтах, показание будет отображено как «выход за границу измерения». Когда коннектор внешнего измерителя отсоединяется, то и ЭПС-приставка моментально переключается на режим работы как обыкновенного мультиметра.

Заключение

Принцип работы устройства — для начала работы прибора нужно включить в сеть адаптер, при этом происходит включение измерителя ЭПС, когда отключили ESR, то мультиметр автоматически переходит в режим выполнения штатных функций. Чтобы сделать калибровку аппарата нужно подобрать постоянный резистор, так чтобы соответствовало шкале. Для наглядности картина ниже:

При замыкании щупов на шкале мультиметра будет отображено 0.00- 0.01, это показание означает погрешность прибора в диапазоне измерения до 1 Ом.

Схема эта, несмотря на свою видимую сложность, совсем проста в повторении, поскольку собрана на цифровых микросхемах и при отсутствии ошибок в монтаже и использовании заведомо исправных деталей практически не требует настройки. Тем не менее, возможности устройства достаточно велики:

диапазон измерения – 0,01 — 10000 мкФ;
4 поддиапазона – 10, 100, 1000, 10 000 мкФ;
выбор поддиапазона – автоматический;
индикация результата – цифровая, 4 разряда с плавающей десятичной точкой;
погрешность измерения – единица младшего разряда;

Рассмотрим схему прибора:

щелкните для увеличения

На микросхеме DD1, точнее на двух его элементах, собран кварцевый генератор, работа которого пояснений не требует. Дальше тактовая частота поступает на делитель, собранный на микросхемах DD2 – DD4. Сигналы с него с частотами 1 000, 100, 10 и 1 кГц поступают на мультиплексор DD6.1, который использован в качестве узла автоматического выбора поддиапазона.

Основной узел измерения – одновибратор, собранный на элементах DD5.3, DD5.4, длительность импульса которого напрямую зависит от подключенного к нему конденсатора. Принцип измерения емкости – подсчет количества импульсов за время работы одновибратора. На элементах DD5.1, DD5.2 собран узел, предотвращающий дребезг контактов кнопки «Старт измерения». Ну и последняя часть схемы — четырехразрядная линейка двоично-десятичных счетчиков DD9 — DD12 с выводом на четыре семисегментных индикатора.

Рассмотрим алгоритм работы измерителя. При нажатии на кнопку SB1 двоичный счетчик DD8 обнуляется и переключает узел диапазона (мультиплексор DD6.1) на самый нижний диапазон измерения – 0.010 – 10.00 мкФ. При этом на один из входов электронного ключа DD1.3 поступают импульсы частотой 1 МГц. На второй вход этого же ключа проходит разрешающий сигнал с одновибратора, длительность которого прямо пропорциональна подключенной к нему емкости измеряемого конденсатора.

Таким образом на счетную декаду DD9…DD12 начинают поступать импульсы с частотой 1 МГЦ. Если происходит переполнение декады, то сигнал переноса с DD12 увеличивает показания счетчика DD8 на единицу и разрешает запись нуля в триггер DD7 по входу D. Этот нуль включает формирователь DD5.1, DD5.2 а он в свою очередь сбрасывает счетную декаду, снова устанавливает DD7 в «1» и перезапускает одновибратор. Процесс повторяется, но на счетную декаду через коммутатор теперь поступает частота 100 кГц (включился второй диапазон).

Если до завершения импульса с одновибратора счетная декада снова переполнилась, то опять происходит смена диапазона. Если одновибратор отключился раньше, то счет останавливается и на индикаторе можно прочитать значение подключенной для измерения емкости. Последний штрих – блок управления десятичной точкой, которая и указывает текущий поддиапазон измерения. Его функции выполняет вторая часть мультиплексора DD6, которая засвечивает нужную точку в зависимости от включенного поддиапазона.

В качестве индикаторов в схеме используются вакуумные люминесцентные индикаторы ИВ6, поэтому блок питания измерителя должен выдавать два напряжения: 1 В для накала и +12 В для анодного питания ламп и микросхем. Если индикаторы заменить ЖКИ, то можно обойтись одним источником +9В, применение же светодиодных матриц невозможно из-за малой нагрузочной способности микросхем DD9…DD12.

В качестве калибровочного резистора R8 лучше применить многооборотный, поскольку именно от точности калибровки будет зависеть величина погрешности измерения прибора. Остальные резисторы могут быть МЛТ-0.125. По поводу микросхем — в приборе можно использовать любую из серий К1561, К564, К561, К176, но следует иметь в виду, что 176 серия очень неохотно работает с кварцевым резонатором (DD1).

Настройка прибора достаточно проста, но выполнить ее следует с особой тщательностью.

Временно отключить кнопку SB1 от DD8 (вывод 13).
В точку соединения R3 с R2 подать прямоугольные импульсы частотой примерно 50-100 Гц (подойдет любой самый простой генератор на логической микросхеме).
На место измеряемого конденсатора подключить образцовый, емкость которого известна и лежит в диапазоне 0.5 – 4 мкФ (к примеру, К71-5В 1 мкф±1%). Если есть возможность, то емкость лучше измерить с помощью измерительного моста, но можно понадеяться и на емкость, указанную на корпусе. Здесь нужно иметь в виду, что как точно вы откалибруете прибор, так он вам и будет в будущем измерять.
С помощью подстроечного резистора R8 выставить показания индикаторов как можно точнее по соответствию с емкостью эталонного конденсатора. После калибровки подстроечный резистор лучше законтрить каплей лака или краски.

По материалам «Радиолюбитель» №5, 2001г.

С помощью данного измерителя ёмкости можно легко измерить любую ёмкость от единиц пФ до сотен мкФ. Существует несколько методов измерения емкости. В данном проекте используется интеграционный метод.

Главное преимущество использования этого метода в том, что измерение основано на измерении времени, что может быть выполнено на МК довольно точно. Этот метод очень подходит для самодельного измерителя ёмкости, к тому же он легко реализуем на микроконтроллере.

Принцип работы измерителя ёмкости

Явления, происходящие при изменении состояния схемы называются переходными процессами. Это одно из фундаментальных понятий цифровых схем. Когда ключ на рисунке 1 разомкнут, конденсатор заряжается через резистор R, и напряжение на нём изменятся как показано на рисунке 1b. Соотношение определяющее напряжение на конденсаторе имеет вид:

Величины выражены в СИ единицах, t секунды, R омы, C фарады. Время за которое напряжение на конденсаторе достигнет значения V C1 , приближенно выражается следующей формулой:

Из этой формулы следует, что время t1 пропорционально емкости конденсатора. Следовательно, ёмкость может быть вычислена из времени зарядки конденсатора.

Схема

Для измерения времени зарядки, достаточно компаратора и таймера микроконтроллера, и микросхемы цифровой логики. Вполне разумно использовать микроконтроллер AT90S2313 (современный аналог – ATtiny2313). Выход компаратора используется как триггер T C1 . Пороговое напряжение устанавливается резисторным делителем. Время зарядки не зависит от напряжения питания. Время зарядки определяется формулой 2, следовательно оно не зависит от напряжения питания т.к. соотношение в формуле VC
1
/E определяется только коэффициентом делителя. Конечно, вовремяизмерениянапряжениепитаниядолжнобытьпостоянно.

Формула 2 выражает время зарядки конденсатора от 0 вольт. Однако с напряжением близким к нулю сложно работать из-за следующих причин:

Напряжение не падает до 0 Вольт.
Для полной разрядки конденсатора необходимо время. Это приведет к увеличению времен иизмерения.
Необходимо время между стартом
зарядки и запуском таймера.
Это вызовет погрешность измерения. Для AVRэто не критично т.к. на это необходим всего один такт.
Утечка тока на аналоговом входе.
Согласно даташиту AVR, утечка тока возрастает при напряжении на входе близком к нулю вольт.

Для предотвращения данных сложностей использовано два пороговых напряжения VC
1
(0.17 Vcc) и VC
2
(0.5 Vcc). Поверхность печатной платы должна быть чистой для минимизации токов утечки. Необходимое напряжение питания микроконтроллера обеспечивается DC-DCпреобразователем,работающего от 1.5VAA батарейки. Вместо DC-DC преобразователя, желательно использовать 9

батарейку и преобразователь 78

05, желательно

также

не выключать

BOD

, иначе могут возникнуть проблемы с

EEPROM

Калибровка

Для калибровки нижнего диапазона:
С помощью кнопки SW1. Затем, соедините pin #1 и pin #3 на разъёме P1, вставьте конденсатор 1nF и нажмите SW1.

Для калибровки верхнего диапазона:
Замкните pin #4 и #6 разъёма P1, вставьте конденсатор на 100nFи нажмите SW1.

Надпись “E4” при включении означает, что калибровочное значение в EEPROM не найдено.

Использование

Автоматическое определениедиапазона

Зарядка начинается через резистор 3.3М. Если напряжение на конденсаторе не достигнет 0.5 Vccменее чем за 130 mS (>57nF), происходит разрядка конденсатора и новая зарядка, но уже через резистор 3.3кОм. Если напряжение на конденсаторе не достигает 0.5 Vccза 1 секунду (>440µF),надпись “E2”. Когда время замерено, происходит вычисление и отображение ёмкости. Последний сегмент отображает диапазон измерения (pF, nF, µF).

Зажим

В качестве зажима можно использовать часть какого-нибудь сокета. При измерении малых ёмкостей (единицы пикофарад) использование длинных проводов нежелательно.

В электрических цепях применяются конденсаторы разного типа. В первую очередь они отличаются по емкости. Для того чтобы определить этот параметр, используются специальные измерители. Указанные устройства могут производиться с различными контактами. Современные модификации выделяются высокой точностью замеров. Для того чтобы сделать простой измеритель емкости конденсаторов своими руками, необходимо ознакомиться с основными составляющими прибора.

Как устроен измеритель?

Стандартная модификация включает в себя модуль с расширителем. Данные о выводятся на дисплей. Некоторые модификации функционируют на базе релейного транзистора. Он способен работать на разных частотах. Однако стоит отметить, что такая модификация не подходит для многих типов конденсаторов.

Устройства низкой точности

Сделать низкой точности измеритель ЭПС емкости конденсаторов своими руками можно при помощи переходного модуля. Однако в первую очередь используется расширитель. Контакты для него целесообразнее подбирать с двумя полупроводниками. При выходном напряжении 5 В ток должен составлять не более 2 А. Для защиты измерителя от сбоев применяются фильтры. Настройку осуществлять следует при частоте 50 Гц. Тестер в данном случае должен показывать сопротивление не выше 50 Ом. У некоторых возникают проблемы с проводимостью катода. В данном случае следует заменить модуль.

Описание моделей высокой точности

Делая измеритель емкости конденсаторов своими руками, расчет точности следует производить исходя из линейного расширителя. Показатель перегрузки модификации зависит от проводимости модуля. Многие эксперты советуют для модели подбирать дипольный транзистор. В первую очередь он способен работать без тепловых потерь. Также стоит отметить, что представленные элементы редко перегреваются. Контактор для измерителя можно использовать низкой проводимости.

Чтобы сделать простой точный измеритель емкости конденсаторов своими руками, стоит позаботиться о тиристоре. Указанный элемент должен работать при напряжении не менее 5 В. При проводимости 30 мк перегруженность у таких устройств, как правило, не превышает 3 А. Фильтры используются разного типа. Устанавливать их следует за транзистором. Также стоит отметить, что дисплей можно подключать только через проводниковые порты. Для зарядки измерителя подойдут батареи на 3 Вт.

Как сделать модель серии AVR?

Сделать измеритель емкости конденсаторов своими руками AVR можно только на базе переменного транзистора. В первую очередь для модификации подбирается контактор. Для настройки модели стоит сразу замерить выходное напряжение. Отрицательное сопротивление у измерителей не должно превышать 45 Ом. При проводимости 40 мк перегрузка в устройствах составляет 4 А. Чтобы обеспечить максимальную точность измерений, используются компараторы.

Некоторые эксперты рекомендуют подбирать только открытые фильтры. Они не боятся импульсных помех даже при большой загруженности. Полюсные стабилизаторы в последнее время пользуются большим спросом. Для модификации не подходят только сеточные компараторы. Перед включением устройства делается замер сопротивления. У качественных моделей данный параметр составляет примерно 40 Ом. Однако в данном случае многое зависит от частотности модификации.

Настройка и сборка модели на базе PIC16F628A

Сделать измеритель емкости конденсаторов своими руками на PIC16F628A довольно проблематично. В первую очередь для сборки подбирается открытый трансивер. Модуль разрешается использовать регулируемого типа. Некоторые эксперты не советуют устанавливать фильтры высокой проводимости. Перед пайкой модуля проверяется выходное напряжение.

При повышенном сопротивлении рекомендуется заменить транзистор. С целью преодоления импульсных помех применяются компараторы. Также можно использовать проводниковые стабилизаторы. Дисплеи часто применяются текстового типа. Устанавливать их стоит через канальные порты. Настройка модификации происходит при помощи тестера. При завышенных параметрах емкости конденсаторов стоит заменить транзисторы с малой проводимостью.

Модель для электролитических конденсаторов

При необходимости можно сделать измеритель емкости электролитических конденсаторов своими руками. Магазинные модели этого типа выделяются низкой проводимостью. Многие модификации производятся на контакторных модулях и работают при напряжении не более 40 В. Система защиты у них используется класса РК.

Также стоит отметить, что измерители данного типа отличаются пониженной частотностью. Фильтры у них применяются только переходного типа, они способны эффективно справляться с импульсными помехами, а также гармоническими колебаниями. Если говорить про недостатки модификаций, то важно отметить, что у них малая пропускная способность. Они показывают плохие результаты в условиях повышенной влажности. Также эксперты указывают на несовместимость с проводными контакторами. Устройства нельзя применять в цепи переменного тока.

Модификации для полевых конденсаторов

Устройства для полевых конденсаторов выделяются пониженной чувствительностью. Многие модели способны работать от прямолинейных контакторов. Устройства чаще всего используются переходного типа. Для того чтобы сделать модификацию своими руками, надо применять регулируемый транзистор. Фильтры устанавливаются в последовательном порядке. Для проверки измерителя применяются сначала конденсаторы малой емкости. При этом тестером фиксируется отрицательное сопротивление. При отклонении свыше 15 % необходимо проверить работоспособность транзистора. Выходное напряжение на нем не должно превышать 15 В.

Устройства на 2 В

На 2 В измеритель емкости конденсаторов своими руками делается довольно просто. В первую очередь эксперты рекомендуют заготовить открытый транзистор с низкой проводимостью. Также важно подобрать для него хороший модулятор. Компараторы, как правило, используются низкой чувствительности. Система защиты у многих моделей применяется серии КР на фильтрах сеточного типа. Для преодоления импульсных колебаний используются волновые стабилизаторы. Также стоит отметить, что сборка модификации предполагает применение расширителя на три контакта. Для настройки модели следует использовать контактный тестер, а показатель сопротивление не должен быть ниже 50 Ом.

Модификации на 3 В

Складывая измеритель емкости конденсаторов своими руками, можно использовать переходник с расширителем. Транзистор целесообразнее подбирать линейного типа. В среднем проводимость у измерителя должна равняться 4 мк. Также перед установкой фильтров важно зафиксировать контактор. Многие модификации также включают в себя трансиверы. Однако данные элементы не способны работать с полевыми конденсаторами. Предельный параметр емкости у них равняется 4 пФ. Система защиты у моделей применяется класса РК.

Модели на 4 В

Собирать измеритель емкости конденсаторов своими руками разрешается только на линейных транзисторах. Также для модели потребуется качественный расширитель и переходник. Если верить экспертам, то фильтры целесообразнее применять переходного типа. Если рассматривать рыночные модификации, то у них может использоваться два расширителя. Работают модели при частоте не более 45 Гц. При этом чувствительность у них часто меняется.

Если собирать простой измеритель, то контактор можно использовать без триода. У него малая проводимость, однако он способен работать при большой загруженности. Также стоит отметить, что модификация должна включать в себя несколько полюсных фильтров, которые будут уделять внимание гармоническим колебаниям.

Модификации с однопереходным расширителем

Сделать измеритель емкости конденсаторов своими руками на базе однопереходного расширителя довольно просто. В первую очередь рекомендуется подобрать для модификации модуль с низкой проводимостью. Параметр чувствительности при этом должен составлять не более 4 мВ. У некоторых моделей имеется серьезная проблема с проводимостью. Транзисторы применяются, как правило, волнового типа. При использовании сеточных фильтров быстро нагревается тиристор.

Чтобы избежать подобных проблем, рекомендуется устанавливать сразу два фильтра на сеточных переходниках. В конце работы останется только припаять компаратор. Для повышения работоспособности модификации устанавливаются канальные стабилизаторы. Также стоит отметить, что существуют устройства на переменных контакторах. Они способны работать при частоте не более 50 Гц.

Модели на базе двухпереходных расширителей: сборка и настройка

Сложить на двухпереходных расширителях цифровой измеритель емкости конденсаторов своими руками довольно просто. Однако для нормальной работы модификаций подходят только регулируемые транзисторы. Также стоит отметить, что при сборке нужно подбирать импульсные компараторы.

Дисплей для устройства подойдет строчного типа. При этом порт разрешается использовать на три канала. Для решения проблем с искажением в цепи применяются фильтры низкой чувствительности. Также стоит отметить, что модификации нужно собирать на диодных стабилизаторах. Настройка модели осуществляется при отрицательном сопротивлении 55 Ом.

Обозначения на конденсаторах

Проще всего определить значение ёмкости по маркировке, нанесённой на корпус конденсатора.

Вычисления с помощью формул электротехники

Простейшая RC — цепь состоит из параллельно включённых резистора и конденсатора.

Схема измерения

Измерительные приборы

Самым доступным методом замера ёмкости является широко распространённый мультиметр с такой возможностью.

Самодельный С — метр

Конструкция и детали

R1, R5 6,8k R12 12k R10 100k C1 47nF

R2, R6 51k R13 1,2k R11 100k C2 470pF

R3, R7 68k R14 120 C3 0,47mkF

R4, R8 510k R15 13

Вариант печатной платы и расположение компонентов

Видео по теме

Простой прибор для проверки конденсаторов

Пробник собран на микросборке К155ЛА3. Если проверяемый конденсатор пробит, то светодиод тухнет. Если емкость в обрыве, то светодиод постоянно светится. Если же контролируемый конденсатор исправен, то светодиод мигает, а частота мигания световых последовательностей меняется в зависимости от сопротивления переменного резистора.

Аналоговые (со стрелочной измерительной головкой) тестеры типа 4353, 43101 и аналогичные были в своё время широко распространены и, возможно, есть в «закромах» многих радиолюбителей. Современные цифровые приборы, конечно, имеют гораздо меньшие габариты и большую функциональность и универсальность, тем не менее, из такого «старого» тестера можно при желании сделать вполне удобный измерительный прибор. Тем более, что стрелочный индикатор во многих случаях оказывается гораздо удобнее и нагляднее для отображения информации, если, конечно, при измерениях не требуется запредельная точность.

Так например, с использованием стрелочной головки от подобного тестера мной был сделан небольшой настольный измерительный прибор, который позволяет с достаточной для радиолюбителя точностью измерить ёмкость конденсаторов ( 5 пФ — 10 мкФ), индуктивности катушек ( от единиц мкГн до 1 Гн ), ёмкости электролитов ( 1 мкФ — 10 000 мкФ) и их ESR, иметь «под рукой» фиксированные образцовые частоты ( 10, 100. 1000 Гц, 10, 100, 1000 кГц ). И, кроме того, имеет встроенный модуль для оперативной проверки работоспособности различных транзисторов малой и большой мощности и определения цоколёвки неизвестных транзисторов. Причём проверить параметры большинства элементов можно, не выпаивая их из схемы.

Прибор собирался в корпусе меньших размеров, чем «родной» от тестера и делался по «модульному» принципу — по желанию можно добавлять или исключать отдельные измерительные узлы и при этом не производить никаких существенных изменений в остальной схеме. Можно сохранить также и изначальные фунции измерения напряжений и токов, если это потребуется. Причём совсем не обязательно ориентироваться на применённую здесь стрелочную головку от взятого мной тестера — подойдёт любая другая с током полного отклонения 50 … 200 мкА, это не принципиально. Ниже будут даны схемы и описания отдельных функциональных узлов-«модулей», структурная схема их соединений в приборе в целом.

Каждый «модуль» предназначен для измерения-проверки различных радиодеталей широкого применения и может использоваться не только в составе такого прибора, но и, конечно, отдельно, в виде небольшой независимой конструкции. Сами схемы измерительных узлов, входящие в состав, не новы и не раз были опубликованы в своё время в различных источниках и проверены на практике многими радиолюбителями, показав стабильную и надёжную работу, Никаких редких и дорогих элементов констукция не содержит, схемы чрезвычайно «лаконичные» и просты в понимании, не требуют особых приборов для настроек, при этом обеспечивают достаточную точность измерений при внимательной и грамотной сборке и применении заведомо исправных деталей.

Генератор образцовых частот

Даже простейший генератор сигналов в радиолюбительской практике полезен сам по себе и часто входит в других приборов, например, измеряющих ёмкости и индуктивности. Здесь удобно применить в качестве генератора широко известная схема на цифровых элементах, простую и легко повторяемую:

Задающий генератор на МС типа К561ЛА7 (или К561ЛЕ5, К176ЛА7, ЛЕ5 и подобные) выдаёт на своём выходе частоту, которая стабилизирована кварцевым резонатором в цепи обратной связи — в данном случае 1 МГц. Далее сигнал проходит через несколько каскадов-делителей частоты на 10 например, на МС К176ИЕ4, СD4026 или любых других счётчиков-делителей на 10) и с выхода каждого каскада снимается сигнал с частотой, в десять раз меньше предудыщей.

С помощью любого подходящег переключателя коммутируем один из выходов счётчиков-делителей и получаем, таким образом, набор фиксированных частот. Конденсатором С1 можно подстроить частоту в небольших пределах, если это необходимо, никаких других настроек данная схема не требует и питается от источника напряжением 9-12 вольт (при указанных выше типах микросхем).

Модуль измерения L, C

Первая схема представляет собой узел измерения емкостей конденсаторов от 10 пФ до 10 мкФ и индуктивностей от 10 мкГ до 10 Гн (рис.2).

Сигнал на вход подается с выхода генератора сигналов ( в нашем случае – с движка переключателя SA1 на рис.1). Через транзистор VT1, работающий в режиме ключа, прямоугольный импульсный сигнал можно снять с выхода «F» и использовать для проверки или настройки других внешних устройств, при этом уровень сигнала можно регулировать резистором R4 в широких пределах. Этот же импульсный сигнал подаётся на измеряемые элементы — конденсаторы или индуктивности, подключаеые к соответствующим клеммам «C» или «L», выставив переключатель SA2 в соответствующее положение.

К выходу Uизм. подключаем непосредственно нашу измерительную головку (может понадобиться добавочное сопротивление, об этом будет сказано подробнее далее – «Модуль индикации»). Резистором R5 устанавливаем пределы измерений индуктивностей, а R6 — ёмкостей (например, подключаем к клеммам «Сх» и «Общ.» образцовый конденсатор 0,1 мкФ на диапазоне с частотой 1 кГц (см. схему рис.1) и подстроечником R6 устанавливаем стрелку прибора на конечное деление шкалы. ). Питание этого модуля может быть 6-12 вольт.

Примечание: при настройке этого модуля была совсем исключена из схемы ёмкость С1 (1000 пФ), так как при её наличии не удавалось настроить диапазон измерений 1-100 пФ. При настройке также возможен подбор сопротивлений R2, R3 в зависимости от напряжения питания и конкретного типа применённого транзистора (может быть любой маломощный p-n-p структуры). В качестве выпрямительных использовались «старинные» германиевые диоды типа Д9, обеспечивающие более линейную характероистику отображения показаний стрелочной головки. Возможно применение кремниевых, но в данном случае я этот вариант не пробовал, так как диодов Д9 давно лежала без дела небольшая кучка.

Модуль измерения электролитических конденсаторов (+ C и ESR)

Для проверки электролитических конденсаторов был собран узел по схеме (рис.3):

Как и в предыдущей схеме, на вход (резистор R1) подается сигнал с движка переключателя частот генератора-делителя (схема рис.1), при этом схему можно включать параллельно с предыдущим модулем. Резистор R1 подбирается в зависимости от типа транзистора Т1 и чувствительности используемой измерительной головки. В отличие от других модулей, здесь требуется пониженное стабильное питание 1,2 — 1,8 В (схема такого стабилизатора будет приведена ниже, на рис.6). При измерениях полярность подключения конденсаторов к клеммам «+Сх» и «Общ» не имеет значения, а измерения можно проводить без выпайки конденсаторов из схемы. Перед началом измерений прибор калибруется, то есть стрелка устанавливается на нулевую отметку шкалы резистором R4.

Узел измерения ESR содержит отдельный генератор на 100 кГц, собранный на МС типа 561ЛА7 (ЛЕ5), по такой же схеме, как и задающий генератор на рис.1. Можно, конечно же, использовать и уже имеющуюся частоту 100 кГц, которая присутствует на нашем основном генераторе с делителями частоты. Но при пользовании прибором оказалось гораздо удобнее иметь независимый генератор для этого модуля, так как это упрощает коммутацию.

Здесь частота может быть в пределах 80-120 кГц, поэтому применение кварца не требуется. От величины ESR подключенного к клеммам конденсатора зависит ток, протекающий через обмотку I трансформатора ( он намотан на ферритовом кольце диаметром 15 — 20 мм. Марка феррита роли не играет, но, возможно, число витков первичной обмотки нужно будет подкорректировать. Поэтому лучше будет сначала намотать обмотку II, а первичную — сверху неё).

Переменное напряжение 100 кГц, наведённое во вторичной обмотке, выпрямляется диодом VD5 и подаётся на измерительную головку (см. модуль индикации на рис.4). Диоды VD3, VD4 нужны для защиты стрелочной головки от перегрузки и могут быть любые, а VD1, VD2 также желательно применить германиевые.

В этой схеме при измерениях также не важна полярность подключения конденсаторов и измерять параметры конденсаторов можно прямо в схеме, без выпайки. Пределы измерения задаются при настройке и их можно менять в широких пределах подстроечником R5, от десятых долей Ома, до нескольких Ом.

Примечание: при измерении ESR конденсаторов ЛЮБЫМ прибором важно учитывать влияние сопротивления измерительных щупов и проводов от клемм «ESR» и »Общ». Они должны быть как можно короче и большого сечения. Если этот модуль будет расположен вблизи с другим источником импульсных сигналов (например рядом с генератором рис.1), возможен срыв генерации узла на МС. Поэтому этот узел (измерения «ESR»), лучше собрать на отдельной небольшой плате и поместить в экран (из жести, например), соединённый с общим проводом. Питание микросхемы измерителя ESR может быть как и у предыдущих схем.

Величины типовых (максимально допустимых) значений ESR различных конденсаторов даны ниже в таблице (позаимствованно из открытых источников).

Функциональная схема соединений модулей прибора

Соединение между собой всех перечисленных выше «модулей» в одном общем приборе не представляет особой сложности и это видно из рис.4:

Модуль индикации, помимо самой стрелочной головки, включает в себя шунтирующий конденсатор (10 … 47 мкФ) для устранения «дрожания» стрелки при измерениях в диапазонах с низкой частотой задающего генератора. Добавочное сопротивление подбирается в зависимости от чувствительности измерительной головки.

В случае объединения всех перечисленных выше модулей в одном приборе следует иметь ввиду, что клемма «Общ.» на схеме рис.2 (модуль измерения «C» и «L») не является общим проводом схемы (!) и требует отдельного гнезда.

Дополнения

Составной транзистор Т1 (КТ829, схема рис.3) можно заменить двумя транзисторами меньшей мощности по типовой схеме, а для питания 1,4 В можно собрать простой стабилизатор на одном транзисторе. Эти схемы показаны на рис. 5 и 6 соответственно.

Кремниевые диоды VD1-VD3 здесь применены в качестве стабилитрона, примерно на 1,5 В. В отличие от стабилитрона, включать диоды следует в прямом направлении.

При желании можно дополнить прибор модулем для быстрой проверки работоспособности и цоколёвки транзисторов. С его помощью можно проверять любые биполярные транзисторы, а также полевые транзисторы малой и средней мощности. Причём биполярные транзисторы можно проверять без выпайки их из схемы. Схема представлена на рис.7.

В зависимости от применённых светодиодов нужно подобрать сопротивление R5 по оптимальной яркости их свечения (или же поставить дополнительный гасящий резистор в цепь питания 9 В, а вообще эта схема работает с питающим напряжением, начиная от 2 В). Когда к клеммам «Э», «Б», «К» ничего не подключено, оба светодиода мигают (частота миганий может быть изменена номиналами конденсаторов С1 и С2). При подключении к клеммам исправного транзистора, один из светодиодов погаснет (в зависимости от типа его проводимости p-n-p / n-p-n). Если транзистор неисправен, то оба светодиода будут мигать (внутренний обрыв) или оба погаснут (замыкание).

При проверке полевых транзисторов клеммы «Э», «Б», «К» соответствуют выводам «И», «З», «С». Полевые транзисторы, или очень мощные биполярные всё-таки лучше проверять, выпаяв их из плат.

Прибор с применением всех перечисленных модулей был собран в корпусе размерами 140х110х40 мм и позволяет проверить практически все основные типы радиодеталей чаще всего используемых на практике, с достаточной для радиолюбителей точностью. Используется несколько лет и нареканий не вызывает.

Примечания к схеме

Схемы, приведённые в данной статье, рисовались несколько лет назад и оригинальные файлы формата .spl безвозвратно утеряны. Из-за чего проблематично было оперативно внести необходимые изменения в схему, в частности рис.1. Поэтому приведу ниже подкорректированное и правильное соответствие частот генератора и диапазонов измерений:

1 МГц — 100 пФ — 100 мкГн
100 кГц — 1000 пФ — 1 мГн
10 кГц — 0,01 мкФ — 10 мГн
1 кГц — 0,1 (+100) мкФ — 100 мГн
100 Гц — 1 (+1000) мкФ — 1 Гн
10 Гц — 10 (+10000) мкФ — 10 Гн

(в скобках указаны значения ёмкости для электролитических конденсаторов)

Материал в редакцию сайта Радиосхемы прислал автор – Андрей Барышев.

Обсудить статью УНИВЕРСАЛЬНЫЙ СТРЕЛОЧНЫЙ ПРИБОР ДЛЯ ПРОВЕРКИ ДЕТАЛЕЙ

Знакомство с интересной новинкой – летающая радиоуправляемая платформа «мультикоптер».

После этого спаиваем детали на плате, согласно схеме.

в готовом у меня пластмассовом корпусе я просверлил два отверстия , и установил в них разъем и тумблер.

установил печатную плату в корпус, при помощи винтов и гаек М3.

Шаг-5 налаживаю прибор

Выводы разъема обозначены на схеме цифрами 1-6. При подключении кнопкой SB2 источника питания 4,5в через индикатор протекает ток около 15 мка. Если параллельно конденсатору С2 будет подключен кнопкой SB1 исправный проверяемый конденсатор, ток возрастет и будет находится в пределах 40 – 60 мка, независимо от его емкости .Эти пределы принимают за нормальные и отмечают на шкале зеленым цветом . При проверке конденсаторов емкостью больше 5 мкф стрелка прибора вначале резко отклоняется в сторону конечного деления шкалы 100 мка , а затем возвращается в пределы сегмента. При проверке оксидных конденсаторов их плюсовой вывод обязательно соединяют с гнездом XS1 (+). Если внутренний обрыв , стрелка остается на делении 15 мка.

Простейший измеритель ESR электролитических конденсаторов / Хабр

Собственно, как я уже когда-то очень давно обещал, расскажу про простейший измеритель ESR. В дальнейшем буду писать не ESR, а ЭПС(эквивалентное последовательное сопротивление), поскольку лень переключать раскладку. И так, кратко, что же такое ЭПС.

ЭПС можно представить в виде резистора, включенного последовательно с кондесатором.
На данной картинке — R. Собственно, у исправного конденсатора этот показатель измеряется долями Ома, для конденсаторов малой емкости (до 100мкф) может достигать 2-3 Ом. Более подробно значения ЭПС для исправных конденсаторов можно найти в справочных данных производителей. Со временем, из-за испарения электролита, это сопротивление увеличивается, что приводит к повышению мощности потерь. Как результат конденсатор сильнее нагревается, что еще сильнее ускоряет процесс испарения электролита и приводит к потере емкости.
На практике ремонта точное измерение ЭПС не нужно. Достаточно считать любой конденсатор с ЭПС выше 1-2 Ом неисправным. Можно считать это спорным утверждением, в интернете достаточно легко найти целые таблицы с значениями ЭПС для конденсаторов различной емкости. Однако я убеждался неоднократно, что приблизительной оценки вполне достаточно. Не говоря уже о том, что результаты измерения ЭПС одних и тех же конденсаторов(новых), одного и того же производителя сильно разнятся в зависимости от партии, времени года и фазы луны.
Я использую простой измеритель на копеечной микросхеме. Разработал его Manfred Mornhinweg.

Конструкция довольно простая, но привлекательна своей нетребовательностью к трансформатору. Из недостатков — шкала получается «широкая», в моем случае 0-20ом. Соответственно, нужна большая измерительная головка, т.н. «магнитофонные» (из индикаторов уровня магнитофонов), не подойдут — будет неудобно работать.
В качестве трансформатора автор намотал две обмотки 400 и 20 витков на ферритном кольце 19х16х5мм 2000НМ. Однако можно поступить значительно проще — использовать трансформатор дежурки из любого ATX блока питания. Достаточно заменить R8 на подстроечный многооборотный резистор 3296W сопротивлением 51к. При помощи этого резистора можно будет увеличить коэффициент усиления измерительного усилителя и компенсировать недостаточный коэффициент трансформации. LM7805 необходимо заменить на LM1117-5, это снизит потребляемый ток, плюс нижний порог напряжения питания опустится примерно до 6.5В. Стабилизатор обязателен, иначе шкала будет плавать в зависимости от напряжения питания. Для питания я использовал обычную «Крону». Саму микросхему обязательно поставьте в панельку!
Настройка прибора сводится к установке «нуля» и калибровке шкалы. Для калибровки шкалы используются низкоомные резисторы с допусками 0.5% и сопротивлениями от 0 до 2-5 Ом. Калибровка производится следующим образом — снимаем защитное стекло с индикаторной головки. Включаем прибор и измеряем сопротивление эталонных резисторов. Смотрим, куда отклоняется стрелка и ставим в этом месте на шкале метку с соответствующим сопротивлением. Так размечаем шкалу.
Измеряемые низковольтные конденсаторы(до 50-80 вольт без проблем) разряжаются резисторами R5, R6 и первичной обмоткой трансформатора. «Сетевые» емкости(те, которые после диодного моста в импульсных БП) я предварительно разряжаю приспособой, сделанной из резистора 510 Ом/1Вт, иглы от шприца, крокодила и корпуса гелевой ручки. В теории цепочка R5-R6 должна разрядить и такие емкости, но на практике, выбивает TL062 🙂 Именно поэтому ее надо ставить в панельку -чтобы быстро заменить. Но надежнее — предварительно разрядить «сетевую» емкость.
В целом — очень удачный прибор — дешев, прост, не требователен к трансформатору.

Пробник для проверки конденсаторов

Очень простой прибор для проверки конденсаторов, схема которого показана на рис. 1, описан в одном из американских радиолюбительских журналов.

Прибор может быть использован для проверки различных конденсаторов, в том числе и электролитических, однако в этом случае необходимо следить за полярностью включения таких конденсаторов.

При подключении конденсаторов к прибору неоновая лампочка вспыхнет на короткое время, а затем сразу же потухнет.

Рис. 1. Принципиальная схема прибора для проверки конденсаторов.

При наличии утечки лампочка потухает медленно. Если конденсатор пробит— лампочка светится, не потухая. Следует помнить, что таким прибором нельзя проверять низковольтные конденсаторы, так как напряжение, подаваемое на конденсаторы, относительно высоко — от 50 до 125 в. В случае, если прибором проверяются конденсаторы очень малой емкости, прибор может указать лишь наличие утечки и короткого замыкания.

Конденсаторы большой емкости следует после проверки разряжать, так как на них может оставаться заряд. «CQ», октябрь, 1959 г.

При изменении I’ переключатель П1, ставится в положение 2, а выключатель Вк2 замыкается. Стрелочный прибор покажет тогда непосредственно значение тока Iко ‘ .

Для измерения параметра b переключатель П1, ставится в положение 3. Потенциометр R4 («Установка нуля») устанавливается в положение, при котором стрелочный прибор будет показывать нуль. При замыкании выключателя Вк1, стрелка прибора отклонится и даст непосредственно показание параметра b.

Для измерения входного сопротивления h21′ и граничной частоты fгр, как уже упоминалось, необходимо дополнительно использовать генератор (с диапазоном частот от 1 до 200 кгц) и ламповый вольтметр (можно заменить осциллоскопом). Эти приборы подключаются к соответствующим зажимам, показанным на схеме.

Сигнал от генератора при этом попадает на испытываемый триод через сопротивление R1. Нагрузкой коллекторной цепи триода служит в данном случае сопротивление R9 (выключатель Вк2 остается в замкнутом положении).

При этом триод работает в режиме близком к режиму разомкнутого входа и закороченного выхода. Выходное напряжение триода усиливается затем широкополосным вспомогательным усилителем измерительного прибора и подается на вход лампового вольтметра.

Порядок измерения входного сопротивления следующий. Выключатель Вк3 замыкается, затем частота генератора устанавливается в 1 кгц и напряжение, подаваемое с него, регулируется так, чтобы ламповый вольтметр показал 0,5 в.

Далее выключатель Вк3 размыкается, и записывается новое показание вольтметра. Если это новое показание обозначить как л, то входное сопротивление (в ком) можно вычислить по формуле h21 = 2n—1.

Если затем провести еще одно измерение при разомкнутом выключателе Вк2, то можно найти входное сопротивление, соответствующее коллекторной нагрузке в 4,4 ком.

Предельная частота триода определяется следующим образом. Выключатель Вк2 замыкается, а Вк3 — размыкается. Напряжение на входе вольтметра должно быть равно 1 в.

Затем частота генератора увеличивается (генерируемое напряжение должно оставаться постоянным) до тех пор, пока вольтметр не покажет 0,7 в. Частоту Д, на которой это наблюдается, используют для расчета предельной рабочей частоты триода по формуле: fгр = b * f3,

В усилителе прибора применены два высокочастотных ПП триода с граничной частотой в 6 Мгц. Цепь обратной связи, соединяющая коллектор второго триода с эмиттером первого, стабилизирует усиление, расширяет полосу частот и повышает входное сопротивление.

Усиление такого устройства равномерно в пределах от 200 гц до 200 кгц и составляет 30 дб, однако в случае необходимости полоса за счет введения коррекции может быть расширена до 500 кгц.

Следует сказать, что точность измерений в значительной степени зависит от подбора сопротивлений R1, R2, R3, R5, R7, и R8. Отклонение величины их от номинала, указанного на схеме, должно быть минимальным.

«Electronic Engineering», октябрь, 1969 г.

Как создать простой аналоговый измеритель емкости

Введение

Различные модели цифровых мультиметров, представленные на рынке, оборудованы для измерения большинства электронных величин. Но, что удивительно, почти все они не включают в себя устройство для измерения конденсаторов. Счетчики, которые имеют это, могут быть слишком дорогими для приобретения для новых энтузиастов электроники и инженеров. Представленная здесь схема простого измерителя емкости является аналогом в работе, но определенно может оказаться очень полезным инструментом для измерения конденсаторов с достаточно хорошими диапазонами переменных.

Принцип работы довольно прост. Прямоугольные волны, создаваемые ИС генератора КМОП, используются для попеременной зарядки и разрядки неизвестного конденсатора. Средний ток, необходимый для процедуры, отображается непосредственно на аналоговом измерителе с подвижной катушкой. Ток, будучи прямо пропорционален скорости зарядки конденсатора, всегда дает равноправные показания на измерителе (после правильной калибровки) и, таким образом, может быть считан напрямую.

Перед тем, как перейти к этапу строительства, будет полезно прочитать о следующих деталях функционирования схемы.

Описание схемы

Обратитесь к рисунку, чтобы можно было понять работу схемы по указанным точкам:

(Щелкните изображение, чтобы увеличить)

CMOS IC 4049, которая содержит 6 инверторов в одной упаковке, образует основной активный часть всей схемы.
Два его затвора N1 и N2 сконструированы как нестабильный мультивибратор, причем VR1, R1 и S1 (переменные) определяют частоту генератора.
Сигнал на выходе N2 всегда является прямоугольным.Прямоугольные волны в основном представляют собой просто непрерывную и попеременную генерацию положительного и нулевого напряжения.
Все вентили с N3 по N6 скомпонованы как буферы для уменьшения зависимости схемы от нагрузки, C7 и R2 действуют как интеграторы для стабилизации указателя стрелки измерителя.
Конденсатор CX, который должен быть измерен, подключается к выходу буферов, как показано на рисунке.
Во время положительного пика прямоугольной волны неизвестный конденсатор CX заряжается до напряжения питания, а при следующем импульсе нулевого напряжения он почти мгновенно разряжается через D1.

Список деталей

Все резисторы Вт, углеродная пленка, тип допуска 5% (если не указано иное)

R1 = 100 K

R2 = 10 K,

VR1 = 10 K,

C1 = 470 p, C2 = 4.7 n, C3 = 0.047 µ, C4 = 0.47 µ, C8 = 104 (All Ceramic Disc),

C5 = 4.7 µ / 25V, C6 = 47 µ / 25V, C7, C9 = 10 µ / 25 В, C10 = 100 мк / 25 В (полностью электролитический),

D1 = 1N4148,

N1 TO N6 = IC 4049,

Общая плата в соответствии с размером,

Амперметр с подвижной катушкой = 100 мкА, полное отклонение

Связь между током и емкостью

Прежде чем узнать о том, как тестировать конденсатор, было бы интересно сначала узнать о математике, задействованной в процессе тестирования.Давайте прочитаем краткое объяснение.

Заряд Q на конденсаторе можно выразить с помощью следующей формулы:

Q = CV, где C — емкость, а V — напряжение питания.

Теперь, поскольку ток, участвующий в процессе, задается как:

I = Q × F, где F — частота прямоугольной волны.

Заменяя Q = CV в приведенной выше формуле, мы получаем:

I = CVF, что ясно указывает на то, что емкость C прямо пропорциональна току I при условии, что частота постоянна.

Кроме того, поскольку напряжение питания составляет 9 вольт, окончательно имеем:

I = 9CF; эта величина тока достигнет счетчика и будет отвечать за соответствующие показания.

Таким образом, путем расчетов по приведенной выше формуле микроамперметр сначала калибруется соответственно для прямого считывания значений рассматриваемых конденсаторов.

Советы по конструкции

С помощью показанной схемы схему легко построить, выполнив следующие шаги:

Начните с того, что вставьте ИС где-нибудь в середине общей печатной платы и припаяйте все ее выводы.
Расположите связанные компоненты в максимально возможной ориентации вокруг ИС и припаяйте их соединения.
Аналогичным образом завершите сборку блока питания над печатной платой и выполните необходимые соединения.
Подключите соответствующий амперметр к собранной цепи.
Поместите всю сборку в подходящую пластиковую или деревянную коробку с необходимыми вырезами для крепления счетчика, конденсаторных розеток и розетки для выхода сетевого шнура (щелкните изображение, чтобы увеличить)

На этом завершается порядок строительства; Теперь давайте узнаем, как настроить устройство.

Калибровка

Калибровка этого измерителя емкости просто выполняется с помощью следующих инструкций:

Возьмите конденсатор относительно небольшой емкости, значение которого точно известно (например, керамический диск 0,1 мкФ). Закрепите его в гнезде конденсатора, предназначенном для проверки номиналов неизвестных конденсаторов.
Включите источник питания — выберите подходящее положение на S1, чтобы отклонение на измерителе было почти на полную шкалу.Выполните точную настройку VR1, чтобы показания были точными.
Благодаря линейному поведению схемы, показания будут точно соответствовать другим значениям конденсаторов пропорционально на протяжении всей калибровки измерителя.
Эти усилия должны позаботиться о калибровке, и теперь ваш глюкометр готов к использованию.

Все еще не знаете, как проверить конденсатор? Что ж, теперь нужно просто вставить неизвестные клеммы конденсатора в данную розетку и получить прямые показания счетчика.Просто не правда ли? Но не забудьте отрегулировать переключатель S1 так, чтобы максимальный диапазон выбирался соответствующим образом.

Не забудьте разрядить (закоротив провода) большие конденсаторы перед проверкой, иначе накопленный заряд может повредить ваш счетчик.

Цепь тестера утечки конденсатора — Быстрый поиск протекающих конденсаторов

Этот простой тестер конденсаторов способен проверять протекающие электролитические конденсаторы в диапазоне от 1 мкФ до 450 мкФ. Он может тестировать большие пусковые и рабочие конденсаторы, а также миниатюрные конденсаторы 1 мкФ на 10 В.Как только вы поймете временной цикл, вы можете протестировать до 0,5 мкФ и до 650 мкФ.

Генри Боуман

Как сделать этот тестер емкости

Схема тестера утечки конденсатора была сделана из некоторых ненужных деталей, которые у меня были под рукой, а также пары операционных усилителей и таймера 555. Тест основан на синхронизированном цикле зарядки, когда два отсека напряжения показывают заряд 37% и 63%.

Как показано на схеме, конденсатор подключен к клеммам, обозначенным C.Одна сторона заземлена, а другая сторона подключена к поворотному переключателю, а также ко входам двух операционных усилителей. Положение «G» на поворотном переключателе — это заземление с низким сопротивлением для разряда конденсаторов при подключении. Конденсаторы большой емкости перед подключением всегда следует разряжать.

Принципиальная схема

Стабилитрон 12 В также служит для защиты по напряжению. Если на конденсаторе отмечена полярность, красная точка или + должна быть подключена к положительному щупу. Селекторный переключатель также должен находиться в положении «G» при подключении.S2 должен находиться в положении «разгрузка».

Размеры резистора поворотного переключателя были определены путем обращения формулы T = RC, так что R = T / C. Каждое значение резистора на поворотном переключателе выбирается таким образом, чтобы обеспечить приблизительное время зарядки 5,5 секунд. Фактическое среднее время зарядки составляет от 4,5 до 6,5 секунд.

Допуски резисторов и небольшие различия в номиналах конденсаторов создают разницу в 5,5-секундной конструкции. Напряжение питания должно быть очень близким к 9 вольт. Любое более низкое или более высокое напряжение повлияет на напряжение на резистивных делителях на входных контактах 3 IC 2 и IC 3.

Как тестировать

Напряжение на вилке адаптера переменного / постоянного тока было выше заявленных 9 вольт. Я использовал последовательно понижающий резистор на 110 Ом, чтобы снизить его до 9 В. Когда конденсатор подключен к тестовым клеммам, переключатель выбора должен быть перемещен с «G» на то же или ближайшее значение конденсатора для тестирования.

Когда S2 приводится в действие для зарядки, 9 вольт подается на резистор селекторного переключателя через общий стеклоочиститель к конденсатору, чтобы начать заряд конденсатора.Напряжение 9 В также подается на эмиттер Q1, транзистора с усилением по току. Q1 немедленно проводит и запитывает 555, поскольку база Q1 находится под резистивным потенциалом земли от выходного контакта IC 3 6.

Таймер 555 загорается светодиодом 2 один раз в секунду, пока не будет достигнуто 63% заряда. Два операционных усилителя сконфигурированы как компараторы напряжения. Когда достигается 37% (3,3 В) заряда, выход IC2 становится высоким, загорается светодиод 3.

Когда достигается 63% заряда (5,7 В), IC 3 становится высоким, загорается светодиод 4 и также прекращается подача питания Q1. к таймеру.Работа S2 для разряда обеспечивает заземление через тот же резистор, который заряжал конденсатор.

Модель 555 не работает во время разряда. Светодиод 4 сначала погаснет, указывая на то, что напряжение упало ниже 63%, затем светодиод 3 также погаснет, когда напряжение упадет ниже 37%. Ниже приведены индикаторы неисправностей для тестов конденсаторов после проверки того, что вы выбрали правильный диапазон и правильно подключена полярность:

Обрыв конденсатора : Загораются светодиоды 3 и 4 сразу после срабатывания переключателя заряда.Через конденсатор не протекает ток, поэтому оба компаратора сразу обеспечат высокий выходной сигнал.

Закороченный конденсатор : светодиоды 3 и 4 никогда не загораются. Светодиод таймера 2 будет постоянно мигать.

Короткое замыкание с высоким сопротивлением или изменение значения: 1. Светодиод 3 может гореть, а светодиод 4 не гореть. 2. Оба светодиода 3 и 4 могут гореть, но время зарядки больше или меньше расчетного. Попробуйте использовать заведомо исправный конденсатор и повторите проверку.

У меня был конденсатор с маркировкой 50 мкФ, который заряжался до 63% за 12-13 секунд.Я проверил его с помощью цифрового тестера конденсаторов, и он показал фактическое значение 123 мкФ!

Если у вас конденсатор, который находится в среднем диапазоне между двумя значениями конденсатора, проверьте оба значения. Среднее значение между высокими и низкими интервалами зарядки должно находиться в диапазоне 4,5–6,5 секунд.

Время зарядки 0,5 мкФ составляет 2,5–3 секунды в положении 1 мкФ. Кроме того, тестирование конденсатора емкостью 650 мкФ в позиции 450 мкФ обеспечит время зарядки 8-10 секунд. Альтернативой поворотному переключателю могут быть переключатели spst для каждого резистора.Перед установкой используйте цифровой омметр для проверки сопротивления каждого резистора. Резисторы 6 кОм и 3,4 кОм, используемые в сетях делителей напряжения операционного усилителя, должны выбираться с учетом низких допусков. Напряжение 3 и 6 вольт на делителях было бы достаточно близко для цикла зарядки.

Другой простой тестер конденсаторов

Следующая конструкция представляет собой простую схему тестера утечки электролитических конденсаторов. Довольно много излучающих конденсаторов создают внутреннее сопротивление, которое изменяется в ответ на изменения температуры и / или напряжения.

Эта внутренняя утечка может вести себя как переменный резистор, включенный параллельно синхронизирующему конденсатору.

В невероятно быстрых интервалах времени результат утечки конденсатора может быть номинальным, но по мере увеличения временного интервала ток утечки может привести к значительному изменению схемы таймера или, возможно, к полному отказу.

В любом случае непредсказуемый конденсатор синхронизации может превратить безупречно исправную схему таймера в ненадежный мусор.

Как работает схема

На рисунке ниже представлена принципиальная схема нашего электролитического детектора утечки. В этой схеме используется PNP-транзистор общего назначения (Q1) 2N3906, подключенный к схеме постоянного тока, в результате чего на испытательный конденсатор подается зарядный ток 1 мА.

Двухдиапазонная измерительная схема используется для отображения заряда конденсатора и тока утечки. Пару батареек обеспечивают питание цепи.

Стабилитрон 5 В (D1) фиксирует на базе Q1 постоянный потенциал 5 В, обеспечивая постоянное падение напряжения вокруг R2 (эмиттерный резистор Q1) и постоянный ток на тестируемом конденсаторе (показанном как Cx).

При установке в положение 1 S1 напряжение, используемое на Cx, ограничено примерно 4 В; если S1 находится в положении 2, напряжение на конденсаторе увеличивается примерно до 12 В. Дополнительная батарея может быть включена последовательно с B1 и B2 для повышения зарядного напряжения примерно до 20 В.

Если S2 находится в его нормально замкнутом положении (как продемонстрировано), измеритель подключается параллельно с R3 (шунтирующим резистором измерителя), позволяя схему с полноразмерным отображением 1 мА. Когда S2 нажат (разомкнут), диапазон измерения контура уменьшается до 50 мкА полной шкалы.

Настройка схемы

Схемы на рис. 2 и 3 демонстрируют несколько способов выбора шунтирующего резистора (R3 на рис. 1) для увеличения диапазона M1 с диапазона 50 мкА по умолчанию до 1 мА.

Предполагая, что у вас есть соответствующий вольтметр, который может измерять 1 В, вы можете использовать схему, показанную на рис. 2, для определения R3.

В этой процедуре отрегулируйте R1 (потенциометр 10 кОм) на максимальное сопротивление и отрегулируйте R3 (потенциометр на 500 Ом) до минимального значения.

Подключите батарею, как показано, и выполните точную настройку R1 для получения показания 1 В на M1. Осторожно увеличивайте предустановленное значение R3, пока M2 (измеритель тока) не покажет отклонение на полную шкалу. Изучите только R1, пока вы изменяете предустановку R3, чтобы поддерживать показание 1V на M1.

В то время как M1 показывает 1 вольт, а M2 отображает полную шкалу, потенциометр устанавливается на правильное значение сопротивления, необходимое для R3. Вы можете использовать потенциометр для шунтирующего резистора или выбрать одно из эквивалентных значений из своего блока резисторов.В качестве альтернативы, если у вас есть прецизионный амперметр, который может проверять 1 мА, вы можете попробовать схему, показанную на рис. 3.

Вы можете реализовать точно такие же процедуры, как на рис. 2, и точно настроить R1 для отображения 1 мА. .

Как использовать

Чтобы применить предложенную схему проверки утечки конденсатора, начните с S1 в выключенном положении. Подключите проверяемый конденсатор к клеммам, соблюдая правильную поляризацию.

Переместите S1 в положение 1, и вы увидите, что измеритель (в зависимости от номинала конденсатора) показывает полную шкалу в течение короткого промежутка времени, а затем возвращается к нулевому показанию тока.В случае, если конденсатор закорочен внутри или сильно протекает, вы можете обнаружить, что измеритель постоянно показывает показания полной шкалы.

В случае, если счетчик все же вернется к нулю, попробуйте нажать S2, и счетчик может не сдвинуться вверх по шкале для исправного конденсатора. Если номинальное напряжение конденсатора превышает 6 вольт, переместите S1 в положение 2, и вы должны увидеть идентичные результаты для исправного конденсатора.

Если измеритель показывает возрастающее отклонение, конденсатор не может быть хорошей перспективой для применения в схеме таймера.Возможно, конденсатор не выдержит испытания, но все равно останется хорошим устройством.

Если электролитический конденсатор не используется или не заряжается в течение длительного времени, это может привести к высокому току утечки при первоначальном приложении напряжения; но когда напряжение остается подключенным к конденсатору в течение разумного периода времени, блок обычно может снова включиться.

Испытательную схему можно применить для восстановления дремлющего конденсатора путем надлежащего контроля результатов на измерителе M1.

Резисторы
(Все постоянные резисторы — 1/4 Вт, 5% единиц.)
R1-2.2k
R2-4.7k
R3 — См. Текст
Semiconductors
Q1-2N3904 NPN кремний общего назначения транзистор
D1 — IN4734A стабилитрон 5,6 В

Разное
MI- 50 мкА измеритель
B1, B2 транзистор-радиобатарея 9 В
Переключатель SI-SP3T
S2-нормально замкнутый кнопочный переключатель

О Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель.Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть какие-либо вопросы, связанные со схемой, вы можете взаимодействовать с ними через комментарии, я буду очень рад помочь!

Создайте измеритель СОЭ для испытательного стенда

Время идет, и в конце концов все идет под откос. Это включает меня, вас и, что удивительно, большинство тех конденсаторов, которые вы хранили в своей мусорной коробке в течение многих лет, просто ожидая проекта, чтобы их использовать.Почему упоминаются конденсаторы? Потому что типы с высокой емкостью, такие как алюминиевые электролиты и тантал, со временем могут медленно ухудшаться. Внутреннее сопротивление, называемое «эквивалентным последовательным сопротивлением» (или ESR), может увеличиваться, вызывая потерю мощности и нагрев. Это может произойти, если конденсатор подвергся электрическому напряжению или повышенной температуре, или даже когда он просто находится в хранилище, ни к чему не подключенный.

С помощью прибора, который я описываю в этой статье, вы можете проверить свой запас конденсаторов или конденсаторов в каком-то старинном оборудовании, которое вы, возможно, восстанавливаете, чтобы отсеять те, которые могут не соответствовать номиналу.Более того, эту конструкцию легко построить и настроить, используя только обычные детали со сквозным отверстием (без устройств для поверхностного монтажа!) И без микропроцессоров. В сочетании с этим «ретро» подходом результат измерения отображается на обычном панельном измерителе с подвижной катушкой.

Я считаю это устройство полезным устройством, которое можно носить с собой на рабочем месте. У меня есть куча конденсаторов, которые я накопил за многие годы — некоторые из них были восстановлены из старого оборудования или использовались в нескольких проектах. Невозможно предсказать, каким злоупотреблениям и деградации они могли подвергнуться, и я определенно не хочу использовать в своем следующем проекте компонент, который меня подведет, каким бы безупречным он ни выглядел.

Измерение СОЭ

Как подробно описано во врезке («Как на самом деле выглядит конденсатор»), ряд факторов влияет на потерю мощности в конденсаторе. Эти потери можно объединить в единое целое как ESR, которое выглядит как небольшое сопротивление, соединенное последовательно с идеальным (без потерь) конденсатором.

Простым методом измерения ESR является подача на конденсатор известного переменного тока (Icap) на некоторой частоте, при которой реактивное сопротивление конденсатора очень низкое, так что ESR преобладает.Измерьте результирующее напряжение переменного тока, развиваемое на выводах конденсатора (Vcap), и вы можете определить ESR, потянув за закон Ома:

СОЭ = Vcap / Icap

Это основа измерителя СОЭ, который я описываю в этой статье. Взглянув на модель эквивалентной схемы, показанную на боковой панели, вы должны это понять.

Все конденсаторы имеют индуктивный элемент, который может мешать измерению ESR. В некоторых измерителях ESR для проверки конденсатора используется прямоугольный или импульсный источник, и возникающие в результате индуктивные выбросы могут вызывать аномально высокие значения ESR.Соответственно, я включил в конструкцию источник синусоидальной волны, чтобы избежать такой возможности.

Блок-схема в Рисунок 1 показывает, что измеритель СОЭ состоит из четырех основных секций:

Синусоидальный генератор для подачи переменного тока на проверяемый конденсатор
Детектор ESR для определения переменного напряжения, возникающего на конденсаторе
Измерительный усилитель и выпрямитель для отображения ESR на панельном измерителе
Секция преобразователя мощности и регулятора напряжения, аналогичная той, что используется во многих электронных узлах

РИСУНОК 1. Блок-схема измерителя СОЭ.

Полная электрическая принципиальная схема измерителя ESR показана на Рис. 2 .

РИСУНОК 2. Электрическая схема измерителя СОЭ.

Осциллятор

Обеспечивает необходимый сигнал переменного тока для прохождения тока через проверяемый конденсатор. Схема здесь работает на частоте примерно 100 кГц, что является отраслевым стандартом для измерения ESR. Одна секция сдвоенного операционного усилителя U1 в этом приложении работает как генератор с фазовым сдвигом.Мне нравится эта схема, и я использовал ее в нескольких проектах. Его просто реализовать, и он дает довольно хорошее приближение к синусоиде. Он идеально подходит для генерации сигнала фиксированной частоты через звуковые частоты и выше, если требования не слишком высокие.

Другая часть U1 действует как буфер и усилитель. Поскольку схема генератора со сдвигом фазы имеет умеренно высокий выходной импеданс, это предотвращает нагрузку на схему генератора. Также имеется потенциометр регулировки усиления (R8), который позволяет регулировать уровень сигнала 100 кГц.Резисторы R6 и R7 вносят небольшое смещение постоянного тока в переменный ток от генератора, так что сигнал, передаваемый на детектор ESR, имеет небольшое положительное смещение. Поскольку этот сигнал подается на проверяемый конденсатор, для поляризованных конденсаторов требуется некоторое смещение постоянного тока.

Цепь между генератором и буферным усилителем проходит через коммутирующий монофонический разъем 3,5 мм J1 на передней панели. Разъем подключен так, что подключенный к нему внешний источник переменного тока прерывает работу встроенного генератора 100 кГц и действует как его замена.Эта функция позволяет при желании измерять СОЭ на разных частотах.

Если вас интересует подробное объяснение того, как работает генератор с фазовым сдвигом, вы можете найти PDF-файл в файлах для загрузки.

Детектор СОЭ

Вот и все, ребята! Здесь происходит большая часть действия. Первая секция операционного усилителя U2 представляет собой преобразователь напряжения в ток, в котором сигнал генератора частотой 100 кГц преобразуется в ток около 7 мА от пика к пику. Тестируемый конденсатор (CUT) подключается внутри контура обратной связи этого каскада через две клеммы на передней панели, поэтому через CUT протекает одинаковый ток.

Диод D1 — параллельно с CUT — обеспечивает путь разряда для CUT, когда вы подключаете его к измерителю ESR, если он уже заряжен. При нормальной работе напряжение на CUT настолько низкое, что D1 никогда не включается, поэтому не влияет на работу схемы.

Теперь, когда мы установили известный переменный ток через CUT, осталось только измерить напряжение, возникающее на нем. Величина этого напряжения прямо пропорциональна ESR CUT.ESR обычно очень низкое — максимум несколько десятков Ом, поэтому это напряжение будет ниже милливольтного диапазона. Вторая секция U2 сконфигурирована как дифференциальный усилитель со связью по переменному току с коэффициентом усиления 22, который повышает переменную составляющую напряжения на CUT до более удобного уровня для каскада измерительного усилителя.

Измерительный усилитель

Я хотел, чтобы ESR отображался на обычном панельном измерителе с подвижной катушкой 0–1 мА. (Это мой личный вкус.) Для такого инструмента я просто предпочитаю внешний вид традиционного панельного измерителя цифровым цифровым показаниям.Чтобы это произошло, переменное напряжение от детектора ESR должно быть соответствующим образом масштабировано и преобразовано в постоянный ток. Это работа U3 и диодного моста D2-D5.

Переменный ток от детектора ESR, который представляет собой уровень ESR, который мы пытаемся измерить, подается на операционный усилитель U3. Выходной сигнал U3 проходит через R24, через мостовую схему, состоящую из диодов Шоттки D2-D5, и через токоизмерительные резисторы R20 и R21 на землю. Напряжение, возникающее на этих резисторах, возвращается на инвертирующий вход U3, замыкая цепь обратной связи.

Внутри диодного моста переменный ток выпрямляется и проходит через измеритель на передней панели, который реагирует только на среднюю (т. Е. Постоянную) составляющую. Заключение моста в контур обратной связи операционного усилителя позволяет устранить большую часть нелинейностей, присущих при использовании моста для управления измерителем с подвижной катушкой.

Переключатель SW1 подключает резистор R20 параллельно с резистором R21, уменьшая значение комбинации токового резистора, тем самым увеличивая чувствительность измерителя. При закрытом переключателе SW1 полная чувствительность измерителя ESR составляет 1 Ом.Когда он открыт, для вывода измерителя на полную шкалу требуется ESR в пять Ом.

Коэффициент усиления этого каскада устанавливается R17, R18 и R19. Последний представляет собой подстроечный потенциометр 10 кОм, используемый для настройки калибровки измерителя ESR после построения схемы.

Если на прибор ESR подается питание без подключенного устройства CUT, R24 ограничивает средний ток через приборную панель до максимального значения около 2 мА, тем самым облегчая жизнь прибора.

Секция преобразования энергии

В этой конструкции я выбрал для операционных усилителей шины питания +5 В и -5 В.На мой взгляд, это упрощает конструкцию схемы и облегчает ее отслеживание. Подход с однополярным питанием потребует дополнительных сложностей, связанных с обеспечением виртуального заземления через измеритель ESR. Обычный трехконтактный стабилизатор напряжения на входе U5 питает шину + 5В. Шина -5 В легко запитывается от U4 — стильного компонента от Texas Instruments (TI), который удобно выдает постоянное напряжение, равное по величине входному, но с обратной полярностью.

Строительство

Воспользовался услугами ExpressPCB ( www.expresspcb.com ), чтобы разработать и изготовить печатную плату (PCB) для этого проекта. Их стандартная недорогая доска MiniBoard очень хорошо помещается в алюминиевый корпус размером 3 x 4 x 5 дюймов, с достаточным пространством для измерителя 0–1 мА и двух крепежных стержней, которые могут быть установлены на передней панели. Печатная плата (показана на , рис. 3, ) расположена с J1 (разъем внешнего источника), SW1 (переключатель диапазона измерителя) и D7 (индикатор включения питания) вдоль одного края.

РИСУНОК 3. Печатная плата.

Печатная плата устанавливается на стойки 1/4 дюйма на одной стене корпуса с соответствующими отверстиями, просверленными в передней панели для доступа к этим трем компонентам. См. Рисунки 4 , 5 и 6 .

РИСУНОК 4. Измеритель СОЭ после калибровки. Измеритель отображает значение испытательного резистора сопротивлением 1 Ом.

РИСУНОК 5. Измеритель ESR в действии, считывающий ESR старого (код даты 1966) танталового конденсатора емкостью 100 мкФ как 0.3 Ом.

РИСУНОК 6. Внутренняя проводка, показывающая монтаж печатной платы и кабелей к передней и задней панелям.

Файлы схемы и печатной платы ExpressPCB можно найти в загружаемых файлах.

Каждая из контрольных точек для заземления — +5 В, -5 В, TP1, TP2 и TP3 — состоит из короткого сплошного провода для подключения. Один конец впаян в отверстие в печатной плате, а свободный конец сформирован в виде петли для удобного захвата зажимными выводами или испытательными щупами.

Рис. 6 — вид корпуса изнутри, показывающий внутреннюю проводку. Здесь вы можете видеть, что подключения к измерителю на передней панели и зажимным контактам выводятся из печатной платы с помощью четырехконтактного штекерного разъема J2, а питание от задней панели через двухконтактный штекерный разъем J3.

Необработанное питание постоянного тока (от 9 до 16 В постоянного тока) подается через коаксиальный разъем 2,1 мм и тумблер SPST на задней панели, как показано на рис. 7 .

РИСУНОК 7. Задняя панель измерителя СОЭ.

Текущие требования довольно скромные. Вся цепь работает при токе менее 40 мА. Хороший источник питания с настенными бородавками работает очень хорошо, как и щелочная батарея на 9 В.

Лист с этикетками на передней панели и новая лицевая сторона для панельного счетчика были нарисованы с помощью Microsoft Visio, напечатаны на плотной бумаге и приклеены.

Настройка и калибровка

На печатной плате есть два подстроечных потенциометра.Один (R8) используется для регулировки выходного сигнала генератора с фазовым сдвигом примерно на 1,8 В от пика до пика, а другой (R19) устанавливает чувствительность измерителя. Полную информацию об этой процедуре можно найти в загрузках по ссылке на статью.

На рис. 4 показан результат этой настройки с резистором сопротивлением 1 Ом, подключенным через клеммы CUT. На рис. 5 танталовый конденсатор емкостью 100 мкФ измеряется на ESR.

Заключительные записи

Большинство проектов наталкиваются на две проблемы на своем пути, и этот тоже.Если вы посмотрите внимательно, вы можете заметить небольшое несоответствие между фотографией печатной платы на рис. 3 и файлом макета ExpressPCB, включенным в онлайн-файлы. Это результат моей первоначальной ошибки при проектировании, которая потребовала от меня вырезать пару дорожек на печатной плате и переместить компоненты R7 и C4. Я пересмотрел компоновку печатной платы после этого, и файл компоновки ExpressPCB в загружаемых файлах содержит эти исправления и соответствует схеме.

Этот измеритель в принципе подходит для проверки ESR конденсатора, не снимая его с оборудования, к которому он подключен.Импеданс окружающих схем обычно намного выше, чем измеряемое ESR, а напряжение, развиваемое на CUT, довольно мало: менее 100 милливольт — слишком мало для включения любых полупроводниковых переходов поблизости. Разумеется, питание оборудования должно быть отключено, а измеритель ESR, вероятно, должен работать от изолированного источника питания, такого как батарея 9 В. Я сам не пробовал этот тип измерения, но не вижу причин, по которым это не увенчалось бы успехом.

Здесь я хотел бы упомянуть некоторые ограничения этого прибора или почти любого измерителя СОЭ:

Этот измеритель не подходит для проверки конденсаторов менее 30 мкФ.Если CUT слишком низкий, реактивное сопротивление на измерительной частоте становится значительным, что приводит к завышению значения ESR. Решение этой проблемы — перепроектировать систему для использования более высокой частоты. Если возникнет необходимость, я могу попробовать это в качестве будущего проекта.
Конденсатор с внутренним коротким замыканием будет иметь обманчиво низкое значение ESR, так что не обманывайтесь (как я). Если есть сомнения, проверьте с помощью омметра постоянного тока.
Поскольку измеритель ESR по сути является омметром низкого диапазона, длинные измерительные провода от CUT могут вносить ошибки в показания ESR.
ESR может зависеть от внешних факторов, таких как температура или приложенное напряжение, поэтому конденсатор может вести себя немного иначе в реальной цепи, чем когда он тестируется сам по себе.
Хотя это устройство имеет некоторую встроенную защиту, применение полностью заряженного конденсатора высокой емкости к испытательным клеммам может привести к повреждению схемы. Перед тестированием всегда рекомендуется вручную разрядить конденсатор.

Последнее замечание: Измерение СОЭ обычно не требует высокой степени точности, и измеритель, описанный в этой статье, должен подходить для повседневного поиска и устранения неисправностей.В моем случае это было очень полезно для выявления сомнительных компонентов, что, возможно, избавило меня от беспокойства, связанного с выдергиванием волос / скрежетом зубами в будущем проекте. NV

Список деталей

ПУНКТ	ОПИСАНИЕ	MFR / НОМЕР ДЕТАЛИ
C1, C2, C3	1 нФ, 100 В, керамический	Vishay K102K10X7RH5UH5
C4, C5, C6, C9	0,1 мкФ, 50 В, керамический	Vishay K104K10X7RF5UH5
C7	22 мкФ, 16 В, тантал	Кемет T350F226K016AT7301
C8	10 мкФ, 35 В, тантал	Кемет T350G106K035AT7301
D1	1N4148
D2, D3, D4, D5	1N5711 диод Шоттки
D6	1N4007
D7	Красный светодиод
J1	3.Коммутируемый разъем 5 мм	CUI MJ-3502N
J2	Четырехконтактный штекер
J3	Двухконтактная вилка
R1, R15, R16	22K
R2	1 мегапиксель
R3, R4, R5	2,2 К
R6	100 КБ
R7	820К
R8, R19	Триммер 10K	Борнс 3339P-1-103LF
R9, R18	10К
R10	0	[проволочная перемычка]
R11	47
R12	270
R22	220
R13, R14	1К
R17	1.5K
R20	180
R21, R23	680
R24	560
R25	330
SW1	Тумблер SPDT	C&K 7101SD9ABE
TP1, TP2, TP3	Контрольная точка	[нет]
U1, U2, U3	Двойной операционный усилитель	Texas Inst.TL082CP
U4	Преобразователь напряжения	Texas Inst. TL7660CP
U5	Adj. регулятор напряжения	Texas Inst. TL317CLP
(4) Восьмиконтактные разъемы DIP IC (опционально)
Панельный счетчик 0-1 мА
(2) стойки для переплета
Кулисный переключатель (выключатель питания), SPST
Коаксиальный разъем постоянного тока 2.1 мм		CUI PJ-011A
Печатная плата 2,5 x 3,8 дюйма		ExpressPCB
Корпус 3 x 4 x 5 дюймов		Hammond Производитель 1411-LU
ПРИМЕЧАНИЕ. Все резисторы с осевым выводом, 1/8 Вт или выше.

Как на самом деле выглядит конденсатор

Нет ничего идеального в этом мире, включая электронные компоненты. У резисторов немного емкости и индуктивности; индукторы имеют небольшое сопротивление; и конденсаторы имеют все вышеперечисленное.К счастью, в большинстве случаев этими «паразитными» величинами можно пренебречь, и мы можем рассматривать компоненты, которые мы используем, как идеальные резисторы, катушки индуктивности и конденсаторы.

Обратите внимание, я сказал «большую часть времени». Конденсаторы — особенно электролитические с большим номиналом — могут страдать от иллюзорно низкого резистора, который, по-видимому, включен последовательно с идеальным конденсатором. Это называется эквивалентным последовательным сопротивлением (ESR) конденсатора. Это «иллюзорно», потому что СОЭ не является истинным сопротивлением; скорее, это результат комбинации многих факторов, каждый из которых в той или иной мере способствует потере мощности в конденсаторе. Рисунок A — это модель эквивалентной схемы типичного реального конденсатора, которая дает лучшее представление о том, о чем я говорю. Для конденсаторов высокой емкости и на низких частотах паразитной индуктивностью, показанной в модели, обычно можно пренебречь и объединить два сопротивления в одно.

РИСУНОК A. Модель эквивалентной схемы конденсатора (вверху) и то, как она упрощается до идеального конденсатора и одного сопротивления (внизу).

Поскольку вы читаете этот журнал, вы, вероятно, уже знаете, что каждый конденсатор — это просто пара проводников, разделенных диэлектриком.Проводники в электролитическом конденсаторе большой емкости обычно представляют собой полосы фольги. Диэлектрик представляет собой изолирующий оксидный слой, сформированный на одной из полос («анод» или положительный электрод), плюс жидкий или пастообразный электролит, который действует как второй электрод конденсатора («катод»). Этот материал может вызывать коррозию, поэтому, если у вас есть физически поврежденный конденсатор, из которого вытекает электролит, будьте осторожны, чтобы он не попал на кожу.

Потери в диэлектрике плюс утечка через конденсатор и сопротивление в сварных швах и механических обжимных контактах на клеммах — все это влияет на ESR.

Вот проблема: со временем, особенно при повышенных температурах, жидкий электролитный компонент диэлектрика высыхает (или протекает). Емкость может не сильно измениться, но будет увеличиваться удельное сопротивление; следовательно, повышается СОЭ. Что еще хуже, в зависимости от диэлектрического вещества ESR может меняться в зависимости от частоты. Это может быть проблемой, если конденсатор должен выдерживать значительный переменный ток, как, например, в импульсном источнике питания. Высокое ESR в сочетании с большим током означает дополнительную мощность, рассеиваемую конденсатором.Возникающее в результате повышение температуры может вызвать дальнейшее ухудшение характеристик и преждевременный выход из строя.

Алюминиевые электролитические конденсаторы особенно подвержены этой проблеме, особенно если они существуют уже давно. Твердотельные танталовые конденсаторы также имеют проблемы с ESR, но в меньшей степени. Маленькие керамические конденсаторы практически избавлены от этой чумы.

Загрузки

Файл и схема печатной платы

Express
Передняя панель Art
Процедура настройки и калибровки
Секреты генератора фазового сдвига.pdf

Конденсаторы 101 — iFixit

Вот немного сухого материала, просто чтобы помочь понять, что такое конденсатор и что он обычно делает. Конденсатор — это небольшой (в большинстве случаев) электрический / электронный компонент на большинстве печатных плат, который может выполнять различные функции. Когда конденсатор помещается в цепь с активным током, электроны с отрицательной стороны накапливаются на ближайшей пластине. Отрицательный течет к положительному, поэтому отрицательный является активным проводом, хотя многие конденсаторы не поляризованы.Как только пластина больше не может удерживать их, они выталкиваются через диэлектрик на другую пластину, тем самым вытесняя электроны обратно в цепь. Это называется разрядом. Электрические компоненты очень чувствительны к колебаниям напряжения, и поэтому скачок мощности может убить эти дорогостоящие детали. Конденсаторы создают постоянное напряжение для других компонентов и, таким образом, обеспечивают стабильное питание. Переменный ток выпрямляется диодами, поэтому вместо переменного тока есть импульсы постоянного тока от нуля до пика. Когда конденсатор от линии питания подключен к земле, и постоянный ток не проходит, но по мере того, как импульс заполняет конденсатор, он снижает ток и эффективное напряжение.Пока напряжение питания падает до нуля, конденсатор начинает вытекать из своего содержимого, это сглаживает выходное напряжение и ток. Таким образом, конденсатор размещается на одной линии с компонентом, что позволяет поглощать выбросы и дополнять впадины, что, в свою очередь, поддерживает постоянное питание компонента.

Существует множество различных типов конденсаторов. Часто они по-разному используются в схемах. Все слишком знакомые конденсаторы в виде круглой жестяной банки обычно представляют собой электролитические конденсаторы.Они сделаны из одного или двух листов металла, разделенных диэлектриком. Диэлектрик может быть воздухом (простейший конденсатор) или другими непроводящими материалами. Металлические пластины из фольги, разделенные диэлектриком, затем скручиваются, как Fruit Roll-up, и помещаются в банку. Они отлично подходят для объемной фильтрации, но не очень эффективны на высоких частотах.

Вот конденсатор, который некоторые, возможно, еще помнят со времен старого радио. Это многосекционный баночный конденсатор. Этот конкретный конденсатор представляет собой четырехсекционный (4) конденсатор.Все это означает, что в одной емкости содержится четыре отдельных конденсатора с разными номиналами.

Керамические дисковые конденсаторы идеальны для более высоких частот, но не подходят для объемной фильтрации, поскольку керамические дисковые конденсаторы становятся слишком большими по размеру для более высоких значений емкости. В схемах, где жизненно важно поддерживать стабильность источника напряжения, обычно имеется большой электролитический конденсатор, подключенный параллельно керамическому дисковому конденсатору. Электролитик будет делать большую часть работы, тогда как небольшой керамический дисковый конденсатор будет отфильтровывать высокую частоту, которую пропускает большой электролитический конденсатор.

Еще есть танталовые конденсаторы. Они маленькие, но имеют большую емкость по сравнению с керамическими дисковыми конденсаторами. Они более дорогие, но находят широкое применение на печатных платах небольших электронных устройств.

Старые бумажные конденсаторы, хотя и неполярные, имели черные полосы на одном конце. Черная полоса показывала, на каком конце бумажного конденсатора была металлическая фольга (которая действовала как экран). Конец с металлической фольгой был подключен к земле (или к самому низкому напряжению).Основное назначение экрана из фольги — продлить срок службы бумажного конденсатора.

Вот тот, который нас, скорее всего, интересует больше всего, когда речь идет об iDevices. Они очень маленькие по сравнению с перечисленными выше конденсаторами. Это крышки для устройств поверхностного монтажа (SMD). Несмотря на то, что они миниатюрны по размеру по сравнению с предыдущими конденсаторами, функция остается той же. Одной из важных особенностей этих конденсаторов, помимо номинальных характеристик, является их «упаковка». Существует стандартизация размеров этих компонентов, т.е.е. упаковка 0201 — 0,6 мм x 0,3 мм (0,02 дюйма x 0,01 дюйма). Размер корпуса керамических конденсаторов SMD соответствует размеру корпуса резисторов SMD. Это делает практически невозможным определить, конденсатор это или резистор, с помощью визуализации. Вот хорошее описание индивидуальных размеров на основе номеров пакетов.

Определить значение конденсатора можно несколькими способами. Номер один, конечно же, это маркировка на самом конденсаторе.

Этот конкретный конденсатор имеет емкость 220 мкФ (микрофарад) с допуском 20%.Это означает, что он может находиться в диапазоне от 176 мкФ до 264 мкФ. Он имеет номинальное напряжение 160 В. Расположение выводов показывает, что это радиальный конденсатор. Оба вывода выходят с одной стороны, в отличие от осевого расположения, когда один вывод выходит с обеих сторон корпуса конденсатора. Кроме того, полоса со стрелками на стороне конденсатора указывает полярность, стрелки указывают на отрицательный вывод .

Теперь главный вопрос заключается в том, как проверить конденсатор на предмет необходимости его замены.

Для проверки конденсатора, пока он еще установлен в цепи, потребуется измеритель ESR. Если конденсатор удален из схемы, то можно использовать мультиметр, установленный в качестве омметра, , но только для выполнения теста «все или ничего» . Этот тест покажет только, полностью ли разряжен конденсатор. , а не , будет определять, в хорошем или плохом состоянии конденсатор. Чтобы определить, работает ли конденсатор при правильном значении (емкости), потребуется тестер конденсатора.Конечно, это также верно для определения номинала неизвестного конденсатора.

Счетчик, используемый в этой Wiki, является самым дешевым из всех доступных в любом универмаге. Для этого теста также рекомендуется использовать аналоговый мультиметр. Он покажет движение более наглядно, чем цифровой мультиметр, отображающий только быстро меняющиеся числа. Это должно позволить любому выполнять эти тесты, не тратя целое состояние на что-то вроде глюкометра Fluke.

Всегда разряжайте конденсатор перед тестированием, если этого не сделать, будет шокирующим сюрпризом.Очень маленькие конденсаторы можно разрядить, переставив оба вывода отверткой. Лучше всего это сделать, разрядив конденсатор через нагрузку. В этом случае это выполнят кабели из крокодиловой кожи и резистор. Вот отличный сайт, показывающий, как построить инструменты для разряда.

Чтобы проверить конденсатор с помощью мультиметра, установите показания измерителя в диапазоне высоких сопротивлений, где-то выше 10 кОм и 1 м Ом. Прикоснитесь к выводам измерителя к соответствующим выводам на конденсаторе, красный к плюсу и черный к минусу.Измеритель должен начинать с нуля, а затем медленно приближаться к бесконечности. Это означает, что конденсатор находится в рабочем состоянии. Если счетчик остается на нуле, конденсатор не заряжается через батарею счетчика, что означает, что он не работает.

Это также будет работать с заглушками SMD. Тот же тест, когда стрелка мультиметра медленно движется в том же направлении.

Еще одно испытание конденсатора — это испытание напряжением. Мы знаем, что конденсаторы накапливают на своей пластине разность потенциалов зарядов, это напряжения.Конденсатор имеет анод с положительным напряжением и катод с отрицательным напряжением. Один из способов проверить, работает ли конденсатор, — это зарядить его напряжением, а затем измерить напряжение на аноде и катоде. Для этого необходимо зарядить конденсатор напряжением и подать напряжение постоянного тока на выводы конденсатора. В этом случае очень важна полярность. Если у этого конденсатора есть положительный и отрицательный вывод, это поляризованные конденсаторы (электролитические конденсаторы). Положительное напряжение пойдет на анод, а отрицательное — на катод конденсатора.Не забудьте проверить маркировку на тестируемом конденсаторе. Затем на несколько секунд подайте напряжение, которое должно быть меньше номинального напряжения конденсатора. В этом примере конденсатор 160 В будет заряжаться от батареи постоянного тока 9 В в течение нескольких секунд.

По окончании заряда отключите аккумулятор от конденсатора. Воспользуйтесь мультиметром и снимите напряжение на выводах конденсатора. Напряжение должно быть около 9 вольт. Напряжение будет быстро уменьшаться до 0 В, потому что конденсатор разряжается через мультиметр.Если конденсатор не сохраняет это напряжение, он неисправен и его следует заменить.

Проще всего конечно будет проверить конденсатор с помощью измерителя емкости. Вот осевой GPF 1000 мкФ 40 В FRAKO с допуском 5%. Проверить этот конденсатор с помощью измерителя емкости очень просто. На этих конденсаторах отмечен положительный вывод. Подключите положительный (красный) провод от мультиметра к нему, а отрицательный (черный) — к противоположному. Этот конденсатор показывает 1038 мкФ, что явно в пределах допуска.

Для проверки конденсатора SMD может быть сложно сделать с громоздкими пробниками. Можно либо припаять иглы к концам этих зондов, либо купить умный пинцет. Лучше всего использовать умный пинцет.

Некоторые конденсаторы не требуют испытаний для определения неисправности. Если визуальный осмотр конденсаторов обнаруживает какие-либо признаки вздутия верхних частей, их необходимо заменить. Это наиболее частая неисправность блоков питания. При замене конденсатора крайне важно заменить его конденсатором того же или более высокого номинала.Никогда не субсидируйте конденсатор меньшей стоимости.

Если конденсатор, который собираются заменить или проверить, не имеет маркировки, потребуется схема. На изображении ниже показано несколько символов конденсаторов, которые используются на схеме.

В этом фрагменте схемы iPhone указаны обозначения конденсаторов, а также их номиналы.

Эта Wiki — это в значительной степени только основы того, что искать в конденсаторах, она никоим образом не является полной.Чтобы узнать больше о любых распространенных электронных компонентах, существует множество хороших онлайн-курсов и офлайн-курсов.

Электроника Eaton

Максвелл

Digikey

Mouser

Как проверить конденсатор с помощью цифрового и аналогового мультиметра

6 способов проверки конденсатора с помощью цифрового мультиметра и AMM (AVO)

В большинстве работ по устранению неисправностей и ремонту электрических и электронных устройств мы сталкиваемся с типичными проблемами, которые как проверить и проверить конденсатор? Хорошее, плохое (мертвое), короткое или открытое?

Здесь мы можем проверить конденсатор с помощью аналога (измеритель AVO i.е. Ампер, напряжение, омметр), а также цифровой мультиметр — либо он в хорошем состоянии, либо следует заменить его новым.

Примечание. Для определения значения емкости вам понадобится цифровой измеритель с функциями измерения емкости. .

Ниже приведены пять (6) методов проверки и тестирования конденсатора на исправность, неисправность, обрыв, обрыв или короткое замыкание .

Похожие сообщения:

Метод 1.

Традиционный метод тестирования и проверки конденсатора

Примечание. Не рекомендуется для всех, кроме профессионалов.Будьте осторожны, выполняя эту практику, так как это опасно. Убедитесь, что вы профессиональный инженер-электрик / электрик (вы действительно знаете, что делаете, или проверяете предупреждения, прежде чем применять этот метод), и нет других вариантов проверки конденсатора, потому что во время этой практики могут возникнуть серьезные повреждения). Если вы уверены, продолжайте, в противном случае перейдите к способу 2–6 в качестве альтернативы конденсатору.

Предположим, вы хотите проверить конденсатор (например, конденсаторы вентилятора, конденсаторы воздухоохладителя в помещении или оловянные конденсаторы на печатной плате / печатной плате и т. Д.)

Предупреждение и рекомендации по тестированию конденсатора методом 1.

Для большей безопасности используйте 24 В постоянного тока вместо 230 В переменного тока. В случае отсутствия желаемой системы постоянного тока 24 В вы можете использовать 220-224 В переменного тока, но вам необходимо сделать серию резисторов (скажем, 1 кОм ~ 10 кОм, 5 ~ 50 Вт) для подключения конденсатора к источнику переменного тока 230 В. Таким образом, это уменьшит зарядный и разрядный ток. Вот пошаговое руководство по проверке конденсатора этим методом.

Отключите подозрительный конденсатор от источника питания или убедитесь, что хотя бы один вывод конденсатора отключен.
Убедитесь, что конденсатор полностью разряжен.
Подключите два отдельных провода к клеммам конденсатора. (Дополнительно)
Теперь безопасно подключите эти выводы к источнику переменного тока 230 В на очень короткий период (около 1-4 сек) [или на короткое время, когда напряжение поднимется до 63,2% от напряжения источника].
Отсоедините предохранительные провода от источника питания 230 В переменного тока.
Теперь закоротите клеммы конденсатора (сделайте это осторожно и убедитесь, что у вас есть защитные очки)
Если возникает сильная искра, то конденсатор исправен .
Если дает слабую искру, то это конденсатор плохой и немедленно замените его на новый.

Похожие сообщения:

Метод 2.

Проверка конденсатора аналоговым мультиметром

Чтобы проверить конденсатор с помощью AVO (ампер, напряжение, омметр), выполните следующие действия.

Убедитесь, что предполагаемый конденсатор полностью разряжен.
Возьмите измеритель AVO.
Выберите аналоговый измеритель на ОМ (Всегда выбирайте более высокий диапазон Ом).
Подключите выводы измерителя к клеммам конденсатора.
Обратите внимание на чтение и сравните со следующими результатами.
Короткие конденсаторы : Закороченный конденсатор покажет очень низкое сопротивление.
Открытые конденсаторы : Открытый конденсатор не будет показывать никакого движения (отклонения) на экране омметра.
Хорошие конденсаторы : Сначала сопротивление будет низким, а затем постепенно увеличивается до бесконечности. Это означает, что конденсатор в хорошем состоянии.

Метод 3.

Проверка конденсатора с помощью цифрового мультиметра

Чтобы проверить конденсатор с помощью цифрового мультиметра (DMM), выполните следующие действия.

Убедитесь, что конденсатор разряжен.
Установите измеритель на диапазон Ом (установите его на 1000 Ом = 1 кОм).
Подключите выводы измерителя к клеммам конденсатора.
Цифровой измеритель на секунду покажет некоторые числа. Обратите внимание на чтение.
И тут сразу вернется в OL (Open Line).Каждая попытка на шаге 2 будет показывать тот же результат, что и на шагах 4 и 5. Это означает, что конденсатор находится в хорошем состоянии .
Если изменений нет, значит Конденсатор не работает .

Вы также можете проверить:

Метод 4.

Проверка конденсатора с помощью мультиметра в режиме емкости

Примечание. Вы можете выполнить этот тест с помощью мультиметра, если у вас есть измеритель емкости или мультиметр с функцией проверки емкости.Кроме того, этот метод хорош и для проверки крошечных конденсаторов. Для этого теста поверните ручку мультиметра в режим измерения емкости.

Убедитесь, что конденсатор полностью разряжен.
Снимите конденсаторы с платы или цепи.
Теперь выберите «Емкость» на мультиметре.
Теперь подключите клемму конденсатора к выводам мультиметра.
Если показание близко к фактическому значению конденсатора (т. Е. Значению, напечатанному на коробке контейнера конденсатора).
Значит, конденсатор в хорошем состоянии. (Обратите внимание, что показание может быть меньше, чем фактическое значение конденсатора (значение, напечатанное на коробке контейнера конденсатора).
Если вы читаете значительно меньшую емкость или ее нет вовсе, то конденсатор неисправен, и вам следует его заменить.

Связанные сообщения:

Метод 5.

Проверка конденсатора простым вольтметром.

Обязательно отсоедините один провод (не беспокойтесь, если положительный (длинный) или отрицательный (короткий)) конденсатор от цепи (при необходимости вы также можете полностью отключить его)
Проверьте номинальное напряжение конденсатора, напечатанное на нем (как показано в нашем нижеприведенном примере, где напряжение = 16 В)
Теперь зарядите этот конденсатор в течение нескольких секунд до номинального значения. (не до точного значения, но меньше, чем i.е. зарядите конденсатор 16В от батареи 9В) напряжением. Обязательно подключите положительный (красный) вывод источника напряжения к положительному (длинному) выводу конденсатора, а отрицательный — к отрицательному. Если вы не можете его найти или не уверены, вот руководство, как найти отрицательный и положительный вывод конденсатора.
Установите значение вольтметра на постоянный ток и подключите конденсатор к вольтметру, подключив положительный провод батареи к положительному выводу конденсатора, а отрицательный — к отрицательному.
Запишите начальное значение напряжения на вольтметре. Если оно близко к подаваемому на конденсатор напряжению, конденсатор находится в хорошем состоянии. Если показания очень малы, значит, конденсатор неисправен. Обратите внимание, что вольтметр будет показывать показания в течение очень короткого времени, так как конденсатор разряжает свое напряжение в вольтметре, и это нормально.

Связанные сообщения:

Метод 6.

Найдите значение конденсатора, измерив значение постоянной времени

Мы можем найти значение конденсатора, измерив постоянную времени (TC или τ = Тау), если значение емкости конденсатора известно в микрофарадах (обозначено мкФ), напечатанном на нем i.е. конденсатор не перегорел и не перегорел.

Вкратце, время, необходимое конденсатору для зарядки примерно 63,2% приложенного напряжения при заряде через резистор известного номинала, называется постоянной времени конденсатора (TC или τ = Tau) и может быть рассчитано с помощью:

τ = RxC

Где:

R = Известный резистор
C = Значение емкости
τ = TC или τ = Tau (постоянная времени)

Например, если напряжение питания составляет 9V , затем 63.2% из этого составляет около 5,7В .

Теперь давайте посмотрим, как найти значение емкости конденсатора путем измерения постоянной времени.

Обязательно отключите и разрядите конденсатор от платы.

Подключите резистор с известным значением сопротивления (например, резистор 5-10 кОм) последовательно с конденсатором.

Подайте известное значение напряжения питания. (например, 12 В или 9 В) к конденсатору, подключенному последовательно с резистором 10 кОм.

Теперь измерьте время, необходимое для зарядки конденсатора около 63.2% от приложенного напряжения. Например, если напряжение питания составляет 9 В, то 63,2% от этого значения составляет около 5,7 В.

Из значения данного резистора и измеренного времени вычислите значение емкости по формуле Time Content, т.е. τ = TC или τ = Tau (постоянная времени) .

Теперь сравните рассчитанное значение емкости с напечатанным на нем значением конденсатора.

Если они одинаковы или почти равны, конденсатор в хорошем состоянии. Если вы обнаружите заметную разницу в обоих значениях, пора заменить конденсатор, поскольку он не работает должным образом.

Также можно рассчитать время разряда. В этом случае можно измерить время, необходимое конденсатору для разряда до 36,8% пикового напряжения.

Полезная информация : Также можно измерить время, необходимое конденсатору для разряда около 36,8% пикового значения приложенного напряжения. Время разряда можно использовать так же, как в формуле, чтобы найти емкость конденсатора.

Похожие сообщения:

Anatek Blue ESR Meter — Alltronics LLC

Возврат

Мы предлагаем 30-дневную политику возврата, мы хотим, чтобы вы были счастливы.Если с момента покупки прошло 30 дней, к сожалению, мы можем предложить вам возврат или обмен только по нашему усмотрению.

Чтобы иметь право на возврат, ваш товар должен быть неиспользованным и в том же состоянии, в котором вы его получили. Он также должен быть в оригинальной упаковке.

Для завершения возврата нам потребуется квитанция или подтверждение покупки.

Заказчик несет ответственность за возврат стоимости доставки, за исключением случаев, когда проблема является нашей ответственностью, например, качество или неправильная деталь была отправлена.

Есть определенные ситуации, когда предоставляется только частичный возврат (если применимо)

Книги с явными признаками употребления

CD, DVD, программное обеспечение открыто

Открытых комплектов электроники

Любой товар не в исходном состоянии, поврежден или отсутствует часть по причинам, не связанным с нашей ошибкой

Любой предмет, возвращенный более чем через 30 дней после доставки

Возврат (если применимо)

Как только ваш возврат будет получен и проверен, мы отправим вам электронное письмо, чтобы уведомить вас о том, что мы получили ваш возвращенный товар.Мы также сообщим вам об утверждении или отклонении вашего возмещения.

Если вы одобрены, то ваш возврат будет обработан, и кредит будет автоматически зачислен на вашу кредитную карту или исходный способ оплаты в течение определенного количества дней.

Просроченный или отсутствующий возврат средств (если применимо)

Если вы еще не получили возмещение, сначала проверьте свой банковский счет еще раз.

Затем обратитесь в компанию, обслуживающую вашу кредитную карту. Прежде чем ваш возврат будет официально объявлен, может пройти некоторое время.
Затем обратитесь в свой банк. Перед отправкой возврата часто требуется некоторое время на обработку.

Если вы выполнили все это и еще не получили возмещение, свяжитесь с нами по адресу [email protected].

Предметы продажи (если применимо)

Возврату подлежат только товары по стандартной цене, к сожалению, товары со скидкой не подлежат возврату.

Биржи (если применимо)

Мы заменяем товары только в том случае, если они неисправны или повреждены. Если вам нужно обменять его на такой же, отправьте нам электронное письмо по адресу sales @ alltronics.com и отправьте свой товар по адресу: 2761 Scott Blvd Santa Clara California US 95050.

Подарки

Если товар был отмечен как подарок при покупке и доставке непосредственно вам, вы получите подарочный кредит на сумму вашего возврата. После получения возвращенного товара вам будет отправлен подарочный сертификат.

Если товар не был помечен как подарок при покупке или если даритель получил заказ, чтобы передать его вам позже, мы отправим дарителю возмещение, и он узнает о вашем возврате.

Доставка

Чтобы вернуть продукт, отправьте его по почте по адресу: 2761 Scott Blvd Santa Clara California US 95050

Вы несете ответственность за собственные расходы по доставке при возврате вашего товара. Стоимость доставки не возвращается. Если вы получите возмещение, стоимость обратной доставки будет вычтена из вашего возмещения.

В зависимости от того, где вы живете, время, необходимое для того, чтобы обмененный товар был доставлен вам, может варьироваться.

Простой метод измерения ESR конденсатора

Конденсаторы классифицируются по типу диэлектрика.Электролитические конденсаторы популярны в силовых электронных схемах из-за их высокого объемного КПД и отличного соотношения цена / качество. ^[1] К сожалению, их характеристики меняются с рабочей частотой, тогда как полное сопротивление идеального конденсатора уменьшается с частотой. Но в реальном мире этого не наблюдается в лаборатории. Увеличение частоты до определенной точки приводит к ожидаемому снижению импеданса, но увеличение частоты вызывает увеличение импеданса, т.е.е., он действует как резонансный контур. Чтобы смоделировать поведение реального конденсатора, требуется добавление дополнительных элементов к модели конденсатора. ESR — это фактически сопротивление, которое конденсатор показывает на границе между поведением, подобным конденсатору, и поведением, подобным индуктору, то есть сопротивлением на резонансной частоте.

При моделировании динамического поведения преобразователей мощности значение ESR является важным, поскольку оно позволяет прогнозировать пульсации на выходе преобразователя, а также срок службы конденсатора.^[2] Мощность, рассеиваемая в ESR, вызывает повышение температуры конденсатора, а также уменьшение его емкости и срока службы.

Простой и прямой метод измерения ESR предложен в ^[3], в котором ESR определяется непосредственно отношением напряжения пульсаций конденсатора к току пульсаций. Но реализация довольно дорогая и хлопотная. Чтобы определить ESR, используя только измерения напряжения, Chen et al. ^[4] предположил, что при некоторых конкретных условиях ток пульсаций индуктора можно считать постоянным и, следовательно, выходное напряжение пульсаций определяет ESR.Однако предлагаемый метод ограничен, а точность его невысока.

Лабораторный метод, который можно использовать для определения собственного значения ESR электролитических конденсаторов, был предложен в ^[5]. Однако этот метод дорог в реализации.

Здесь мы представляем простой метод измерения для определения ESR конденсатора.

Предлагаемый метод:

Предположим, что модель, подобная показанной на рис. 1 , для тестируемого конденсатора (CUT):

1.Модель тестируемого конденсатора.

В этой модели не учитывается индуктивность выводов. Предположим, что CUT подключен к генератору синусоидальной волны с частотой Fg и внутренним сопротивлением rg, как показано на Рис. 2 :

2. CUT подключен к генератору синусоидальной волны.

Передаточная функция этой схемы:

Уравнение 1 показывает характер пропускания верхних частот этой схемы. Следовательно, мы можем аппроксимировать передаточную функцию как:

Уравнение 2 является основой для измерения ESR конденсатора.Когда входная частота достаточно высока, мы можем упростить соотношение вход-выход как алгебраическое уравнение 2. Для высоких частот схема действует как аттенюатор с коэффициентом ослабления:

Измерение коэффициента затухания цепи и внутреннего сопротивления генератора приводит к r _c, ESR конденсатора:

Вместо возбуждения синусоидальной волны мы можем использовать прямоугольную волну. Это позволяет нам использовать ряд Фурье для написания уравнения с уровнями + Vm и -Vm и периодом T:

Где:

Прямоугольная волна состоит из нечетных гармоник.Когда основная гармоника достаточно высока, конденсатор действует как короткое замыкание, и выходное напряжение является приблизительно ослабленной версией входного напряжения в установившемся состоянии. Затухание в цепи в установившемся режиме напрямую связано с эквивалентным последовательным сопротивлением конденсатора r _c, которое можно получить, измерив коэффициент затухания в цепи и используя уравнение 3.

Результаты моделирования:

Диаграмма

Simulink показана на рис. 3 :

3.Схема моделирования схемы в Simulink.

В качестве возбуждения используется прямоугольная волна с амплитудой +1 и -1 вольт. Выходное сопротивление генератора сигналов принято равным 50 Ом, конденсатор — 30 мкФ, ESR 0,8 Ом. Форма установившегося выходного сигнала показана на рис. 4 :

4. Устойчивый выход цепи.

Расчетный коэффициент затухания цепи:

и СОЭ CUT рассчитывается как:

Результаты лаборатории:

Генератор сигналов с номинальным выходным сопротивлением 50 Ом обеспечивает возбуждение.Выходное сопротивление 47,1 Ом измеряется с помощью простого делителя напряжения. Пиковое напряжение установившегося выходного напряжения измеряется с помощью цифрового осциллографа. На рисунке 5 показан пример выходных данных.

5. Пример формы волны выходного напряжения.

Расчетные значения СОЭ

Этот простой метод измерения обеспечивает точные результаты и позволяет более точную модель преобразователя мощности.

Список литературы

1. Amaral A.M.R., Cardoso A.J.M .: Экспериментальная методика оценки значений ESR и собственных значений реактивного сопротивления алюминиевых электролитических конденсаторов . Proc. Конференция по контрольно-измерительным приборам, IMTC 2006, апрель 2006 г., стр. 1820–1825.

2. Шанкаран В.А., Рис Ф.Л., Авант К.С .: Проверка и прогноз срока службы электролитических конденсаторов . Proc. 32-е ежегодное собрание Общества отраслевых приложений IEEE, октябрь 1997 г., т.2. С. 1058–1065

3. Venet P., Perisse F., El-Husseini M.H., Rojat G .: Реализация схемы интеллектуального электролитического конденсатора , IEEE Ind. Appl. Mag., 2002, 8, (1), с. 16–20

4. Чен Ю.-М., Чжоу М.-В., Ву Х.-К .: Прогнозирование выхода из строя электролитического конденсатора LC-фильтра для импульсных преобразователей мощности . Proc. 40-е ежегодное собрание Общества отраслевых приложений IEEE, октябрь 2005 г., т. 2. С. 1464–1469.

5. Amaral A.M.R., Cardoso A.J.M.: Измеритель СОЭ для высоких частот . Proc. Int. Конф. по силовой электронике и приводным системам, PEDS, 2005, стр. 1628–163

6. Д.У. Харт, « Силовая электроника «, Мак Гроу Хилл, 2010 г.

7. Н. Мохан, Т. М. Унделанд, В. П. Роббинс , « Силовая электроника: преобразователи, применение и дизайн, » John Wiley and Sons, 2002.