Інтернет Windows Android

Прилад для перевірки конденсаторів: аналоговий ЕПС-метр. Схему пробника для перевірки оксидних конденсаторів

Останнім часом вихід із стоячи електролітичних конденсаторів став однією з основних причин поломок радіоапаратури. Але для правильної діагностики не завжди достатньо мати лише вимірювач ємності, тому сьогодні ми поговоримо про ще один параметр ESR.
Що це, на що впливає та чим вимірюють, я спробую розповісти в цьому огляді.

Для початку скажу, що цей огляд кардинально відрізнятиметься від попереднього, хоча обидва ці огляди про вимірювальні прилади радіоаматора.
1. На цей раз не конструктор, а скоріше «напівфабрикат»
2. Паяти в цьому огляді нічого не буду.
3. Схеми в цьому огляді також не буде, думаю, що до кінця огляду буде зрозуміло, чому.
4. Даний прилад дуже вузькоспрямований, на відміну від попереднього «багатоверстатника».
5. Якщо про попередній пристрій знало дуже багато людей, то цей майже нікому невідомий.
6. Огляд буде маленьким

Спочатку, як завжди, упаковка.

До упаковки приладу претензій не виникло, простенько та компактно.

Комплектація зовсім спартанська, в комплекті тільки сам прилад та інструкція, щупи та батарейка до комплекту не входять.

Інструкція також не блищить інформативністю, загальні фрази та картинки.

Технічні характеристики пристрою, зазначені в інструкції.

Ну і зрозумілішою мовою.
Опір
Діапазон – 0,01 – 20 Ом
Точність – 1% + 2 знаки.

Еквівалентний послідовний опір (ESR)
Діапазон – 0,01 – 20 Ом, працює в діапазоні конденсаторів від 0.1мкФ
Точність - 2% + 2 знаки

Місткість
Діапазон – 0,1мкФ – 1000мкФ (3-1000 мкФ вимірюються на частоті 3КГц, 0.1-3мкФ – 72КГц)
Точність залежить від частоти вимірювання, але становить близько 2% ± 10 знаків

Індуктивність
Діапазон – 0-60 мкГн на частоті 72КГц та 0-1200 мкГн на частоті 3КГц.
Точність – 2% + 2 знаки.

Для початку я розповім що це таке - ESR.
Багато хто досить часто чув слово - конденсатор, а деякі навіть їх бачили:)
Якщо не бачили, то на фото нижче представники, що найчастіше зустрічаються в техніці.

У реальному житті еквівалентна схема конденсатора виглядає приблизно так, як показано на малюнку нижче.
На зображенні показані -
C- еквівалентна ємність, r- опір витоку, R- еквівалентний послідовний опір, L- Еквівалентна індуктивність.

А якщо спрощено, то
Еквівалентна ємність- це конденсатор у «чистому» вигляді, тобто. без недоліків.
Опір витоку- це опір, яке розряджає конденсатор крім зовнішніх ланцюгів. Якщо провести аналогію з бочкою води, це природне випаровування. Воно може бути більшим, може бути меншим, але воно буде завжди.
Еквівалентна індуктивність- Можна сказати, що це дросель, включений послідовно з конденсатором. Наприклад, це обкладки конденсатора згорнуті в рулон. Цей параметр заважає конденсатору під час роботи на високих частотах і що вище частота, то більше вписувалося вплив.
Еквівалентний послідовний опір, ESR- Ось і той параметр, який ми розглядаємо.
Його можна як резистор, включений послідовно з ідеальним конденсатором.
Це опір висновків, обкладок, фізичних обмежень тощо.
У найдешевших конденсаторах цей опір зазвичай вищий, у дорожчих LowESR нижче, але є ще Ultra LowESR.
А якщо просто (але дуже перебільшено), то це все одно, що набирати воду в бочку через короткий і товстий шланг або через тонкий і довгий. Заправиться бочка в будь-якому випадку, але що тонший шланг, то це відбуватиметься довше і з більшими втратами в часі.

Через цей опір неможливо конденсатор миттєво розрядити або зарядити, крім того, при роботі на високих частотах саме цей опір гріє конденсатор.
Але найгірше те, що звичайний вимірювач ємності його не вимірює.
У мене часто були випадки, коли при вимірюванні поганого конденсатора пристрій показував нормальну ємність (і навіть вище), але пристрій не працював. При вимірі ESR-метром відразу ставало зрозуміло, що внутрішній опір у нього дуже високий і працювати нормально не може (принаймні там, де стояв до цього).
Деякі напевно бачили набряклі конденсатори. Якщо відсікти випадки, коли конденсатори пухли просто лежачи на полиці, решта буде наслідком підвищення внутрішнього опору. При роботі конденсатора поступово збільшується внутрішній опір, це відбувається від неправильного режиму роботи або від перегріву.
Чим більший внутрішній опір, тим більше починає грітися конденсатор зсередини, чим більше нагрівання зсередини, тим більше зростає опір. Через війну електроліт починає «кипіти» і через підвищення внутрішнього тиску конденсатор спалахає.

Але спухає конденсатор не завжди, іноді на вигляд він абсолютно нормальний, ємність у порядку, а нормально не працює.
Підключаєш його до ESR метра, а в нього замість звичних 20-30мОм вже 1-2 Ома.
Я користуюся в роботі саморобним ESR метром, зібраним багато років тому за схемою форуму ProRadio, автор конструкції - Go.
Цей ESR метр трапляється у моїх оглядах досить часто і мене часто запитують про нього, але коли я побачив у нових надходженнях магазину вже готовий прилад, то вирішив замовити його для проби.
Ще підігрівало інтерес те, що інформації щодо цього приладу я ніде не знайшов, ну тим цікавіше :)

Зовні прилад виглядає як напівфабрикат, тобто. зібрана конструкція, але без корпусу.
Правда для зручності виробник встановив всю цю конструкцію на такі пластикові «ніжки», навіть гайки пластикові:)

З правого торця приладу розташовані клеми для підключення елемента, що вимірюється.
На жаль схема підключення двопровідна, а значить що довшими будуть дроти щупів (якщо їх використовувати) тим більшою буде похибка показань.
У правильніших конструкціях використовується чотирипровідне підключення, по одній парі конденсатор заряджається/розряджається, по іншій відбувається вимірювання напруги на конденсаторі. у такому варіанті дроту можна зробити хоч метр завдовжки, глобальної різниці у показаннях не буде.
Також поруч із клемами знаходяться два контакти друкованої плати, вони використовуються при калібруванні приладу (це я зрозумів уже потім).

Знизу передбачено місце для встановлення батареї живлення типу 6F22 9 Вольт (Крона).

Прилад також може живитися від зовнішнього джерела живлення, що підключається за допомогою роз'єму MicroUSB. при підключенні живлення до цього роз'єму батарея вимикається автоматично. при частому використанні я б радив живити пристрій від USB роз'єму, тому що батареї вибухають досить відчутно.
На фото також видно, що стяжка, за допомогою якої батарея кріпиться, багаторазова. Замок стяжки має язичок, при натисканні на який його можна відкрити.

У зібраному вигляді конструкція виглядає якось так.

Вмикається та керується прилад лише однією кнопкою.
Включення – натискання довше 1 сек.
Натискання в робочому режимі перемикає прилад між вимірюваннями L та С-ESR.
Вимкнення - натискання кнопки більше 2 секунд.

При включенні приладу висвічується спочатку назва та версія прошивки, потім йде напис, який попереджає про те, що конденсатори треба обов'язково розрядити перед перевіркою.
При утриманні кнопки більше двох секунд висвічується напис - Вимкнення живлення та при відпусканні кнопки прилад вимикається.

Як я вище писав, прилад має два робочі режими.
1. вимір індуктивності
2. вимірювання ємності, опору (або ESR).
В обох режимах на екрані відображається напруга живлення приладу.

Природно подивимося що собою являє начинка цього приладу.
На вигляд вона помітно складніша ніж у попереднього тестера транзисторів, що побічно говорить або про непродуманість схеми або про кращі характеристики, мені здається, що в даному випадку скоріше другий варіант.

Ну дисплей особливо описувати сенсу немає, класичний 1602 варіант. Єдине, що здивувало - чорний колір текстоліту.

Загальне фото друкованої плати я зробив у двох варіантах, зі спалахом і без, взагалі прилад дуже не хотів фотографуватися, заважаючи мені всіма можливими способами, тому заздалегідь вибачаюсь за якість.
Про всяк випадок нагадую, що всі фото в моїх оглядах клікабельні.



«Серцем» приладу є мікроконтролер 12le5a08s2, інформації з конкретно цього контролера я не знайшов, але в датасіті іншої його версії проскакувала інформація що він зібраний на ядрі 8051.

Вимірювальна частина містить досить багато елементів, до речі заявлено, що процесор має 12 біт АЦП, який використовується для вимірювання. Взагалі така розрядність дуже непогана, скоріше цікаво, наскільки це реально.
Спочатку думав накреслити схему всього цього "неподобства", але потім зрозумів, що особливого сенсу це не має, оскільки характеристики приладу в плані діапазону виміру не дуже великі. Але якщо комусь цікаво, то можна спробувати перекреслити.

Також у вимірювальній схемі задіяний операційний підсилювач, як на мене досить непоганий, я такий використовував у підсилювачі сигналу з струмового шунта електронного навантаження.

Зважаючи на це вузол перемикання живлення між батареєю і USB роз'ємом.

Знизу плати майже нічого цікавого, крім кнопки компонентів немає:(

Але я знайшов цікаве навіть на порожній друкованій платі:)))
Справа в тому, що коли я отримав прилад і бавився з ним, то категорично не міг змусити його відображати ємність конденсатора вище 680мкФ, він вперто показував OL і все.
Оглядаючи плату, я не міг не помітити три пари контактів для підключення кнопок (судячи з маркування).
Спочатку я тицьнув key2, на що отримав на екрані – калібрування нуля (вільний переклад) – ОК.
Ха, думаю, ну щаззз ми тебе.
А ось і ні, калібрування зайняло у мене багато часу, тому що через рідкість приладу інформації по ньому немає, взагалі. Єдина згадка зі словом «калібрування» була.

Замикання інших пар контактів виводить на екран значення констант (зважаючи на все).
причому були ще варіанти, з іншими літерами, а також іноді при замиканні key3 проскакувала напис - Збережено ОК (на англ ессно).

Але повернемося до калібрування.
Прилад чинив опір усім своїми силами.
Спочатку я спробував коротнути клеми пінцетом і калібрувати так, але прилад у результаті показував правильну ємність і негативний опір у конденсаторів.
Після цього я коротнув два тестові п'ятачки на платі, прилад став показувати коректний опір, але діапазон вимірювання ємності звузився до 220-330 мкФ.
І вже після довгих пошуків в інеті я наткнувся на фразу (посилання є трохи вище) - 3cm
У перекладі це означало – використовуйте мідний провід завтовшки 3см. я подумав що товщина у 3см це якось круто і швидше за все йшлося про 3см довжини.
Відрізав шматочок дроту довжиною близько 3см і коротнув патчки на платі, стало працювати набагато краще, але все одно не так.
Взяв провід довше в два рази і повторив операцію. Після цього прилад почав працювати вже цілком нормально і подальші тести я проводив після цього калібрування.

Для початку я підібрав різних компонентів, за допомогою яких перевірятиму як працює прилад.
На фото вони укладені відповідно до порядку тестування, тільки дроселі лежать навпаки.
Усі компоненти перевірялися від меншого до більшого номіналу.

Перед тестами я подивився осцилографом, що видає прилад на свої вимірювальні клеми.
Судячи з показань осцилографа частота встановлена ​​приблизно на 72КГц.

У плані вимірювання індуктивності показання цілком зійшлися із зазначеними на компонентах.
1. індуктивність 22мкГн
2. індуктивність 150мкГн
До речі, у процесі калібрування я помітив, що ніякі маніпуляції не впливали на точність вимірювання ємності та індуктивності, а позначалися лише на точності вимірювання опору.

З індуктивністю 150мкГн форма сигналу на клемах виглядала так

З конденсаторами невеликої ємності також не виникло проблем.
1. 100нФ 1%
2. 0.39025 мкФ 1%

Форма сигналу під час вимірювання конденсатора 0.39025 мкФ

Далі пішли електроліти.
1. 4.7мкФ 63В
2. 10мкФ 450В
3. 470мкФ 100 Вольт
4. 470мкФ 25 В lowESR
Окремо скажу про конденсатор 10мкФ 450 Вольт. Мене дуже здивували показання і це не дефект конкретного елемента, тому що конденсатори нові і у мене їх два однакові. показання також були однакові в обох та інші прилади показували саме ємність близько 10мкФ. Мало того, навіть на цьому приладі кілька разів проскочили показання зі значенням близько 10мкФ. чому так мені незрозуміло.

1. 680мкФ 25 Вольт низькоімпедансний
2. 680мкФ 25 Вольт lowESR.
3. 1000мкФ 35 Вольт звичайний Samwha.
4. 1000мкФ 35 Вольт Samwha RD серія.

Форма сигналу на контактах під час тестування звичайного 1000мкФ 35 Вольт Samwha.
За ідеєю, при вимірі ємних електролітів, частота повинна була впасти до 3КГц, але на осцилограмі явно видно, що частота не змінювалася в процесі всіх тестів і становила близько 72КГц.

1000мкФ 35 Вольт Samwha RD серії іноді видавав і такий результат, виявлялося це при поганому контакті висновків із вимірювальними клемами.

Вже після того, як зробив групове фото, виміряв і склав деталі на своїх місцях я згадав, що забув виміряти опір резисторів.
Для виміру я взяв пару резисторів
1. 0.1 Ома 1%
2. 0.47 Ома 1%
Опір другого резистора дещо завищений і явно вилазить за межу 1%, скоріше навіть ближче до 10%. але я думаю, що це швидше позначається те, що вимір проходить на змінному струмі і впливає індуктивність дротяного резистора, так як дрібний резистор на 2.4 Ома показав опір 2.38 Ома.

Коли шукав інформацію з приладу, то кілька разів натикався на фото цього приладу, де показано одночасний вимір з різними частотами, але мій прилад таке не виводить, знову ж таки незрозуміло чому:(
Чи інша версія, чи ще що, але різниця є. У мене взагалі склалося враження, що він вимірює тільки на частоті 72КГц.
Висока частота виміру це добре, але завжди зручно мати альтернативу.

Резюме
Плюси
У роботі пристрій показав досить непогану точність (правда після калібрування)
Якщо не враховувати те, що мені довелося його калібрувати, можна сказати що конструкція готова до роботи «з коробки», але припускаю що це мені так «пощастило».
Подвійне харчування.

Мінуси
Повна відсутність інформації щодо калібрування приладу
Вузький діапазон вимірювання
У мене прилад нормально почав працювати лише після калібрування.

Моя думка. Якщо чесно, то у мене склалося стійке подвійне враження про прилад. З одного боку, я отримав цілком непогані результати, а з іншого я отримав більше запитань, ніж відповідей.
Наприклад я так на 100% і не зрозумів як його правильно калібрувати, також не зрозумів, чому мій конденсатор на 10мкФ відображається як 2.3, ну і крім того незрозуміло, чому вимір проходить тільки на 72КГц.
Я навіть не знаю, рекомендувати його чи ні. Якщо паяти зовсім не хочеться, то можна використовувати цей або транзистор тестер з минулого огляду, а якщо хочеться кращих характеристик (в основному у бік розширення діапазону) і не потрібно вимірювати індуктивність, то можна зібрати C-ESR метр від Go.
Дуже засмутив верхній діапазон вимірювання ємності в 1000мкФ, хоча я спокійно вимірював і 2200 мкФ, але точність приладу падала, він починав явно завищувати показання ємності.

Загалом на цьому поки все, дуже буду радий будь-якої інформації щодо приладу та із задоволенням додам її до огляду. Припускаю що в когось він теж є, хоча і дуже малоймовірно, тому що я не знайшов по ньому нічого, хоча часто всі прилади є повторенням якихось вже відомих конструкцій.

Товар надано для написання огляду магазином. Огляд опубліковано відповідно до п.18 Правил сайту.

Планую купити +45 Додати в обране Огляд сподобався +48 +115

Дуже часто необов'язково знати точне значення ємності конденсатора досить бути впевненим у його працездатності. Для цього існують різні пробники, випробувачі. Схеми деяких із них наводяться у цій добірці.

Як перевірити оксидний конденсатор

Очевидно, що якщо потрібно переконатися в працездатності конденсатора, то найкращий варіант для цього - зібрати вимірювач ємності. Але подібні вимірювальні прилади найчастіше трудомісткі у виготовленні та складні у налаштуванні. Але вихід є. Можна просто зібрати пробник за наведеною схемою.

Прилад для перевірки конденсаторів

При тривалої, як і умовах жорсткої, експлуатації більшість несправностей у роботі радіоелектронної апаратури часто пов'язані з втратою ємності електролітичних конденсаторів. Як відомо будь-якому радіоаматору, процес випоювання конденсаторів пов'язаний з певними труднощами, тим більше, що залишається ризик псування як радіодеталі, так і друкованої плати. Але можна змайструвати прилад для перевірки конденсаторів, який дозволяє перевіряти їх без необхідності випаювання зі схеми. Цей прилад простий при повторенні і не потребує настроювання.

У спрощеному вигляді електролітичний (оксидний) конденсатор є дві алюмінієві стрічкові обкладки, розділені прокладкою з пористого матеріалу, просоченого спеціальним складом - електролітом. Діелектриком у таких конденсаторах є дуже тонка оксидна плівка, що утворюється на поверхні алюмінієвої фольги при подачі на напругу обкладинки певної полярності. До цих стрічкових обкладок приєднуються дротяні висновки. Стрічки згортаються в рулон, і все це поміщається у герметичний корпус. Завдяки дуже малій товщині діелектрика та великій площі обкладок оксидні конденсатори при малих габаритах мають велику ємність.


У процесі роботи всередині конденсатора протікають електрохімічні процеси, що руйнують з'єднання виведення з обкладками. Контакт порушується, і внаслідок цього з'являється т.з. перехідний опір, що досягає часом десятків Ом. Це еквівалентно включенню послідовно з конденсатором резистора, причому останній знаходиться у самому конденсаторі. Зарядні та розрядні струми викликають нагрівання цього "резистора", що ще більше посилює руйнівний процес.


Інша причина виходу з ладу електролітичного конденсатора- це відоме радіоаматорам "висихання", коли через погану герметизацію відбувається випаровування електроліту. В цьому випадку зростає реактивний ємнісний (Хс) опір конденсатора, т.к. ємність останнього зменшується. Наявність послідовного опору негативно впливає на роботу пристрою, порушуючи логіку роботи конденсатора в схемі. (Якщо включити, наприклад, послідовно з конденсатором фільтра випрямляча резистор опором 10 - 20 Ом, на виході останнього різко зростуть пульсації напруги випрямленого). Особливо сильно позначається підвищене значення Еквівалентного послідовного опору (ESR) конденсаторів (причому до 3 - 5 Ом) на роботі імпульсних блоків живлення, викликаючи вихід з ладу дорогих транзисторів або мікросхем.

Принцип роботи описуваних вимірювачів еквівалентного послідовного опору заснований на вимірюванні ємнісного опору конденсатора, тобто. насправді - це омметр, що працює на змінному струмі. З курсу радіотехніки відомо,

Х с = 1 / 2ПfC (1), де Х с - ємнісний опір. Ом; f – частота, Гц; З - ємність, Ф

Перевірка конденсатора. Середні величини ESR у міліомах для нових конденсаторів в залежності від напруги

Генератор імпульсів генерує імпульси з частотою 120кГц, побудований на логічних елементах 1 і 2. Частота генератора задається RC контуром на радіокомпонентах R1 і C1.

Для узгодження логічних рівнів використається третій логічний елемент DD1.3. Для посилення імпульсів до схеми додані DD1.4-DD1.6. Потім сигнал наслідуючи через дільник напруги на опорах R2 і R3 надходить на невідомий конденсатор Сх. Блок вимірювача змінної напруги складається з діодів VD1 та VD2 та мультиметра, . Останній потрібно перевести в режим вимірювання постійної напруги. Підстроювання приладу для перевірки конденсаторів здійснюють шляхом зміни номіналу резистора R2.

Конструктивно пристрій розміщений в одному корпусі з елементом живлення. Щуп Х1 приєднаний до корпусу пристрою, щуп X2 - звичайний провід не більше 10 сантиметрів на кінці якого голка або крокодил. Перевірка конденсаторів, що досліджуються, можлива прямо на платі, не випаюючи їх зі схеми, що істотно прискорює час ремонту будь-якої радіо апаратури.

По завершенню складання пристрою для перевірки електролітичних конденсаторів бажано виміряти осцилографом частоту на щупах X1 і X2. Вона має бути в діапазоні 120-180 кГц. Інакше знадобиться підбір номіналу резистора R1.

Потім використовуючи резистори наступних номіналів: 1, 5, 10, 15, 25, 30, 40, 60, 70 та 80 Ом. До висновків X1 і X2 підключаємо опір в 1 Ом та регулюванням R2 домагаємося, щоб на мультиметрі було значення 1мВ. Потім беремо наступний резистор 5 Ом та не змінюючи опір R2 записуємо показання мультиметра. Так само і далі з опорами, що залишилися. В результаті цього отримаємо таблицю значень, якою можна буде дізнатися реактивний опір.

Розглянемо роботу схеми найпростішого вимірювача ESR для перевірки оксидних конденсаторів. Відразу слід зробити застереження, що суть електричних процесів, що відбуваються у схемі, для полегшення розуміння дається у спрощеному вигляді.



Перевірка конденсатора схема пристрою з використанням головки мікроамперметра

На мікросхемі DD1 зібрано генератор прямокутних імпульсів (елементи D1.1, D1.2) та буферний підсилювач (елементи D1.3, D1.4). Частота генерації визначається елементами С2 та R1 і приблизно дорівнює 100 кГц. Прямокутні імпульси через розділовий конденсатор СЗ і резистор R2 подаються на первинну обмотку трансформатора Т1, що підвищує. У вторинну обмотку після випрямляча на діоді VD1 включений мікроамперметр РА1 за шкалою якого відраховується значення ESR. Конденсатор С4 згладжує пульсацію випрямленої напруги. При включенні живлення стрілка мікроамперметра відхиляється на кінцеву позначку шкали (добиваються підбором резистора R2), це положення відповідає нескінченному значенню ESR .

Якщо тепер підключити справний оксидний конденсатор Сх паралельно обмотці I трансформатора Т1, завдяки низькому ємнісному опору (пам'ятайте, при З = 10 мкФ, Х з = 0,16 Ом на частоті 100 кГц), конденсатор зашунтує обмотку, і стрілка вимірювача впаде практично до нуля. При наявності ж у конденсаторі, що вимірюється, якого-небудь з описаних вище дефектів, в ньому підвищується значення ESR. Частина змінного струму протікає через обмотку, і стрілка відхилиться на деякий кут.

Чим більше ESR, тим більший струм буде текти через обмотку і менший через конденсатор, і тим ближче до положення "нескінченність" відхилятиметься стрілка. Шкала приладу нелінійна та нагадує шкалу омметра звичайного тестера. Як вимірювальна головка можна використовувати будь-який мікроамперметр на струм до 500 мкА, добре підходять головки від індикаторів рівня запису магнітофонів. Градувати шкалу не обов'язково, достатньо засікти, де буде стрілка, включаючи калібрувальні резистори.

Але про це поговоримо трохи згодом. Завдяки розділювальному трансформатору, напруга на вимірювальних щупах приладу не перевищує значення 0,05 - 0,1 В, при якому ще не відкриваються переходи напівпровідникових приладів. Це дає можливість перевіряти конденсатори, не випоюючи їх зі схеми!

Неважко помітити, що якщо до схеми підключити несправний конденсатор, що має пробій діелектрика, стрілка приладу так само, як і у разі перевірки справного конденсатора, впаде до нульової позначки. Для усунення зазначеного недоліку у схему введено перемикач S1. У верхньому положенні контактів (як показано на схемі) прилад працює як вимірювач ESR, і стрілка вимірювальної головки відхиляється під впливом напруги випрямленого генератора. У нижньому положенні контактів перемикача S1 ​​стрілка вимірювача відхиляється під впливом постійної напруги джерела живлення, а конденсатор, що вимірюється, підключається паралельно головці. Процедура вимірювання виглядає так: підключаємо щупи до вимірюваного конденсатора і спостерігаємо за стрілкою. Допустимо, стрілка впала до нуля, в частині ESR конденсатор справний. Перемикаємо S1 у нижнє положення. При справному конденсаторі стрілка вимірювального приладу має повернутися до положення "нескінченність", т.к. конденсатори не проводять (вірніше сказати: не повинні проводити) постійний струм. Пробитий конденсатор зашунтує головку, і стрілка вимірювача залишиться в нульовому положенні. Відхилення стрілки на кінцеву позначку шкали постійному струмі (у нижньому положенні S1) домагаються підбором резистора R3.

Для захисту вимірювальної головки від механічних пошкоджень імпульсом розрядного струму (при випадковому підключенні вимірювальних щупів до зарядженого конденсатора) служать діоди VD2, VD3. Заряджений конденсатор розряджається через обмотку I трансформатора Т1.

Наявність перемикача S1 ​​дає можливість "дзвонити" провідники друкованої плати, дозволяючи виявляти обриви, мікротріщини або випадкові замикання між доріжками. На змінному струмі цього зробити не можна, тому що, наприклад, через наявність у схемі блокувального конденсатора, прилад покаже замикання між загальним проводом та провідником живлення.

Існують і інші сфери застосування приладу. З його допомогою завдяки наявності генераторі імпульсів можна перевіряти справність трактів РЧ і ПЧ радіоприймачів і телевізорів, а також відеопідсилювачі, формувачі імпульсів і т.д. Спектр гармонік сигналу прямокутної форми генератора, що працює на частоті 100 кГц, тягнеться аж до сотень мегагерц. ТБ реагує на підключення щупів приладу навіть до антенного входу ДМВ діапазону. У діапазоні MB на екрані телевізора чітко відображаються горизонтальні смуги.

Щоб мати можливість перевіряти тракти ЗЧ, у схему приладу введено ще один перемикач (S2), за допомогою якого частота імпульсного генератора знижується до 1 кГц. Крім того, вимірювання показали, що струм, що споживається приладом, не перевищує 3-5 мА. Живити прилад можна від батарейки типу "Крона" через малопотужний 5-вольтовий стабілізатор. Перемикач S3 вмикається живлення приладу.

Тривала робота з приладом дозволила виявити ще один "прихований резерв" - за допомогою нього можна перевіряти котушки індуктивності (обмотки трансформаторів) щодо наявності короткозамкнених витків. При цьому прилад вимірює той самий реактивний опір, тільки цього разу індуктивний (XL). Індуктивний опір можна розрахувати за такою формулою:

X L = 2ПfL (2), де X L - індуктивний опір, Ом; t – частота, Гц; L – індуктивність, Гн.

Наприклад, котушка індуктивністю 100 мікрогенрі (мкГн) на частоті 100 кГц матиме індуктивний опір XL = 62,8 Ом (при синусоїдальній формі струму). Якщо таку котушку підключити до нашого приладу, стрілка вимірювача практично залишиться в положенні "нескінченність", відхилення ледь помітне. Наявність в обмотці котушки короткозамкнутого витка (витків) призведе до різкого зменшення індуктивного опору до одиниць Ом, і стрілка приладу у разі покаже якийсь малий опір. Індуктивність котушок, що застосовуються в радіотехнічних пристроях, може перебувати в дуже широких межах - від одиниць мікрогенрі в ВЧ дроселях до десятків генрі в силових трансформаторах, тому перевірка котушок з великою індуктивністю на частоті 100 кГц може спричинити труднощі. Щоб перевіряти такі котушки (наприклад, первинні обмотки силових трансформаторів) частоту генератора потрібно встановити в 1 кГц (перемикачем S2).

Трансформатор Т1 намотується на феритовому кільці із зовнішнім діаметром 10-15 мм та магнітною проникністю 600-2000 (значення не критичні). Первинна обмотка містить 10 витків дроту ПЕВ-2 діаметром 0,4-0,5 мм, вторинна - 200 витків дроту ПЕВ-2 діаметром 0,1-0,15 мм. Як дроти для "первинки" відмінно підходить монтажний провід марки МГТФ-0,5. Діод VD1 обов'язково повинен бути германієвим, наприклад типів Д9, Д310, Д311, ГД507. Кремнієві діоди мають велику порогову напругу відкривання (0,5-0,7), що призведе до сильної нелінійності шкали приладу в області вимірювання малих опорів. Германієві ж діоди починають проводити струм при прямому напрузі 0,1-0,2 В. Правильно зібраний прилад починає працювати відразу, потрібно тільки підібрати опір резисторів, як було зазначено вище. Щоб полегшити налаштування, як резистори R2 і R3 можна використовувати підстроювальні резистори.

генератор, Що Задає, можна зібраний і за іншою схемою, важливо лише, щоб частота сигналу генератора була близько 100 кГц. Можна взагалі обійтися без внутрішнього генератора, використовуючи стаціонарний генератор і стрілочний авометр, що вже є в розпорядженні, а прилад оформити у вигляді приставки до них.

Градуюють прилад перевірки електролетичних конденсаторів за допомогою декількох постійних резисторів опором 1 Ом. Замкнувши щупи, помічаємо, де буде нульова позначка шкали. Через наявність опору в з'єднувальних дротах, вона може не збігатися з положенням стрілки при вимкненому живленні. Тому дроти, що йдуть до щуп, повинні бути по можливості короткими перетином 0,75-1 мм2. Далі підключаємо два паралельно з'єднаних резистора на 1 Ом і помічаємо положення стрілки, відповідне опору, що вимірюється 0,5 Ом. Потім підключаємо резистори на 1, 2, 3, 5 та 10 Ом і помічаємо положення стрілки при вимірі цих опорів. На цьому можна зупинитися, тому що електролітичні конденсатори ємністю більше 4,7 мкФ з ESR більше 10 Ом, хоча і можуть працювати, наприклад, як розділові в УНЧ, проте викликають великі сумніви в їх довговічності.

Значення ESR нових справних конденсаторів залежить від фірми-виробника, типу, властивостей застосовуваних при виготовленні матеріалів та ін. надмалогабаритні конденсатори. Перевірений конденсатор, наприклад, ємністю 1000 мкФ на 16 В, що має ESR 5 Ом, явно "нехороший" і підлягає заміні. Як було зазначено вище, особливо відповідальних вузлах радіоапаратури, наприклад, в імпульсних блоках живлення, схемах розгортки телевізорів, повинні використовуватися якісні конденсатори з ESR не більше 0,5-1 Ом. Для міжкаскадних конденсаторів НЧ-ланцюгів ці вимоги можуть бути не такими жорсткими. (Саме в УНЧ, зібраному кілька років тому, успішно працюють згадані вище мініатюрні "електролітики").

Для перевірки можливості приладу виявляти коротко-замкнуті витки проведіть такий експеримент: підключіть прилад до справного дроселя, наприклад ДМ - 0,1 з індуктивністю 20-100 мкГн, при частоті 100 кГц. Стрілка злегка відхилиться у бік зменшення вимірюваного опору. Потім намотайте поверх дроселя пару витків монтажного дроту зі знятою ізоляцією і разом скрутіть його кінці. Знову підключіть прилад: цього разу стрілка повинна відхилитися значно більший кут, показуючи опір кілька Ом. У будь-якому випадку функція перевірки котушок є додатковою.

Пробник зібраний на мікроскладанні. Якщо конденсатор, що перевіряється, пробитий, то світлодіод тухне. Якщо ємність у кручі, то світлодіод постійно світиться. Якщо контрольований конденсатор справний, то світлодіод блимає, а частота миготіння світлових послідовностей змінюється в залежності від опору змінного резистора.

Однією із найчастіших причин виходу радіоелектронної апаратури з ладу чи погіршення її параметрів є зміна властивостей електролітичних конденсаторів. Іноді при ремонті апаратури (особливо виробленої в колишньому СРСР), виготовленої із застосуванням деяких типів електролітичних конденсаторів (наприклад, K50-...), для відновлення працездатності пристрою вдаються до повної або часткової заміни старих електролітичних конденсаторів. Все це доводиться робити через те, що властивості матеріалів, що входять до електролітичного (саме електролітичного, тому що у складі використовується електроліт) конденсатор, під електричним, атмосферним, тепловим впливами з часом змінюються. І таким чином найважливіші характеристики конденсаторів, такі як ємність і струм витоку - так само змінюються (конденсатор "висихає" і ємність його збільшується, часто навіть більш ніж на 50% від початкової, а струм витоку зростає, тобто внутрішній опір, що шунтує конденсатор зменшується), що природно призводить до зміни характеристик, а в гіршому випадку і до повної відмови апаратури.

Вимірювач має наступні якісні та кількісні характеристики:

1) вимірювання ємності на 8 піддіапазонах:

  • 0...3 мкф;
  • 0...10 мкф;
  • 0...30 мкф;
  • 0...100 мкф;
  • 0...300 мкф;
  • 0...1000 мкф;
  • 0...3000 мкф;
  • 0...10000 мкф.

2) оцінка струму витоку конденсатора за світлодіодним індикатором;
3) можливість точного вимірювання при зміні напруги живлення та температури навколишнього середовища (вбудоване калібрування вимірювача);
4) напруга живлення 5-15;
5) визначення полярності електролітичних (полярних) конденсаторів;
6) струм споживання в статичному режимі ............ не більше 6 мА;
7) час вимірювання ємності .................................... не більше 1 с;
8) струм споживання під час вимірювання ємності з кожним піддіапазоном зростає,
але................................................. ................................ не більше 150 мА на останньому піддіапазоні.

Суть приладу - вимірювання напруги на виході диференціюючого ланцюга, рис.1.

Напруга на резисторі: Ur = i * R,
де i - загальний струм через ланцюг, R - зарядний опір;

Т.к. ланцюг диференційуючий, то його струм: i = С * (dUc / dt),
де З - ємність ланцюга, що заряджається, але конденсатор буде лінійно заряджатися через джерело струму, тобто. стабілізованим струмом: i = С * const,
означає напруга на опорі (вихідна для цього ланцюга): Ur = i * R = C * R * const - прямо пропорційно ємності конденсатора, що заряджається, а значить вимірюючи вольтметром напруга на резисторі ми вимірюваємо в деякому масштабі і досліджувану ємність конденсатора.

Схема представлена ​​рис. 2 .
У вихідному положенні випробуваний конденсатор Сх (або калібрувальний С1 при включеному тумблері SA2) розряджений через R1. Вимірювальний конденсатор, на якому (не на випробуваному безпосередньо) вимірюється напруга, пропорційна ємності випробуваного Сх, розряджений через контакти SA1.2. При натисканні кнопки SA1 випробуваний Сх (С1) заряджається через відповідні піддіапазон (галетний перемикач SA3) резистори R2 ... R11. При цьому зарядний струм Сх (С1) проходить через світлодіод VD1, чия яскравість світіння дозволяє судити про струм витоку (опір, що шунтує конденсатор) в кінці заряду конденсатора. Одночасно з Сх (С1) через джерело стабілізованого струму VT1,VT2,R14,R15 заряджається і вимірювальний (заздалегідь справний та з малим струмом витоку) конденсатор С2. VD2, VD3 використовуються для запобігання розряду вимірювального конденсатора через джерело напруги живлення та стабілізатор струму відповідно. Після заряду Сх (С1) до рівня, що визначається R12, R13 (в даному випадку до рівня приблизно половини напруги джерела живлення), компаратор DA1 відключає джерело струму, синхронний із Сх (С1) заряд С2 припиняється і напруга з нього, пропорційна ємності випробуваного Сх (С1) індикується мікроамперметром PA1 (дві шкали зі значеннями кратними 3 і 10, хоча можна налаштувати на будь-яку шкалу) через повторювач напруги DA2 з високим вхідним опором, що також забезпечує тривале збереження заряду С2.

Налаштування

При налаштуванні положення калібрувального змінного резистора R17 фіксується у будь-якому положенні (наприклад, у середньому). Підключаючи еталонні конденсатори з відомими значеннями ємності у відповідному діапазоні, резисторами R2, R4, R6-R11 проводиться калібрування вимірювача - підбирається такий струм заряду, щоб еталонні значення ємностей відповідали певним значенням на обраній шкалі.

У моїй схемі точні значення зарядних опорів при напрузі живлення 9 склали:

Після калібрування один з еталонних конденсаторів стає калібрувальним С1. Тепер при зміні напруги живлення (зміни температури навколишнього середовища, наприклад при сильному охолодженні готового налагодженого приладу на морозі показання ємності у мене виходили заниженими відсотків на 5) або просто для контролю точності вимірювань достатньо підключити С1 тумблером SA2 і, натиснувши SA1, калібрувальним резистором R17 підстроювання PA1 на вибране значення ємності С1.

Конструкція

Перед початком виготовлення приладу необхідно вибрати мікроамперметр з відповідною шкалою (-ами), габаритами та струмом максимального відхилення стрілки, але струм може бути будь-яким (порядка десятків, сотень мікроампер) завдяки можливості налаштування та калібрування приладу. Я застосував мікроамперметр ЕА0630 з Iном = 150 мкА, класом точності 1.5 та двома шкалами 0...10 і 0...30.

Плата була розроблена з урахуванням того, що вона кріпитиметься безпосередньо на мікроамперметрі за допомогою гайок на його висновках, рис.3. Таке рішення забезпечує і механічну, і електричну цілісність конструкції. Прилад розміщується у відповідний за габаритами корпус, достатній для розміщення також (крім мікроамперметра та плати):

SA1 - кнопка КМ2-1 із двох малогабаритних перемикачів;
- SA2 – малогабаритний тумблер МТ-1;
- SA3 – малогабаритний галетний перемикач на 12 положень ПГ2-5-12П1НВ;
- R17 - СП3-9а - VD1 - будь-який, я застосував якийсь із серії КИПх-хх, червоного кольору свічення;
- 9-вольтова батарея «Корунд» з габаритами 26.5 х 17.5 х 48.5 мм (без урахування довжини контактів).

SA1, SA2, SA3, R17, VD1 закріплюються на верхній кришці (панелі) приладу і розташовуються над платою (батарея зміцнюється за допомогою дротяного каркаса прямо на платі), але з'єднуються з платою проводами, а решта радіоелементів схеми розташовуються на платі (і під мікроамперметром безпосередньо теж) і з'єднуються друкованим монтажем. Окремого вимикача живлення я не передбачав (та й у обраний корпус він би вже не помістився), поєднавши його з проводами для підключення конденсатора Сх, що випробовується, в роз'ємі типу СГ5. Мама XS1 роз'єму має пластмасовий корпус для установки на друковану плату (вона встановлюється в кутку плати), а тато XP1 підключається через отвір в торці корпусу приладу. При підключенні роз'єму тато своїми контактами 2-3 включає живлення приладу. До проводів Сх паралельно непогано приладнати роз'єм (колодку) будь-якої конструкції для підключення окремих відпаяних конденсаторів.

Робота з приладом

Працюючи з приладом потрібно бути уважним з полярністю підключення електролітичних (полярних) конденсаторів. При будь-якій полярності підключення індикатор показує те саме значення ємності конденсатора, але за неправильної полярності підключення, тобто. "+" конденсатора до "-" приладу, світлодіод VD1 індикує великий струм витоку (після заряду конденсатора світлодіод продовжує яскраво горіти), тоді як при правильній полярності підключення світлодіод спалахує і поступово гасне, демонструючи зменшення зарядного струму до дуже малої величини, практично до повного згасання (слід спостерігати 5-7 секунд), за умови, що випробуваний конденсатор має малий струм витоку. Неполярні неелектролітичні конденсатори мають дуже малий струм витоку, що видно по дуже швидкому і повному гасіння світлодіода. А якщо струм витоку великий (опір, що шунтує конденсатор мало), тобто. конденсатор старий і «тече», то світіння світлодіода видно вже при Rутечки = 100 кОм, а при менших опорах шунтирующих світлодіод горить ще яскравіше.
Таким чином можна за світінням світлодіода визначати полярність електролітичних конденсаторів: при тому підключенні, коли струм витоку менше (світлодіод менш яскравий) - полярність конденсатора відповідає полярності приладу.

Важливе зауваження!

Для більшої точності показань будь-який вимір слід повторювати щонайменше 2-х разів, т.к. Вперше частина струму заряду йде створення оксидного шару конденсатора, тобто. показання ємності трохи занижені.

РадіоХоббі 5"2000

Список радіоелементів

Позначення Тип Номінал Кількість ПриміткаМагазинМій блокнот
DA1, DA2 МікросхемаК140УД6082 К140УД708 або КР544 До блокноту
VT1, VT2 Біполярний транзистор

КТ315Б

2 До блокноту
VD2, VD3 Діод

КД521А

2 КД522 До блокноту
З 1 2.2 мкФ1 До блокноту
С2 Електролітичний конденсатор22 мкФ1 До блокноту
R1 Резистор

1.3 Ом

1 До блокноту
R2, R4, R6 Підстроювальний резистор100 ком3 До блокноту
R3 Резистор

470 ком

1 До блокноту
R5 Резистор

30 ком

1 До блокноту
R7, R8 Підстроювальний резистор10 ком2 До блокноту
R9 Підстроювальний резистор2.2 ком1 До блокноту
R10, R11 Підстроювальний резистор470 Ом2 До блокноту
R12, R13 Резистор

1 ком

2 До блокноту
R14 Резистор

13 ком

1

За допомогою цього простого приладу можна перевірити конденсаторна витік чи урвище.

Розрахований він на конденсатори ємністю понад 50 пФ. Основою приладу є зібраний на елементах DD1.1-DD1.3 генератор прямокутних імпульсів, частота проходження яких становить близько 75 кГц, а шпаруватість приблизно 3.

Схема приладу для перевірки конденсаторів

Елемент DD1.4, включений інвертором, виключає вплив навантаження працювати генератора. З його виходу імпульсна напруга йде по ланцюгу: резистор R3, конденсатор С2 і конденсатор, що перевіряється, підключений до гнізд XS1 і XS2 і далі через діод VD1, мікроамперметр РА1 і шунтуючий їх резистор R2.
Деталі цього ланцюга навантаження підібрані таким чином, що без перевіряється конденсатора в ній струм через стрілочний прилад РА1 не перевищує 15 мкА. При підключенні конденсатора, що перевіряється, і натисканні кнопки SB1 струм у ланцюгу збільшується до 40 ... 60 мкА, і якщо прилад буде показувати струм в цих межах, то незалежно від ємності конденсатора, що перевіряється, можна зробити висновок про його справність.
Ці межі струму ланцюга відзначають на шкалі приладу кольоровими мітками. Якщо ємність конденсатора, що перевіряється більше 5 мкФ, то при натисканні на кнопку стрілка індикатора різко відхилиться до кінцевої позначки шкали, а потім, повертаючись назад, встановлюється в межах зазначеного сегмента.
Полярний конденсатор "плюсовим" висновком підключають до гнізда XS1.При внутрішньому обриві конденсатора, що перевіряється, стрілка індикатора залишиться на вихідній позначці, а якщо конденсатор пробитий або його внутрішній опір, що характеризує струм витоку, менше 60 кОм, стрілка індикатора відхиляється зашкалювати.

Налаштування приладу для перевірки конденсаторів

Після включення живлення стрілка повинна відхилитися до розподілу приблизно 15 мкА. У разі потреби такий струм встановлюють підбором резистора R3. Потім до гнізд "Сх" підключають конденсатор ємністю 220 ... 250 пФ і підбором резистора R2 домагаються відхилення стрілки індикатора до позначки 50 мкА.
Після цього замкнувши гнізда, переконуються у відхиленні стрілки за межі шкали. Монтажну плату пристрою разом з живильною батареєю 3336Л слід розмістити в корпусі відповідних розмірів. Але прилад можна живити від іншого джерела з напругою 5 В і струмом не менше 50 мА.

Друкована плата приладу



Як мікроамперметр можна використовувати китайський стрілочний прилад. Ось його шкала:

Замість неї виготовляється інша шкала (клеїться поверх колишньої).
На новій шкалі відзначається сектор: щодо "рідної" шкали він перебуватиме в районі 8...20 Ом за верхніми поділками. Ось так вона виглядатиме

Для нормальної роботи мікроамперметра опір R3 знижено до 100 Ом. Вимикач SB1 не застосовується. Весь пристрій отримує живлення від 4-х батарейок 1,5В, тобто 6В, що ніяк не позначається на роботі вимірювача. Струм споживання в черговому режимі з мікросхемою К131ЛА3 становив 20,3 мА, в режимі вимірювання 20,5 мА.

Зовнішній вигляд приладу

Приклади вимірів


Примітка:
Джерело: Масова радіобібліотека (МРБ), І.А.Нечаєв, "Конструкції на логічних елементах цифрових мікросхем" стор.43, Видавництво "Радіо та зв'язок"
Фото із сайту radio-hobby.org