Очень часто причиной отказов разной электронной техники являются электролитические конденсаторы, и не потеря их ёмкости, а увеличение их внутреннего сопротивления.
Этот параметр играет основную роль в работе импульсных устройствах, а обычные измерители ёмкости в большинстве своём, этот параметр не видят.
Решил попробовать собрать испытатель электролитических конденсаторов на обычной рассыпухе, без всяких МК и дисплеев, простой, надёжный в работе и легко повторяемый.
Было сделано несколько таких приборов, и здесь приведена схема последнего, очень удачного варианта, позволяющего с определённой степенью вероятности проверять электролитические конденсаторы не выпаивая их из схемы, если питающее напряжение в данной цепи 5 вольт и более.
Принцип работы.
При включении питания - заряжается конденсатор С9 (ёмкостью 100-47мкФ), после нажатия кнопки SA3 кратковременно срабатывают контакты реле Р1 и заряжают испытываемый конденсатор через низкоомный резистор R2 (R5), на нём создаётся коротенький импульс и он через делитель R3, R4 открывает (или не открывает если его не достаточно) тиристор на что указывает светодиод VD3.
Если внутреннее сопротивление конденсатора более 0,05 (0,1) Ом, то падения напряжения не достаточно для открывания и это говорит о неисправности электролитического конденсатора.
Резистором R4 настраивается чувствительность прибора, переключателем SA1 переключается чувствительность. Резистор R1 служит для мягкого разряда конденсатора.
Настройка сводится к установке порога срабатывания по плёночному конденсатору 1мкФ (был взят из строчной развёртки старого монитора, при проверке промышленным прибором показал внутренне сопротивление 0 Ом, при нижнем пределе измерений прибора 0,01 Ом), это позволяет на более чувствительном пределе (выключатель SA1 разомкнут) испытывать электролитические конденсаторы до 47мкФ, и на менее чувствительном пределе (SA1 замкнут) конденсаторы более 47мкф, хотя очень качественные электролитические конденсаторы и меньшей ёмкости срабатывающие на этом пределе.
Результаты сравнивались с промышленным прибором измерителем внутреннего сопротивления.
Перед настройкой прибора, нужно установить потенциометр в крайнее правое по схеме положение, замкнуть измерительные щупы, и нажимая периодически кнопку «Пуск» вращать потенциометр до срабатывания светодиода. Это для проверки исправности схемы, далее подключаем к щупам плёночный конденсатор 1мкФ и потихоньку вращаем дальше нажимая кнопку «Пуск». Момент срабатывания светодиода и будет нужным порогом.
С корпусом и дизайном заморачиваться не стал, задача была - собрать работоспособный прибор.
Корпус для него взял от старого компьютерного ИБП, поэтому за внешний вид особо не "пинайте". Так же и с печаткой. Так как деталей в схеме не много, то сделал монтаж навесным способом.
Все радиоэлементы для схемы были взяты из старой техники. Сетевой трансформатор любой, с выходным напряжением 10-14 вольт, рассчитанный на ток вторичной обмотки 0,2-0,5А, диодный мост любой на примерно такой же ток, стабилизатор напряжения на 5 вольт любой из серии LM7805, KA7805.
Конденсаторы С2-С6 нужны хорошие, взяты из старой материнской платы, предварительно проверены на исправность. Для хорошего качества работы прибора, лучше взять больше конденсаторов в параллель, обязательно в параллель!!!
Реле взято от старого бесперебойника с обмоткой на 9 вольт, можно и на 12 вольт, главное что бы оно кратковременно срабатывало от конденсатора С9, если обмотка реле будет с небольшим сопротивлением, то возможно придётся подобрать ёмкость конденсатора С9 (в сторону увеличения).
Тиристор взят от старого импульсного блока питания телевизора 3УСЦТ (строчной развёртки), нужен быстродействующий тиристор.
Для верности измерений, цепи где протекают измерительные токи, нельзя выполнять тонким проводом. Я использовал провода сечением 0,75кв.мм., щупы прибора тоже желательно делать не длинными 30-40см. Светодиоды любые, какие кому нравятся, желательно большие яркие.
Да, единственное что необходимо соблюдать при проверке электролитических конденсаторов - это полярность их подключения к прибору.
При ремонте или радиоконструировании часто приходится сталкиваться с таким элементом, как конденсатор. Его главной характеристикой является ёмкость. Из-за особенностей устройства и режимов работы выход из строя электролитов становится одной из основных причин неисправностей радиоаппаратуры. Для определения ёмкости элемента используются разные приборы для проверки. Их несложно приобрести в магазине, а можно изготовить и самому.
Физическое определение конденсатора
Конденсатор - электрический элемент, служащий для накопления заряда или энергии. Конструктивно радиоэлемент представляет собой две пластины, выполненные из токопроводящего материала, между которыми располагается слой диэлектрика. Токопроводящие пластины называются обкладками. Они не связаны между собой общим контактом, но при этом каждая имеет собственный вывод.
Конденсаторы имеют многослойный вид, в них слой диэлектрика чередуется со слоями обкладок. Они представляют собой цилиндр или параллелепипед с закруглёнными углами. Основной параметр электрического элемента - это ёмкость, единицей измерения которой является фарада (F, Ф). На схемах и в литературе радиодеталь обозначается латинской буквой C. После символа указывается порядковый номер на схеме и значение номинальной ёмкости.
Так как одна фарада - это довольно большая величина, то реальные значения ёмкости конденсатора значительно ниже. Поэтому при записи принято использовать условные сокращения:
- П - пикофарада (pF, пФ);
- Н - нанофарада (nF, нФ);
- М - микрофарада (mF, мкФ).
Принцип работы
Принцип действия радиодетали зависит от вида электрической сети. При подключении к выводам обкладок источника постоянного тока носители заряда попадают на токопроводящие пластины конденсатора, где происходит их накопление. Вместе с тем на выводах обкладок появляется разность потенциалов. Её значение увеличивается до тех пор, пока не достигнет величины, равной источнику тока. Как только это значение выровняется, на обкладках перестаёт накапливаться заряд, а электрическая цепь разрывается.
В сети с переменным током конденсатор представляет собой сопротивление. Его величина связана с частотой тока: чем она выше, тем ниже сопротивление и наоборот. При воздействии на радиоэлемент переменной силы тока происходит накопление заряда. Со временем ток заряда уменьшается и пропадает полностью. Во время этого процесса на обкладках устройства концентрируются заряды разных знаков.
Диэлектрик, проложенный между ними, препятствует их перемещению. В момент смены полуволны происходит разряд конденсатора через нагрузку, подключённую к его выводам. Возникает ток разряда, то есть в электрическую цепь начинает поступать накопленная радиоэлементом энергия.
Конденсаторы применяются практически в любой электронной схеме. Они служат элементами фильтра для преобразования пульсаций тока и отсечения различных частот. Кроме этого, они компенсируют реактивную мощность.
Характеристики и виды
Измерения параметров конденсаторов связаны с нахождением величин их характеристик. Но среди них наиболее важной является ёмкость, которая обычно и измеряется. Эта величина обозначает количество заряда, которое может накопить радиоэлемент. В физике электроёмкостью называют величину, равную отношению заряда на любой обкладке к разности потенциалов между ними.
При этом ёмкость конденсатора зависит от площади обкладок элемента и толщины диэлектрика. Кроме ёмкости радиоприбор характеризуется также полярностью и величиной внутреннего сопротивления. Применяя специальные приборы, эти величины также можно измерить. Сопротивление устройства влияет на саморазряд элемента. Кроме этого, к основным характеристикам конденсатора относят:
Классифицируются конденсаторы по разным критериям, но в первую очередь их разделяют по типу диэлектрика. Он может быть газообразным, жидким и твёрдым. Чаще всего в качестве него используются стекло, слюда, керамика, бумага и синтетические плёнки. Кроме того, конденсаторы различаются по способности изменения величины ёмкости и могут быть:
Также в зависимости от назначения конденсаторы бывают общего и специального назначения. Первого вида приборы являются низковольтными, а второго - импульсными, пусковыми и т. д. Но независимо от вида и назначения принцип измерения их параметров идентичный.
Приборы для измерения
Для измерения параметров конденсаторов используются как специализированные приборы, так и общего применения. Измерители ёмкости по своему типу разделяют на два вида: цифровые и аналоговые. Специализированные устройства могут измерить ёмкость элемента и внутреннее его сопротивление. Простым тестером обычно диагностируется только пробой диэлектрика или большая утечка. Кроме этого, если тестер многофункциональный (мультиметр), то им можно измерить и ёмкость, но обычно предел его измерения невысокий.
Таким образом, в качестве прибора для проверки конденсаторов можно использовать:
- ESR или RLC-метр;
- мультиметр;
- тестер.
При этом диагностику элемента прибором, относящемся к первому типу, можно проводить без выпаивания из схемы. Если же используется второй или третий тип, то элемент или хотя бы один из его выводов необходимо от неё отсоединить.
Использование ESR-метра
Измерение параметра ESR очень важно при исследовании конденсатора на работоспособность. Дело в том, что почти вся современная техника является импульсной, использующей в своей работе высокие частоты. Если эквивалентное сопротивление конденсатора велико, то на нём происходит выделение мощности, а это вызывает нагрев радиоэлемента, приводящий к его деградации.
Конструктивно специализированный измеритель представляет собой корпус с жидкокристаллическим экраном. В качестве его источника питания используется батарейка типа КРОНА. В приборе предусмотрено два разъёма разного цвета, к которым подключаются щупы. Красного цвета щуп считается положительным, а чёрного - отрицательным. Это сделано для того, чтобы можно было правильно проводить измерения полярных конденсаторов.
Перед измерением ESR сопротивления радиодеталь необходимо разрядить, иначе возможен выход прибора из строя. Для этого выводы конденсатора замыкаются сопротивлением порядка одного килоома на короткое время.
Непосредственно измерение происходит путём соединения выводов радиодетали со щупами прибора. В случае электролитического конденсатора необходимо соблюдать полярность, то есть соединять плюс с плюсом, а минус с минусом. После этого прибор включается, и через некоторое время на его экране появляются результаты измерения сопротивления и ёмкость элемента.
Следует отметить, что основная масса таких приборов изготавливается в Китае. В основе их действия лежит использование микроконтроллера, работой которого управляет программа. При измерении контроллер сравнивает сигнал, прошедший через радиоэлемент, с внутренним и на основании различий по сложному алгоритму выдаёт данные. Поэтому точность измерения таких приборов зависит в основном от качества комплектующих, используемых при их изготовлении.
При измерении ёмкости можно также воспользоваться измерителем иммитанса. По своему виду он похож на ESR-метр, но может дополнительно измерять индуктивность. Принцип его действия основан на прохождении тестового сигнала через измеряемый элемент и анализе полученных данных.
Проверка мультиметром
Мультиметром можно измерить почти все основные параметры, но точность этих результатов будет ниже, чем при использовании ESR-прибора. Измерение с помощью мультиметра можно представить следующим образом:
Если тестер выведет на экран значение OL или Overload, то это означает, что ёмкость слишком высока для измерения мультиметром или конденсатор пробит. Когда перед полученным результатом впереди будет стоять несколько нулей, предел измерения необходимо понизить.
Применение тестера
Если под рукой не окажется мультиметра, способного измерить ёмкость, то можно провести измерения подручными средствами. Для этого понадобятся резистор, блок питания с постоянным уровнем выходного сигнала и устройство, измеряющее напряжение. Методику измерения лучше рассмотреть на конкретном примере.
Пусть будет конденсатор, ёмкость которого неизвестна. Чтобы её узнать, понадобится выполнить следующие действия:
Такой алгоритм измерения нельзя назвать точным, но общее представление о ёмкости радиоэлемента он вполне способен дать.
Если есть познания в радиолюбительстве, можно собрать прибор для измерения ёмкости своими руками. Существует множество схемотехнических решений разного уровня сложности. Многие из них основаны на измерении частоты и периода импульсов в цепи с измеряемым конденсатором. Такие схемы сложны, поэтому проще использовать измерения, основанные на вычислении реактивного сопротивления при прохождении импульсов фиксированной частоты.
В основе схемы такого прибора лежит мультивибратор, частота работы которого определяется ёмкостью и сопротивлением резистора, подключёнными к выводам D1.1 и D1.2. С помощью переключателя S1 устанавливается диапазон измерения, то есть изменяется частота. С выхода мультивибратора импульсы поступают на усилитель мощности и далее на вольтметр.
Калибровка прибора проводится на каждом пределе с помощью эталонного конденсатора. Чувствительность устанавливается резистором R6.
Как проверить конденсатор. Теоретические сведения о конденсаторах |
В основном по конструктивному исполнению конденсаторы бывают двух типов: полярные и неполярные. К полярным относятся электролитические конденсаторы, к неполярным можно отнести все остальные. Полярные конденсаторы получили свое название от того, что используя их в различных самоделках необходимо соблюдать полярность, если ее случайно нарушить, то конденсатор скорей всего придется выкинуть. Так как взрыв емкости, не только красив своими эффектами, но и очень опасен.
Но сразу-то не пугайтесь взрываются только конденсаторы советского типа, но их уже тяжело найти, а импортный лишь чуть "пукнет". Для проверки конденсатора придется вспомнить , а именно: то что, конденсатор пропускает только переменный ток, постоянный ток он пропускает только в самом начале на несколько микросекунд (это время зависит от его емкости), а потом - не пропускает. Для того, чтобы проверить конденсатор с помощью мультиметра, нужно помнить, что его емкость должна быть от 0.25 мкФ.
Как проверить конденсатор. Практическе эксперименты и опыты |
Берем мультиметр и ставим его на прозвонку или на измерение сопротивления, а щупы соединяем с выводами конденсатора.
Т.к с мультиметра поступает постоянный ток мы будем заряжать конденсатор. А т.к мы его заряжаем, его сопротивление начинает возрастать, пока не будет очень большим. Если же у нас при соединение щупов с конденсатором, мультиметр начинает пищать и показывать нулевое сопротивление, то значит выкидываем его. А если у нас сразу же показывается единичка на мультиметре, значит внутри конденсатора произошел обрыв и его тоже следует выкинуть
PS: Большие емкости таким способом вы не сможете проверить :(
В современных схемах роль конденсаторов заметно возросла, т.к увеличились и мощности и частоты работы устройств. И поэтому очень важно проверять этот параметр у всех электролитов перед сборкой схемы или во время диагностирования неисправности.
Equivalent Series Resistance - эквивалентное последовательное сопротивление это сумма последовательно соединенных омических сопротивлений контактов выводов и электролита с обкладками электролитического конденсатора.
Измеритель ESR на базе стрелочного мультиметра Sunwa YX-1000A
Схема работает по принципу тестирования конденсатора переменным током заданной величины. Тогда падение напряжения на конденсаторе прямо пропорционально модулю его комплексного сопротивления. Такой прибор определит не только на увеличенное внутреннее сопротивление, но и потерю емкости. Схема состоит из трех основных частей генератора прямоугольных импульсов, преобразователя и индикации
Генератор прямоугольных импульсов собран на цифровой микросхеме, состоящей из шести логических элементов НЕ. Роль преобразователя переменного напряжения в постоянное выполняет DA2, а индикация на микросхеме DA3 и 10 светодиодах.
Шкала измерителя ESR нелинейная. Для возможности расширения диапазона измерений имеется переключатель диапазонов. выполненный в программе Sprint Layout также имеется.
Оксидный электролит можно упрощенно представить в виде двух алюминиевых ленточных обкладок, разделенных прокладкой из пористого материала, пропитанного специальным составом - электролитом. Диэлектриком в таких элементах является очень тонкая оксидная пленка, образующаяся на поверхности алюминиевой фольги при подаче на обкладки напряжения определенной полярности. К этим ленточным обкладкам присоединяются проволочные выводы. Ленты сворачиваются в рулон, и все это помещается в герметичный корпус. Благодаря очень малой толщине диэлектрика и большой площади обкладок оксидные конденсаторы при малых габаритах имеют достаточно большую емкость.
Основу этой схемы составляют восемь операционных усилителей с отрицательной обратной связью и занимают устойчивое рабочее положение, если их два входа совпадают по подаваемому напряжению. Усилители 1A и 1B генерируют колебания частотой 100 кГц, которая задается цепочкой C1 и R1. Диоды D2 и D3 предназначены для ограничения нижней и верхней амплитуды выходного сигнала, поэтому уровень и частота устойчивы к изменения напряжения питания батареи.
Эта радиолюбительская схема позволяет контролировать ЭПС в цепях до 600 вольт, но только в том случае, если схема не имеет переменного напряжения частотой более 100 Гц.
Выход ОУ 1B нагружен на резистор R8F. Тестируемый конденсатор подключен через щупы. Конденсатор C3 блокировочный. Диоды D4 и D5 защищают устройство от зарядного тока конденсатора C3. Резистор R7 предназначен для разряда C3 после измерения. Постоянное напряжение смещения от диода D1 и сигнала с резистора R9F сумируются на входе операционного усилителя 1D. Каждый из трех каскадов обладает коэффициентом усиления 2,8.
Детали: 1. ОУ микросхемы LM324N. 2. "F" резисторы 1% точности; все другие-5% 3. R7 от 0,5 ватта, остальные 0,25 Вт. 4. R21 устанавливает линейность в середине шкалы: 330 до 2,2 Ома. 5. R24 корректирует смещение постоянного тока на бесконечности ЭПС. 6. R26 помогает установить нуль (полная шкала): 68 до 240 ом. 7. R6F=150 Ом, R12F=681 Ом
ESR метр на доступных радиокомпонентах |
Схема пробника состоит из: генератора, измерительной цепи, усилителя, индикатора. Т1- составной транзистор. В роли индикатора использована самодельная светодиодная шкала.
Для ускорения процесса сборки, пробник для проверки конденсаторов выполнен на макетной плате и помещен в корпус из отрезка кабель канала. Шупы выполнены из медной проволки
В комплект поставки входит сам измерительный прибор, три щупа к нему и четыре ножки для платы. Esr метр рассчитан на работу от литиевого аккумулятором типа 14500 напряжением 3,7 вольта, но его можно не заказывать, а взять из старой батареи от ноутбука, и плевать, что он больше по размеру.
Об управлении ESR метром.
1 - USB для питания и зарядки аккумулятора. Прибором для проверки электролитических конденсаторов можно пользоваться и без литиевого аккумулятора, используя внешнее питание, но тогда погрешность прибора чуть-чуть возрастает.
2 - включение устройства
3 - Индикатор работы. Начинает светится после того, как пробник переходит в режим теста
4 - Кнопка старта процесса измерения. Ее нажимаем только после подсоединения измеряемой емкости к контактам
5 - Разъемы для подсоединения измерительных щупов, или подходящих по размеру транзисторов
6 - Панелька для измерения мелких радиокомпонентов, ножки которых могут войти в отверстие
7 - Контактные площадки для проверки SMD.
MG328 рассчитан на работу от батареи типа 14500, но я решил установить туда аккумулятор типа 18650. Для этого, я отпаял родной держатель и напрямую припаял на его место элемент 18650. По габаритам, все вписалось в стандартные размеры готовой платы.
После подачи питания на плату от usb, начинает светить индикатор зарядки. В устройстве имеется режим само тестирования. Для его запуска, нужно соединить вместе все три щупа, и нажать кнопку тест. После этого, DIY MG328 переключится в режим самотестирования. Кроме того, в этот режим можно попасть и через меню. Для этого потребуется нажать кнопку тестирования на две секунды.
Для навигации в меню, нужно нажать кнопку тестирования, для выбора любого из пунктов, а затем зажать эту же кнопку на несколько секунд. Приятной неожиданностью, был найденый пункт меню - генератор частоты.
На фотографиях ниже, показаны примеры измерения различных типов радиокомпонентов.
В общем, измерительным прибором доволен как слон. Уже во многих своих ремонтах находил убитые конденсаторы, без внешних признаков проблем.
С помощью такого прибора можно проверить, нет ли внутри конденсаторов обрыва короткого замыкания, или значительной утечки. Рассчитан он на конденсаторы емкостью более 50 пФ. Основа прибора генератор прямоугольных импульсов, собранный на элементах DD1.1- DD1.3, частота следования которых составляет около 75 кГц, а скважность примерно 3.
Налаживание:
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.
Испытатель можно питать и от любого другого источника с напряжением 5V и током не менее 50 мА.
Рис.1 Принципиальная схема измерителя конденсаторов
Монтажная плата испытателя конденсаторов показана на рисунке.
В конструкции использован стрелочный микроамперметр от китайского мультиметра :
Шкала прибора заменена другой с обозначением сектора для исправных конденсаторов, который располагается между 8 и 20 Омами по предыдущей верхней шкале:
Для нормальной работы микроамперметра сопротивление R3 снижено до 100 Ом.
Устройство питается от 4-х батареек 1,5 V . Ток потребления в дежурном режиме с микросхемой К131ЛА3 составил 20,3 мА, в режиме измерения 20,5 мА.
Источник: http://radio-hobby.org/
Испытатель Оксидных Конденсаторов с питанием от сети.
Прибор предназначен для измерения емкости оксидных конденсаторов в составе узла, в котором они применены
(т. е. без выпаивания).
Параметры входных цепей прибора рассчитаны таким образом, что на точность измерения практически не влияют ни сопротивление подключенных к проверяемому конденсатору цепей аппарата, ни полярность этих элементов, ни полярность подключения самого прибора.
Пределы измерения
емкости - 1... 1000 мкФ,
Относительная погрешность измерения в
интервале значений 20...500 мкФ - не более -20 и +40 %.
Принципиальная схема.
Принцип
его действия основан на измерении падения переменного (50 Гц)
напряжения на делителе, состоящем из резисторов R1, R2 и проверяемого
конденсатора Сх. Снимаемый с делителя сигнал усиливается микросхемой
DA1 и поступает на выпрямитель, выполненный по схеме удвоения
напряжения на диодах VD1, VD2. Постоянная составляющая выпрямленного
напряжения через логарифмирующую цепь R7,VD3,R8
(она расширяет пределы измерения емкости) поступает на микроамперметр
РА1, и его стрелка отклоняется на угол, обратно пропорциональный
емкости конденсатора Сх.
В приборе можно использовать постоянные резисторы МЛТ, переменные резисторы СП4-1 (СП5-2, ППЗ-45),
конденсаторы
КМ-6, МБМ(С1), КТ-1(СЗ). К50-6. К50-16, К53-1 (остальные).
Трансформатор Т1-любой, мощностью более 1 Вт с напряжением
на вторичной обмотке 2X22V.
Для подключения прибора к проверяемому
конденсатору и прокалывания защитного лака, которым обычно покрыты
печатные платы радиоаппаратуры, рекомендуется изготовить специальный
щуп. По сути, это - два склеенных корпусами цанговых карандаша, в
которые вместо грифелей вставлены стальные иглы. К утолщенным концам
игл припаивают гибкий экранированный провод, который подключают к
гнездам XS1, XS2.
Налаживание прибора сводится к подгонке
(попеременным изменением сопротивлений резисторов R3, R7 и R8) шкалы
путем измерения емкости заведомо исправных конденсаторов с возможно
меньшим допускаемым отклонением емкости от номинала (конденсаторы
с допуском 10%).
Шкалу микроамперметра
градуируют непосредственно в микрофарадах или пользуются при работе
градировочной таблицей. Если применен микроамперметр с током полного
отклонения стрелки 100 мкА, то отметка 5 мкА соответствует емкости 1000
мкФ, отметки 10, 20, 40, 60, 80 и 90 мкА - соответственно 500, 200,
100, 50, 20 и 10 мкФ, отметка 100 мкА - 0.
Перед измерением прибор
калибруют переменным резистором R8, ось которого выведена на лицевую
панель, устанавливают стрелку микроамперметра РА1 на отметку 0 (100
мкА).
Пределы измерения емкости можно сместить в
сторону больших или меньших значений, для чего достаточно заменить
резисторы R1 и R2 резисторами соответственно меньших или больших
сопротивлений, сохранив неизменным их отношение.
Микросхему К548УН1А в испытателе можно заменить на
К140УД7, К554УД2 и т. п., обеспечив им напряжения питания +15V и - 15V.
Необходимые
для питания ОУ DА1 напряжения получены выпрямлением переменного
напряжения обмотки II трансформатора Т1 и последующей стабилизацией его
параметрическими стабилизаторами R9,VD4 и R10,VD5. 
Для
расширения пределов измерения емкости в сторону меньших значений в
прибор необходимо ввести еще один делитель входного напряжения,
подключив его как показано на рис.1 (нумерация новых деталей
продолжает начатую на схеме в начале статьи, пропуск в нумерации
означает, что элемент исключен). Делитель R11, R12 подключают
к прибору, переключателем SA1.
Замена подстроечного резистора R7 постоянным, и введение резистора R14 облегчают налаживание испытателя. 
Чертеж
печатной платы модернизированного прибора показан на рис. 2,
смонтированную плату закрепляют непосредственно на шпильках зажимов
микроамперметра РА1.
Простой прибор
, за основу которого взяты предыдущие варианты схем.
Конструкция размещена в корпусе милливольтметра SUNWA YX1000A: 
Для
установки "нуля" использован переменный резистор R8, определяющий
коэффициент усиления ОУ DA1. Если сопротивление микроамперметра РА1
отличается от 1 кОм, то номинал переменного резистора должен быть
соответственно изменен. Для уменьшения чувствительности усилителя к
"наводкам" от сетевого напряжения номинал разделительного конденсатора
С1 увеличен в 10 раз (1 мкФ).
Для градуировки шкалы индикатора
рассчитывают отклонения стрелки (в процентах от всей шкалы) для каждой
емкости из ряда Е12 (от 2,2 мкФ до 220 мкФ) по формуле: (Сх/Roбp)x100%.
Образцовые
резисторы R4-R6 подбирают с максимально возможной точностью.
Желательно, чтобы резисторы R1-R3 отличались друг от друга по
сопротивлению точно в 10 раз, иначе придется устанавливать стрелку
индикатора на "нуль" при каждой смене диапазона.
Операционный
усилитель должен быть с полной внутренней коррекцией и высоким входным
сопротивлением, например: К140УД8, К140УД18, К140УД22. Диоды VD1-VD4 -
германиевые с малым прямым напряжением. VD5.VD6 - любые с обратным
напряжением более 30V. Конденсатор С1 - любой малогабаритный, а С2 -
обязательно с малым током утечки (К52, К53). Переключатель диапазонов
SA1 - штатный, галетный. Для более плавной установки "нуля", резистор
R8 рекомендуется заменить цепочкой из последовательно соединенных
переменного и постоянного резисторов, чтобы переменным можно было
компенсировать любые изменения сетевого напряжения.
Для приборов,
описанных выше, также желателен сетевой трансформатор с увеличенным
числом витков на вольт. Конденсатор C1 нужно использовать
емкостью 1 мкФ, резистор R3 заменить переменным ("установка нуля"), а
переменные и подстроенные - постоянными. Резистором R6 устанавливать
стрелку на нуль нельзя, поскольку будет "растягиваться" или "сжиматься"
шкала из-за нелинейности характеристики диода VD3.
Источник: "РАДИО" №9 1990г, №11 1996г.
Простой измеритель ЭПС (ESR-метр)
Схема питается от двух
3-хвольтовых батареек, соединенных последовательно, потребляя:6,5мА при разомкнутых щупах и 10мА - при замкнутых.
Схема:
В качестве генератора использована МС КР1211ЕУ1 Datasheet (частота при номиналах на схеме около 70кГц), трансформаторы могут быть применены фазоинверторные от БП АТ/АТХ - одинаковые параметры (коэффициенты трансформации в частности) практически от всех производителей.
Внимание!!!
В трансформаторе Т1
используется лишь половинка обмотки.
Головка прибора имеет чувствительность 300мкА, но возможно использование других
головок. Предпочтительно использование более чувствительных головок.
Шкала прибора растянута на треть при измерении до 1-го Ома. Десятая Ома
легко отличимая от 0,5 Ома, в шкалу укладываются 22 Ома.
Растяжку и диапазон можно варьировать с помощью добавления витков к
измерительной обмотке (с щупами) и/или к обмоткам III того или иного
трансформатора.
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.
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
