Прибор для измерения ёмкости конденсаторов

Из заголовка статьи понятно, что сегодня речь пойдет о приборе для измерения ёмкости конденсаторов. Не в каждом простом мультиметре есть данная функция. А ведь при изготовлении очередной самоделки мы очень часто задумываемся: будет ли она работать, исправны ли конденсаторы, которые мы применили, как их проверить.Да и просто в процессе ремонта данный прибор будет необходим. Проверить на целостность электролитический конденсатор, конечно, можно при помощи тестера. Но мы узнаем: живой он или нет, а вот определить ёмкость , насколько он сухой, мы не сможем.

В некоторых дешевых мультиметрах, которые присутствуют сейчас на рынке, имеется эта функция. Но предел измерения ограничен цифрой в 200 микрофарад. Что явно мало. Нужно хотя бы четыре тысячи микрофарад. Но такие мультиметры стоят на порядок выше. Поэтому я наконец-то решил купить измеритель ёмкости конденсаторов. Выбирал самый дешевый с приемлемыми характеристиками.

Остановил свой выбор на XC6013L:

Поставляется это устройство в красивой коробке. Правда, на коробке изображение другого мультиметра:

А сверху наклейка с моделью данного прибора, наверно, у китайцев не хватает коробок:

Прибор заключён в защитный желтый кожух из мягкой пластмассы, похожей на резину. В руках чувствуется увесистость, что говорит о серьезности прибора. С нижней стороны имеется откидная подставка, которая многим может и не пригодиться:

Питается измеритель ёмкости от батарейки напряжением 9 вольт типа крона, которая поставляется в комплекте:

Характеристики прибора просто великолепны. Он может производить измерения от 200 пикофарад до 20 тысяч микрофарад. Что вполне достаточно для радиолюбительских целей:

Сверху прибора расположился большой и информативный жидкокристаллический дисплей. Под ним находятся две кнопки. Слева — красная кнопка, при помощи которой можно зафиксировать на дисплее текущее показание ёмкости. А справа — синяя кнопка, которая очень порадовала, — подсветкой экрана, что, несомненно, является плюсом данного прибора. Между кнопками имеется коннектор для измерения малогабаритных конденсаторов. Правда, проверить бушные конденсаторы, выпаянные из плат доноров, не получается, так как контактные площадки расположены достаточно глубоко. Поэтому данным коннектором можно воспользоваться, только проверяя конденсаторы с длинными выводами:

Под селектором выбора диапазонов измерений находится коннектор для подключения щупов. Кстати, щупы выполнены из такого же материала, как защитный кожух прибора, наощупь они довольно-таки мягкие:

Там же находится, несомненно, самая важная функция прибора — это установка нулевых показаний при измерении ёмкостей в разряде пикофарад. Что наглядно видно на следующих двух фотографиях. Здесь умышленно извлечен один щуп и при помощи регулятора выставлен ноль:

Здесь щуп поставлен на место. Как видите, ёмкость щупов влияет на показания. Теперь достаточно при помощи регулятора выставить ноль и произвести измерения, что будет достаточно точно:

Теперь давайте протестируем прибор в работе и посмотрим, на что он способен.

Тестируем измеритель ёмкости конденсаторов

Для начала будем проверять конденсаторы заведомо исправные, новые и извлечённые из плат доноров. Первым будет подопытный на 120 микрофарад. Это новый экземпляр. Как видите, показания слегка занижены. Кстати, таких конденсаторов у меня штуки 4, и ни один не показал 120 микрофарад. Возможна погрешность прибора. А может, сейчас делают одну некондицию:

Вот одна тысяча микрофарад, весьма точно:

Две тысячи двести микрофарад, тоже неплохо:

А вот десять  микрофарад:

Ну а теперь сто микрофарад, очень хорошо:

Давайте посмотрим на показания прибора, которые он покажет при проверке дефектных конденсаторов, которые были извлечены во время ремонта монитора samsung. Как видите, разница ощутима:

Вот такие получились результаты. Конечно, в некоторых случаях неисправность электролитического конденсатора видна визуально. Но в большинстве случаев без прибора обойтись сложно. К тому же я тестировал данный прибор на двух платах, проверяя конденсаторы, не выпаивая их. Устройство показало неплохие результаты, только в некоторых случаях нужно соблюдать полярность. Поэтому я советую купить такой прибор, и вы сможете измерять ёмкость конденсаторов своими руками.

Смотрим видеоверсию данной статьи:

.

Испытатель конденсаторов.

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.

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 выводом положительной обкладки 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. 

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 1,5V. Ток потребления в дежурном режиме с микросхемой К131ЛА3 составил 20,3 мА, в режиме измерения 20,5 мА.

Источник: http://radio-hobby.org/

---

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.

---

 

 

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.

Источник: http://datagor.ru/

---

 

 

Предлагаемый вариант схемы и конструкции компактного прибора для оценки ЭПС оксидных конденсаторов с питанием от батареи отличается от опубликованных ранее использованием распространенных деталей и стабилизатором напряжения питания, повышающим точность измерения.
Конструкция оформлена в виде малогабаритного переносного прибора со съемным щупом—иглой, вторым щупом на гибком проводе и стрелочным индикатором с градуировкой в Омах.
Диапазон измерения сопротивления — 0,5… 100 Ом. Питание — от батареи напряжением 9V («Крона» и аналогичные).
Прибор предназначен для использования не в качестве средства измерения ЭПС, а для быстрой проверки исправности оксидных конденсаторов. Как показала практика, «высохшие» оксидные конденсаторы, потерявшие емкость, также имеют и повышенные значения ЭПС. Таким образом, оценивая эквивалентное последовательное сопротивление, можно выявлять неисправные конденсаторы с полной или частичной потерей емкости.

Схема прибора рис. 1.

Он состоит из нескольких узлов: высокочастотного генератора на элементе DD1.1, который вырабатывает колебания с частотой 350…400 кГц, буферного усилителя на DD1.2—DD1.6, делителя напряжения R2—R4 и усилителя переменного тока на транзисторе VT2. Полученное переменное напряжение выпрямляется диодами VD2—VD5, сглаживается конденсатором С5 и поступает на микроамперметр РА1, проградуированный как омметр, по показаниям которого оценивается ЭПС и пригодность конденсатора. Микросхема DD1 питается через стабилизатор на транзисторе VT1; это необходимо для стабилизации амплитуды испытательного сигнала на щупах прибора Х1 — XS1. Потребляемый микросхемой ток не превышает 15 мА.
Настройку прибора начинают с установки частоты ВЧ генератора. Подключив осциллограф к щупам XS1 (Х1) и XS2, устанавливают частоту в интервале 350…400 кГц (в авторском варианте период колебаний равен 2,66 мкс). Подстроечником катушки L1 устанавливают частоту; если частота не укладывается в заданные пределы, можно изменить число витков катушки L1, добавив или отмотав их. Затем подстроечным резистором R2 устанавливают амплитуду колебаний, равную 50 мВ. После этого нужно установить рабочий режим транзистора VT2. До впаивания конденсатора СЗ подбором резистора R5 устанавливают напряжение между коллектором и эмиттером транзистора VT2, примерно равным половине напряжения питания прибора. Затем впаивают конденсатор СЗ.

Рис. 3

Сопротивление переменного резистора R8 устанавливают таким, чтобы при разомкнутых щупах прибора стрелка устанавливалась на максимальное значение, не зашкаливая при этом. Затем градуируют шкалу в Омах.
Для этого вскрывают микроамперметр РА1, на его шкалу наклеивают бумагу и, последовательно подключая резисторы сопротивлением 1, 2, 3, 5, 10, 20, 50, 100 Ом, делают риски карандашом на шкале прибора. После окончательного оформления шкалы микроамперметр собирают.

В приборе использованы детали:

Транзисторы КТ3102Г (возможно КТ3102Б, КТ3102В) — желательно с наибольшим коэффициентом передачи И21э. Микроамперметр РА1 — индикатор М4762-М1, такие использовались в индикаторах уровня записи отечественных магнитофонов.
Конденсаторы — импортные от старого китайского плейера.
Катушка L1 намотана на пластмассовом каркасе диаметром 7 мм проводом ПЭВ-2 диаметром 0,3 мм и содержит 125 витков (в секции I — 50 витков). Подстроечник — ферритовый с резьбой М4 и длиной 7 мм. Для катушки можно использовать каркасы от контуров ПЧ приемников. Число витков в этом случае придется подобрать экспериментально.
При этом секция II катушки L1 должна содержать примерно в 1,5 раза больше витков, чем секция I.
Кнопка SB1 — МП7. Резисторы — МЛТ-0,125, подстроечный R2 — СПЗ-386, переменный R8 — СПЗ-166.
Плата прибора с расположением деталей показана на рис. 2. Все детали размещены на одной стороне печатной платы, за исключением катушки L1 и переменного резистора R8, которые находятся со стороны проводников.
Как видно из чертежа, проводники со стороны установки элементов, выделенные цветом, можно при желании выполнить монтажным проводом, используя для платы стеклотекстолит, фольгированный с одной стороны.
Корпус прибора изготовлен из двух алюминиевых экранов от контуров ПЧ лампового цветного телевизора, которые имеют на внутренней стороне направляющие пазы для платы. Так как точность изготовления экранов невысокая, то размеры платы перед изготовлением следует уточнить. Плата должна плотно входить в направляющие. В одном из экранов делают вырез для стрелочного индикатора. Экраны соединяют между собой пайкой — на них имеются с двух сторон латунные выводы, которыми они крепились в плате телевизора.
Щуп—иглу XS1 делают съемной на резьбе. По окончании работы иглу вывинчивают, разворачивают наоборот и вставляют внутрь прибора. Щуп XS2 на коротком гибком проводе подключают к корпусу прибора. Эти провода желательно выполнить по возможности короткими, чтобы исключить влияние их индуктивности на показания прибора.
В противном случае при замкнутых щупах прибора стрелка не будет устанавливаться на нулевое значение.

Источник: http://forum.cxem.net/

---

Также по теме: ESR — METP Помощник Радиомеханика.

Copyright ©2011 SHCompamy Odessa

Инструкция к Прибору для измерения ESR и емкости конденсаторов Mega328 LCR-T4

Прибор  для измерения  ESR  и емкости конденсаторов

 

ВНИМАНИЕ! При работе с прибором не забудьте убедиться, что подключаемый конденсатор разряжен. Если производятся измерения без выпаивания из схемы — ремонтируемое устройство должно быть выключено из сети и конденсаторы в нем разряжены!!!

 

Технические характеристики прибора:

Диапазон измеряемых значений емкостей  1…65000 мкФ

Точность измерения емкости:     +/- 2%   +   +/-1D

Формат отображения измеренной емкости от 0 до 9999 в мкФ, от 10000 до 65000 в тыс. мкФ  пример; 4700 мкФ – индикатор 4700; 15000 мкФ – индикатор 15,00

Диапазон измеряемых значений ESR:  0…25 Ом

Точность измерения ESR:  +/- 2%   +   +/-1D  

Формат отображения ESR: от 0 до 2 Ом  — 0,00 – 2,00 Ом,

Разрешающая способность 0,01 Ом от 2 до 25 Ом – 2,0 – 25,0                                                                                                                                        Разрешающая способность 0,1 Ом   (В режиме измерения ESR можно измерять обычные сопротивления на переменном токе. )

Потребляемый ток в режиме измерения:  не более 25 мА

Потребляемый ток в спящем режиме: не более 0,1 мкА

Напряжение питания:  3,6 — 9 Вольт   (Возможно применение 3-х элементов типа AAA, литиевого аккумулятора , батареи 6F22 «крона») Габариты:     55 х35х10 мм (без источника питания)

Таймер автоотключения питания : 120 сек.

Режимы измерений:    — только емкость      — только ESR      — емкость и ESR по очереди 

Индикация:    Семисегментный  индикатор.

Способ измерения ESR:  Измерение сопротивления на переменном токе частотой 60 кГц синусоидальной формы

Способ измерения емкости:   Измерение времени заряда фиксированным током.

Максимальное напряжение на щупах :  200мВ  (позволяет проводить измерения без выпаивания  конденсаторов из схемы. Возможно уменьшение точности в таком режиме)

Контроль напряжения питания

Контроль напряжения батареи и индикация в случае недостаточного напряжения при каждом включении прибора 

Управление  Одна кнопка . Короткие нажатия –выбор режима. Длинные –вкл./выкл.

 

Применение прибора.

 

 Как известно, причиной подавляющего большинства дефектов радиоэлектронной аппаратуры являются неисправные электролитические конденсаторы. Поиск неисправных конденсаторов с помощью тестера или измерителя емкости порой довольно затруднителен, т.к. емкость неисправного конденсатора может незначительно отличаться от номинальной, а значение ESR (эквивалентного последовательного сопротивления) может быть довольно большим. И именно ESR является важнейшим параметром для измерения при поиске неисправного конденсатора. В большинстве случаев это конденсаторы импульсных блоков питания в бытовой аппаратуре, импульсных блоков питания компьютеров, импульсных преобразователях на материнских платах, драйверы двигателей, строчные развертки и пр. В этих местах конденсаторы  подвергаются значительному нагреву и быстрее выходят из строя (как говорят многие, “высыхают”).

          Предлагаемый Вашему вниманию прибор предназначен для измерения ESR (Equivalent Series Resistance) электролитических конденсаторов на синусоидальном переменном токе частотой 62,5 кГц , что позволяет реально оценить состояние конденсатора . Как правило частоты импульсных блоков питания и преобразователей лежат в диапазоне 20-100 кГц. Собственно измерение можно производить  без демонтажа конденсатора  из печатной платы, что в значительной степени уменьшает время поиска неисправности, повышает качественные показатели ремонта аппаратуры. Благодаря низкому измерительному напряжению точность измерений без демонтажа практически не страдает. Алгоритм расчета ESR на базе измеренного

напряжения учитывает нелинейности связанные с ненулевым выходным сопротивлением генератора 62,5 кГц и пропорции изменения напряжения на низкоомных делителях. Тем самым обеспечивается высокая точность и линейность измерений во всем диапазоне. Прибор поможет подобрать электролитические конденсаторы для высококачественных УНЧ по минимальному ESR. Сегодня существуют рекомендации по использованию в таких усилителях конденсаторов только от некоторых ведущих производителей. Использование прибора позволит подбирать конденсаторы по реальным характеристикам, а не ориентироваться на рекламируемый бренд. В этом же режиме можно измерять  сопротивления низкоомных резисторов до 2 Ом с точностью 0,01 и до 25 Ом с точностью 0,1 Ом. При измерении низкоомных проволочных резисторов нужно помнить, что измерение производится на переменном токе и на результат влияет индуктивность резисторов. Это не является недостатком прибора, а наоборот, позволяет более точно оценить возможность использования резисторов в высокочастотных схемах – импульсных преобразователях, усилителях, ШИМ- регуляторах. В этом же режиме можно измерять внутренние сопротивления аккумуляторов, батареек  и других химических источников тока, что позволяет судить о состоянии их заряда и износа.          

          Подключать прибор к батареям и аккумуляторам следует через качественный керамический конденсатор емкостью 20-30 микрофарад с рабочим напряжением более 50 вольт. Дело в том, что батареи, так же как и конденсаторы, имеют свое внутреннее сопротивление, которое составляет у свежих батарей величину 0,1…5 Ом в зависимости от типа и емкости батареи. При выработке батареи или аккумулятора это сопротивление существенно возрастает. Подбирая в аккумуляторную батарею элементы с близкими значениями ESR, Вы можете существенно увеличить срок ее службы.   При измерении ESR сопротивления конденсатора  будет складываться из собственно  ESR и емкостного сопротивления   Xc = 1/(  2*π* F )  , где F = 62500 Гц.   Поэтому при необходимости нахождения точного значения именно значения TSR для конденсаторов емкостью менее 20 мкФ  следует отнимать величину емкостного сопротивления для частоты 62,5 кГц . При ремонте и диагностике это не требуется. 

 

      Работа с прибором

 

 Прибор  имеет всего один элемент управления – кнопку . Включение производится нажатием на кнопку, длительностью более 0,8 сек. Прибор имеет режим авто-выключения через 120 сек от последнего нажатия кнопки.  После включения на индикаторе появится приветствие  «CEsr» , затем  прибор переходит к контролю питания. Включаются генератор и  при максимальном токе потребления,  производится замер напряжения питания. В случае недостаточного напряжения появляется надпись « Bt. Lo »,  и прибор выключается. В случае нормального электропитания прибор переходит в рабочий режим. Всего существует 3 рабочих режима: режим с индикацией емкости, с индикацией ESR и с поочередной индикацией емкость — ESR. Индикация ESR –  в Ом, емкости – в микрофарадах, при индикации ESR в первом разряде индицируется символ E. Переключение режимов осуществляется кратковременным нажатием кнопки. Режимы переключаются  циклически  (С, ESR, C-ESR, С…). После следующего включения прибор останется в том режиме, в котором он выключился . Для принудительного выключения прибора удерживать кнопку более 1 сек.  Проверяемый конденсатор подключается к щупам, либо  при проверке конденсатора без демонтажа, щупы прибора подключаются  к конденсатору на плате и по показаниям на индикаторе делается вывод о его работоспособности.  Следует отметить, что если несколько конденсаторов соединены параллельно (обычно фильтрующие по питанию), то прибор покажет их СУММАРНУЮ емкость. Подключенные параллельно керамические конденсаторы емкостью до 0,5 мкФ могут увеличить погрешность измерения ESR до 5-7%. Максимально возможное значение измеряемой емкости – 65 000 мкФ  Если емкость конденсатора больше этого  значения, на  дисплее будет индицироваться «С—». Аналогично и для ESR – при ESR больше 25 Ом – индикация  «ESR—». При дефектном конденсаторе с большим током утечки или короткозамкнутым индикатор покажет   «Сerr».                                                           С целью продления срока службы  элементов питания автоматическое выключение питания происходит через 60 секунд после включения или смены режима .  Потребляемый устройством ток в выключенном режиме практически равен нулю (доли микроампер).  Выключить устройство можно также удерживая кнопку нажатой  более секунды.  Предупреждение:  Во избежание выхода прибора из строя перед проверкой РАЗРЯДИТЕ КОНДЕНСАТОР! Особенно это касается высоковольтных конденсаторов импульсных блоков питания. Защита устройства по входу стандартная – 2 диода встречно-параллельно (LL4148). При большом остаточном  напряжении  на конденсаторе она может оказаться неэффективной.(Обычно проверяйте транзистор IRLML2402 (sot-23) справа, под индикатором. Симптомы – не меряет емкость. Замена — IRLML2502 и диодов . Перекалибровка при замене не требуется.)

 

Калибровка.

 

Вход в режим калибровки- нажать и удерживать кнопку около 10 секунд. При проявлении надписи db00-отпустить. Две последние цифры – номер режима калибровки.  Режим 00 – Замкнуть щупы , короткими нажатиями добиться показаний равными нулю. Это калибровка компенсации сопротивления щупов в диапазоне 0-2 Ом. Выход в следующий режим – нажать кнопку на 1 сек , пока не появится номер следующего режима. Если данную калибровку менять не надо, то после входа  сразу нажать кнопку на 1 сек.  Во всех режимах может потребоваться больше сотни нажатий . если проскочили значение , нажимайте дальше, калибровка идет по кругу. Режим   01 – Замкнуть щупы , короткими нажатиями добиться показаний равными нулю. Это калибровка компенсации сопротивления щупов в диапазоне 2-25 Ом Режим 02 – подключить образцовый безиндуктивный резистор сопротивлением 1 Ом , короткими нажатиями добиться показаний Е1,00.   Режим 03 – подключить образцовый безиндуктивный резистор сопротивлением 10 Ом , короткими нажатиями добиться показаний Е10,0.  Режим 04 – подключить образцовый неэлектролитический конденсатор емкостью 100 – 500 мкФ , короткими нажатиями добиться правильных показаний емкости.  Режим 05 – подключить образцовый безиндуктивный резистор сопротивлением 2 Ом, короткими нажатиями добиться правильных показаний.  Это калибровка компенсации выходного сопротивления в диапазоне 0-2 Ом. Не рекомендуется менять заводские установки Режим 06 – подключить образцовый безиндуктивный резистор сопротивлением 20 Ом, короткими нажатиями добиться правильных показаний.  Это калибровка компенсации выходного сопротивления в диапазоне 2-25 Ом. Не рекомендуется менять заводские установки

 

Все приборы проходят тестирование и калибровку на заводе. В процессе эксплуатации калибровка не требуется. Только при установке других щупов может потребоваться калибровка режимов 00 и 01.

 

Отличия от существующих аналогов:

1. Значительно меньшие габариты

 2. Щупы прибора не имеют соединительных разъёмов, что уменьшает погрешность в измерениях

 3. Три режима работы — индикация только емкости, только ESR или поочередно емкость/ESR

4. Автоматическое отключение через 120 секунд

 5. Управление с помощью всего одной кнопки (включение, переключение режимов работы)

6. Контроль напряжения батарей питания

7. Автономное питание

8. Потребляемый ток в «спящем» режиме практически равен нулю

9. Не требует калибровки в процессе эксплуатации

10. Автоматическое определение короткозамкнутых конденсаторов в режиме измерения емкости.

11. Измерение низкоомных резисторов и внутреннего сопротивления батарей/аккумуляторов.

12. Наличие функции калибровки (компенсация сопротивления щупов)

Самодельный прибор для измерения емкости конденсаторов. Вы здесь: Схема измерителя емкости конденсаторов

При ремонте радиоаппаратуры, часто приходится сталкиваться с высохшей емкостью и тогда на помощь приходить схема измерителя С

Тот, кто занимается ремонтом бытовой или промышленной радиоаппаратуры, знает, что исправность конденсаторов удобно проверять без их демонтажа. Однако многие измерители емкости конденсаторов такой возможности не предоставляют. При проектировании же нового измерителя решалась задача создания прибора с широким диапазоном, линейной шкалой и прямым отсчетом, чтобы можно было пользоваться им, как лабораторным.

Помимо этого, прибор должен быть диагностическим, т. е. способным проверять и конденсаторы, зашунтированные р-n переходами полупроводниковых приборов и сопротивлениями резисторов.

Принцип работы прибора таков. На вход дифференциатора, в котором проверяемый конденсатор используется в качестве дифференцирующего, подается напряжение треугольной формы. При этом на его выходе получается меандр с амплитудой, пропорциональной емкости этого конденсатора. Далее детектор выделяет амплитудное значение меандра и выдает постоянное напряжение на измерительную головку.

Амплитуда измерительного напряжения на щупах прибора примерно 50 мВ, что недостаточно для открывания р-n переходов полупроводниковых приборов, поэтому они не оказывают своего шунтирующего действия.

Прибор имеет два переключателя. Переключатель пределов «Шкала» с пятью положениями: 10 мкФ, 1 мкФ, 0,1 мкФ, 0,01 мкФ, 1000 пФ. Переключателем «Множитель» (Х1000, Х100, Х10, Х1) меняется частота измерения. Таким образом, прибор имеет восемь поддиапазонов измерения емкости от 10000 мкФ до 1000 пФ, что практически достаточно в большинстве случаев.

Генератор треугольных колебаний собран на ОУ микросхемы DA1.1, DA1.2, DA1.4 (рис. 1). Один из них, DA1. 1, работает в режиме компаратора и формирует сигнал прямоугольной формы, который поступает на вход интегратора DA1.2. Интегратор преобразует прямоугольные колебания в треугольные. Частота генератора определяется элементами R4, С1-С4. В цепи обратной связи генератора стоит инвертор на ОУ DA1.4, который обеспечивает автоколебательный режим. Переключателем SA1 можно устанавливать одну из частот измерения (множитель): 1 Гц (Х1000), 10 Гц(х100), 100 Гц(х10), 1 кГц(х1).

Скачать схему

Рис. 1

ОУ DA2.1 — повторитель напряжения, на его выходе сигнал треугольной формы амплитудой около 50 мВ, который и используется для создания измерительного тока через проверяемый конденсатор Сх.

Так как емкость конденсатора измеряется в плате, на нем может находиться остаточное напряжение, поэтому для исключения повреждения измерителя параллельно его щупам подключены два встречно-параллельных диода моста VD1.

ОУ DA2.2 работает как дифференциатор и выполняет роль преобразователя ток — напряжение. Его выходное напряжение: Uвых=(R12…R16) Iвх=(R12…R16)Cх dU/dt. Например, при измерении емкости 100 мкФ на частоте 100 Гц получается: Iвх=Сх dU/dt=100 100 мВ/5 мс=2мА, Uвых= R16 Iвх=1 кОм мА=2 В.

Элементы R11, С5-С9 необходимы для устойчивой работы дифференциатора. Конденсаторы устраняют колебательные процессы на фронтах меандра, которые делают невозможным точное измерение его амплитуды. В результате на выходе DA2.2 получается меандр с плавными фронтами и амплитудой, пропорциональной измеряемой емкости. Резистор R11 также ограничивает входной ток при замкнутых щупах или при пробитом конденсаторе. Для входной цепи измерителя должно выполняться неравенство: (3…5)СхR11

Если это неравенство не выполнено, то за половину периода ток Iвх не достигает установившегося значения, а меандр — соответствующей амплитуды, и возникает погрешность в измерении. Например, в измерителе, описанном в , при измерении емкости 1000 мкФ на частоте 1 Гц постоянная времени определяется как Cх R25=1000 мкФ 910 Ом=0,91 с. Половина же периода колебаний Т/2 составляет лишь 0,5 с, поэтому на данной шкале измерения окажутся заметно нелинейными.

Синхронный детектор состоит из ключа на полевом транзисторе VT1, узла управления ключом на ОУ DA1.3 и накопительного конденсатора С10. ОУ DA1.2 выдает управляющий сигнал на ключ VT1 во время положительной полуволны меандра, когда его амплитуда установлена. Конденсатор С10 запоминает постоянное напряжение, выделенное детектором.

С конденсатора С10 напряжение, несущее информацию о величине емкости Сх, через повторитель DA2.3 подается на микроамперметр РА1. Конденсаторы С11, С12 — сглаживающие. С движка переменного резистора калибровки R22 снимается напряжение на цифровой вольтметр с пределом измерения 2 В.

Источник питания (рис. 2) выдает двухполярные напряжения ±9 В. Опорные напряжения образуют термостабильные стабилитроны VD5, VD6. Резисторами R25, R26 устанавливают необходимую величину выходного напряжения. Конструктивно источник питания объединен с измерительной частью прибора на общей монтажной плате.

Рис. 2

В приборе использованы переменные резисторы типа СПЗ-22 (R21, R22, R25, R26). Постоянные резисторы R12-R16 — типа С2-36 или С2-14 с допустимым отклонением ±1 %. Сопротивление R16 получено соединением последовательно нескольких подобранных резисторов. Сопротивления резисторов R12-R16 можно использовать и других типов, но их надо подобрать с помощью цифрового омметра (мультиметра). Остальные постоянные резисторы — любые с мощностью рассеяния 0,125 Вт. Конденсатор С10 — К53-1 А, конденсаторы С11-С16 — К50-16. Конденсаторы С1, С2 — К73-17 или другие металлопленочные, СЗ, С4 — КМ-5, КМ-6 или другие керамические с ТКЕ не хуже М750, их необходимо также подобрать с погрешностью не более 1 %. Остальные конденсаторы — любые.

Переключатели SA1, SA2 — П2Г-3 5П2Н. В конструкции допустимо применить транзистор КП303 (VT1) с буквенными индексами А, Б, В, Ж, И. Транзисторы VT2, VT3 стабилизаторов напряжения могут быть заменены другими маломощными кремниевыми транзисторами соответствующей структуры. Вместо ОУ К1401УД4 можно использовать К1401УД2А, но тогда на пределе «1000 пФ» возможно появление ошибки из-за смещения входа дифференциатора, создаваемого входным током DA2.2 на R16.

Трансформатор питания Т1 имеет габаритную мощность 1 Вт. Допустимо использовать трансформатор с двумя вторичными обмотками по 12 В, но тогда необходимо два выпрямительных моста.

Для настройки и отладки прибора потребуется осциллограф. Неплохо иметь частотомер для проверки частот генератора треугольных колебаний. Нужны будут и образцовые конденсаторы.

Прибор начинают настраивать с установки напряжений +9 В и -9 В с помощью резисторов R25, R26. После этого проверяют работу генератора треугольных колебаний (осциллограммы 1, 2, 3, 4 на рис. 3). При наличии частотомера измеряют частоту генератора при разных положениях переключателя SA1. Допустимо, если частоты отличаются от значений 1 Гц, 10 Гц, 100 Гц, 1 кГц, но между собой они должны отличаться точно в 10 раз, так как от этого зависит правильность показаний прибора на разных шкалах. Если частоты генератора не кратны десяти, то необходимой точности (с погрешностью 1 %) добиваются подбором конденсаторов, подключаемых параллельно конденсаторам С1-С4. Если емкости конденсаторов С1-С4 подобраны с необходимой точностью, можно обойтись без измерения частот.

Далее проверяют работу ОУ DA1.3 (осциллограммы 5, 6). После этого устанавливают предел измерения «10 мкФ», множитель — в положение «Х1» и подключают образцовый конденсатор емкостью 10 мкФ. На выходе дифференциатора должны быть прямоугольные, но с затянутыми, сглаженными фронтами колебания амплитудой около 2 В (осциллограмма 7). Резистором R21 выставляют показания прибора — отклонение стрелки на полную шкалу. Цифровой вольтметр (на пределе 2 В) подключают к гнездам XS3, XS4 и резистором R22 выставляют показание 1000 мВ. Если конденсаторы С1 — С4 и резисторы R12 — R16 точно подобраны, то показания прибора будут кратными и на других шкалах, что можно проверить с помощью образцовых конденсаторов.

Измерение емкости конденсатора, впаянного в плату с другими элементами, обычно получается достаточно точным на пределах 0,1 — 10 000 мкФ, за исключением случаев, когда конденсатор зашунтирован низкоомной резистивной цепью. Так как его эквивалентное сопротивление зависит от частоты Хс=1/wС, то для уменьшения шунтирующего действия других элементов устройства необходимо увеличивать частоту измерения с уменьшением емкости измеряемых конденсаторов. Если при измерении конденсаторов емкостью 10 000 мкФ, 1000 мкФ, 100 мкФ, 10 мкФ использовать соответственно частоты 1 Гц, 10 Гц, 100 Гц, 1 кГц, то шунтирующее действие резисторов скажется на показании прибора при параллельно включенном резисторе сопротивлением 300 Ом (ошибка около 4 %) и меньше. При измерении конденсаторов емкостью 0,1 и 1 мкФ на частоте 1 кГц ошибка в 4 % будет из-за влияния параллельно включенного резистора уже сопротивлением 30 и 3 кОм соответственно.

На пределах 0,01 мкФ и 1000 пФ конденсаторы целесообразно проверять все-таки с отключением шунтирующих цепей, так как измерительный ток мал (2 мкА, 200 нА). Стоит, однако, напомнить, что надежность конденсаторов небольшой емкости заметно выше благодаря конструкции и более высокому допустимому напряжению.

Иногда, например, при измерении некоторых конденсаторов с оксидным диэлектриком (К50-6 и т. п.) емкостью от 1 мкФ до 10 мкФ на частоте 1 кГц появляется погрешность, связанная, по всей видимости, с собственной индуктивностью конденсатора и потерями в его диэлектрике; показания прибора оказываются меньшими. Поэтому бывает целесообразно производить измерения на более низкой частоте (например, в нашем случае на частоте 100 Гц), хотя при этом шунтирующие свойства параллельных резисторов будут сказываться уже при большем их сопротивлении.

ЛИТЕРАТУРА

1. Кучин С. Прибор для измерения емкости. — Радио, 1993, № 6, с. 21 — 23.
2. Болгов А. Испытатель оксидных конденсаторов. — Радио, 1989, № 6, с. 44.

О перегрузке, переключите прибор на более грубый предел. Осуществляйте такое переключение до тех пор, пока не появятся показания. Прочитайте их.

Если используется мостовая приставка для измерения емкости, используйте мультиметр в качестве устройства для определения баланса моста. К соответствующим выводам моста подключите его через детектор с фильтрующим конденсатором , а на самом мультиметре выберите режим микроамперметра постоянного тока. Подключите конденсатор к мосту, сбалансируйте последний по минимуму показаний, затем по шкале моста прочитайте показания.

Если мультиметр функцией измерения емкости не обладает, а мостовой приставки нет, воспользуйтесь следующим способом. Возьмите генератор стандартных сигналов. Установите на нем известную амплитуду сигнала, равную нескольким вольтам. Включите последовательно мультиметр, работающий в режиме микроамперметра или миллиамперметра переменного тока (в зависимости от условий измерения), генератор и испытуемый конденсатор. Установите такую частоту, чтобы мультиметр показал ток, не превышающий в первом случае 200 мкА, а во втором — 2 мА (если частота слишком мала, он не покажет ничего). Затем поделите амплитудное значение напряжения, выраженного в вольтах, на квадратный корень из двух, чтобы получить действующее его значение. Ток переведите в амперы, после чего поделите напряжение на ток, и вы получите емкостное сопротивление конденсатора, выраженное в омах. Затем, зная частоту и емкостное сопротивление, вычислите емкость по формуле:

C=1/(2πfR), где C — емкость в фарадах, π — математическая константа «пи», f — частота в герцах, R — емкостное сопротивление в омах.

Переведите рассчитанную таким образом емкость в более удобные единицы: пикофарады, нанофарады или микрофарады.

Чаще всего необходимость замера емкости возникает у владельцев автотранспорта при проверке работоспособности аккумуляторов. Есть несколько простых шагов, чтобы верно измерить их емкость .

Инструкция

Аккумулятор представляет собой химический источник тока, в котором электрический ток вырабатывается за счет химических реакций, протекающих в аккумуляторе.

Таким образом, принцип действия аккумулятора мало чем отличается от обычной батарейки. Емкость аккумулятора – это количество электричества, которое может выдать новый или полностью заряженный аккумулятор.

Емкость аккумулятора измеряется в ампер-часах или миллиампер-часах. Так, если емкость аккумулятора составляет 2000ма-час (миллиампер-часов), это означает, что аккумулятор сможет выдавать ток 2 тысячи миллиампер в течение 1 часа или 200 миллиампер в течение 10 часов.

Для определения емкости, аккумулятор необходимо сначала полностью зарядить, затем разрядить заданным током и проследить время полной разрядки аккумулятора. Затем нужно высчитать произведение тока на время, за которое разрядился аккумулятор, полученная величина и будет емкость ю аккумулятора.

Аналогичным образом измеряется емкость батарейки. Смысл измерения емкости аккумулятора или батарейки состоит в том, что можно узнать время, за которое аккумулятор или батарейка полностью разрядятся. После этого аккумулятор потребует перезарядки, а батарейка придет в полную непригодность.

Источники:

• в чем измеряется емкость аккумулятора

Автомобильный генератор служит для питания всех электрических устройств автомобиля после запуска двигателя. Он всегда должен находится в исправном состоянии, так как от его работы зависит правильная зарядка аккумуляторной батареи. Кроме того, генератор дает возможность подключать к бортовой сети дополнительно множество различных приборов и устройств. Следует регулярно следить за его технической исправностью. Проверить генератор можно мультиметром или на специальном стенде.

Вам понадобится

Инструкция

Проверьте реле-регулятор. Оно служит для поддержания оптимального значения напряжения в бортовой сети автомобиля . Реле-регулятор не дает ему возрасти до критических уровней. Заведите автомобиль . Поставьте переключатель мультиметра в режим «измерения напряжения». Замерьте электропитание бортовой сети. Это можно сделать на выходах генератора или на клеммах АКБ. Оно должно быть в районе 14-14,2 В. Нажмите на акселератор. Еще раз проверьте показание. Если напряжение изменилось больше чем 0,5 В, то это является признаком неправильной работы реле регулятора.

Проверьте диодный мост. Он состоит из шести диодов. Три из них являются положительными, а три отрицательными. Переведите переключатель мультиметра в режим «звука». Теперь при замыкании контактов тестера будет слышен писк. Проведите проверку как в прямом, так и в обратном направлении. Ели в обоих случаях слышен писк, то диод пробит и его следует заменить .

Проверьте статор генератора . Он представляет собой металлический цилиндр, внутри которого особым образом уложена обмотка. Для проверки отсоедините вывода статора от диодного моста. Осмотрите состояние обмотки на предмет механических повреждений и подгорания. Переведите мультиметр в режим «измерения сопротивления». Проверьте обмотку на пробой . Для этого один контакт тестера прижмите к корпусу статора, а второй к одному из выводов обмотки. Если сопротивление стремиться к бесконечности, то она исправна. Показания менее 50 КОм предупреждают о скорой поломке генератора.

Проверьте ротор генератора. Он представляет собой металлический стержень, на который намотана обмотка возбуждения. На одном его конце находятся контактные кольца, по которым скользят щетки. После извлечения ротора, осмотрите состояние подшипников и

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.

Простые измерители емкости

Многие современные и некоторые не очень современные мультиметры имеют функцию измерения емкости. Если же такого мультиметра нет, а есть только прибор, которым можно измерять сопротивление и ток, то несложные приспособления к нему позволят проверить работоспособность и узнать емкость неполярных и даже полярных конденсаторов емкостью от единиц или десятков пикофарад до сотен и тысяч микрофарад. О таких приставках и рвссказывает автор публикуемой статьи.

Вначале упомяну так называемый метод баллистического гальванометра, или, как его называют в просторечии, метод отскока стрелки. Под отскоком понимают кратковременное отклонение стрелки. Этот метод вовсе не требует дополнительных приспособлений и позволяет грубо оценить параметры конденсатора, сравнивая его с заведомо исправным. Для этого мультиметр включают на предел измерения сопротивления и щупами дотрагиваются до выводов предварительно разряженного конденсатора (рис. 1). Ток зарядки вызовет кратковременное отклонение стрелки, тем большее, чем больше емкость конденсатора. Пробитый конденсатор имеет сопротивление, близкое к нулевому, а конденсатор с оборванным выводом не вызовет никакого отклонения стрелки омметра.

На пределе «Омы» удается проверять конденсаторы емкостью в тысячи микрофарад. При проверке оксидных конденсаторов надо соблюдать полярность, предварительно определив, на каком из выводов мультиметра присутствует плюсовое напряжение (полярность выводов мультиметра в режиме измерения сопротивлений может и не совпадать с полярностью в режиме измерения токов или напряжений). На пределе «кОм х 1» можно проверять конденсаторы емкостью в сотни микрофарад, на пределе «кОм х 10» — в десятки микрофарад, на пределе «кОм х 100» — в единицы микрофарад и, наконец, на пределе «кОм х 1000» или «МОм» — в доли микрофарады. Но конденсаторы емкостью в сотые доли микрофарады и менее дают слишком малое отклонение стрелки, поэтому судить об их параметpax становится трудно.

На рис. 2 приведена схема измерения емкости с помощью понижающего трансформатора и диодного моста. Так удается измерять емкости от тысячи пикофарад до единиц микрофарад. Отклонение стрелки прибора здесь стабильное, поэтому считывать показания легче. Ток в цепи миллиамперметра РА1 пропорционален напряжению вторичной обмотки трансформатора, частоте тока и емкости конденсатора. При частоте сети 50 Гц, а это наш бытовой стандарт, и вторичном напряжении трансформатора 16 В, ток через конденсатор емкостью 1000 пФ будет около 5 мкА, через 0,01 мкФ — 50 мкА, через 0,1 мкФ — 0,5 мА и через 1 мкФ — 5 мА. Калибровать или проверять показания также можно с помощью заведомо исправных конденсаторов известной емкости.

Резистор R1 служит для ограничения тока до значения 0,1 А в случае короткого замыкания измерительной цепи. Большой погрешности в показания на указанных пределах измерений этот резистор не вносит. Трансформатор понижающий, лучше малогабаритный, подобный тем, что используют в маломощных блоках питания (сетевых адаптерах). На вторичной обмотке он должен обеспечивать переменное напряжение 12…20 В.

Работает устройство следующим образом. Когда частота колебательного контура L1C2 в цепи коллектора транзистора VT1 оказывается близкой к частоте основного резонанса кварцевого резонатора ZQ1, возбудившийся генератор потребляет минимальный ток. Омметр, который питает устройство энергией, уменьшение тока будет воспринимать как увеличение измеряемого сопротивления. Таким образом, с помощью омметра удается контролировать процесс настройки контура в резонанс конденсатором переменной емкости (КПЕ) С2. Частота генератора определяется резонансной частотой кварцевого резонатора, а емкость и индуктивность колебательного контура при резонансе взаимосвязаны в соответствии с формулой Томсона : f = 1/2WLC. Изменяя индуктивность катушки контура, необходимо добиться, чтобы резонанс наблюдался при емкости КПЕ, близкой к максимальной. Контролируемые конденсаторы подключают параллельно КПЕ, при этом резонанс будет наблюдаться при другом положении ротора КПЕ. Его емкость уменьшится на величину искомой.

Функциональную схему омметра и особенности его подключения можно посмотреть в статье . Желательно выбрать предел, на котором омметр развивает ток короткого замыкания порядка 1 …2 мА, и определить полярность выходного напряжения. При неправильной полярности подключения омметра устройство не заработает, хотя и не выйдет из строя. Измерить напряжение холостого хода, ток короткого замыкания омметра и определить его полярность на различных пределах измерения сопротивления можно с помощью другого прибора. С помощью описанной приставки можно измерять индуктивность катушек в пределах приблизительно 17…500 мкГн. Это при использовании кварцевого резонатора на частоту 1 МГц и КПЕ емкостью 50…1500пФ. Катушку для этого устройства делают сменной и калибруют прибор, используя эталонные индуктивности. Можно также использовать приставку как кварцевый калибратор.

Вместо устройства по схеме рис. 3 можно предложить менее громоздкое, в том отношении, что не потребуются КПЕ, кварц и катушка. Его схема показана на рис. 4. Назову эту приставку «Преобразователь емкости в активное сопротивление с питанием от омметра». Она представляет собой двухкаскадный УПТ на транзисторах VT1 и VT2 разной структуры и непосредственной связью между каскадами. Измеряемый конденсатор Сх включают в цепь положительной обратной связи с выхода на вход УПТ. При этом возникает релаксационная генерация и транзисторы часть времени остаются закрытыми. Этот промежуток времени пропорционален емкости конденсатора.

Пульсации выходного тока фильтрует блокировочный конденсатор С1. Усредненный ток, потребляемый устройством, при увеличении емкости конденсатора Сх становится меньше, и омметр воспринимает это как увеличение сопротивления. Устройство уже начинает реагировать на конденсатор емкостью 10 пФ, а при емкости 0,01 мкФ его сопротивление становится большим (сотни килоом). Если сопротивление резистора R2 уменьшить до 100 кОм, то интервал измеряемых емкостей составит 100 пФ…0,1 мкФ. Начальное сопротивление устройства — около 0,8 кОм. Здесь следует отметить, что оно нелинейное и зависит от протекающего тока. Поэтому на разных пределах измерения и с разными приборами показания будут различаться, и для проведения измерений необходимо сравнивать искомые показания с показаниями, даваемыми образцовыми конденсаторами.

С. Коваленко, г. Кстово Нижегородской обл. Радио 07-05.
Литература:
1. Пилтакян А. Простейшие измерители L и С:
Сб.: «В помощь радиолюбителю», вып. 58, с.61—65. — М.: ДОСААФ, 1977.
2. Поляков В. Теория: Понемногу — обо всем.
Расчет колебательных контуров. — Радио, 2000, № 7, с. 55, 56.
3. Поляков В. Радиоприемник с питанием от… мультиметра. — Радио, 2004, № 8, с. 58.

В процессе эксплуатации внутри оксидных конденсаторов постоянно происходят электрохимические процессы, разрушающие место соединения вывода с обкладками. И из-за этого появляется переходное сопротивление, достигающее иногда десятков Ом. Токи Заряда и разряда вызывают нагрев этого места, что еще больше ускоряет процесс разрушения. Еще одной частой причиной выхода из строя электролитических конденсаторов является «высыхание», электролита. Чтоб уметь отбраковывать такие конденсаторы предлагаем радиолюбителям собрать эту несложную схему

Идентификация и проверка стабилитронов оказывается несколько сложнее чем проверка диодов, т. к для этого нужен источник напряжения, превышающий напряжение стабилизации.

С помощью этой самодельной приставки вы сможете одновременно наблюдать на экране однолучевого осциллографа сразу за восемью низкочастотными или импульсными процессами. Максимальная частота входных сигналов не должна превышать 1 МГц. По амплитуде сигналы должны не сильно отличаться, по крайней мере, не должно быть более 3-5-кратного отличия.

Устройство расчитано на проверку почти всех отечественных цифровых интегральных микросхем. Им можно проверить микросхемы серий К155, К158, К131, К133, К531, К533, К555, КР1531, КР1533, К176, К511, К561, К1109 и многие другие

Помимо измерения емкости, эту приставку можно использовать для измерения Uстаб у стабилитронов и проверки полупроводниковых приборов, транзисторов, диодов. Кроме того можно проверять высоковольтные конденсаторы на токи утечки, что весьма помогло мне при налаживание силового инвертора к одному медицинскому прибору

Эта приставка к частотомеру используется для оценки и измерения индуктивности в диапазоне от 0,2 мкГн до 4 Гн. А если из схемы исключить конденсатор С1 то при подключении на вход приставки катушки с конденсатором, на выходе будет резонансная частота. Кроме того, благодаря малому значению напряжения на контуре можно оценивать индуктивность катушки непосредственно в схеме, без демонтажа, я думаю многие ремонтники оценят эту возможность.

В интернете много разных схем цифровых термометров, но мы выбрали те которые отличается своей простотой, малым количеством радиоэлементов и надежностью, а пугаться того, что она собрана на микроконтроллере не стоит, т.к его очень легко запрограммировать.

Одну из схем самодельного индикатора температуры со светодиодным индикатором на датчике LM35 можно использовать для визуальной индикации плюсовых значений температуры внутри холодильника и двигателя автомобиля, а также воды в аквариуме или бассейне и т.п. Индикация выполнена на десяти обычных светодиодах подключенных к специализированной микросхеме LM3914 которая используется для включения индикаторов с линейной шкалой, и все внутренние сопротивления ее делителя обладают одинаковыми номиналами

Если перед вами встанет вопрос как измерить частоту вращения двигателя от стиральной машины. Мы подскажем простой ответ. Конечно можно собрать простой стробоскоп, но существует и более грамотная идея, например использованием датчика Холла

Две очень простые схемы часов на микроконтроллере PIC и AVR. Основа первой схемы микроконтроллер AVR Attiny2313, а второй PIC16F628A

Итак, хочу сегодня рассмотреть очередной проект на микроконтроллерах, но еще и очень полезный в ежедневных трудовых буднях радиолюбителя. Это цифровой вольтметр на микроконтроллере. Схема его была позаимствована из журнала радио за 2010 год и может быть с легкостью переделана под амперметр.

Эта конструкция описывает простой вольтметр, с индикатороми на двенадцати светодиодах. Данное измерительное устройство позволяет отображать измеряемое напряжение в диапазоне значений от 0 до 12 вольт с шагом в 1 вольт, причем погрешность в измерении очень низкая.

Рассмотрена схема измерителя индуктивности катушек и емкости конденсаторов, выполненная всего на пяти транзисторах и, несмотря на свою простоту и доступность, позволяет в большом диапазоне определять с приемлемой точностью емкость и индуктивность катушек. Имеется четыре поддиапазона для конденсаторов и целых пять поддиапазонов катушек.

Думаю большинству понятно, что звучание системы во многом определяется различным уровнем сигнала на ее отдельных участках. Контролируя эти места, мы можем оценить динамику работы различных функциональных узлов системы: получить косвенные данные о коэффициенте усиления, вносимых искажениях и т.п. Кроме того, результирующий сигнал просто не всегда можно прослушать, поэтому и, применяются различного рода индикаторы уровня.

В электронных конструкциях и системах встречаются неисправности, которые возникают достаточно редко и их очень сложно вычислить. Предлагаемое самодельное измерительное устройство используется для поиска возможных контактных проблем, а также дает возможность проверять состояние кабелей и отдельных жил в них.

Основой этой схемы является микроконтроллер AVR ATmega32. ЖК дисплей с разрешением 128 х 64 точек. Схема осциллографа на микроконтроллере предельно проста. Но есть один существенный минус — это достаточно низкая частота измеряемого сигнала, всего лишь 5 кГц.

Эта приставка здорово облегчит жизнь радиолюбителя, в случае если у него появится необходимость в намотке самодельной катушки индуктивности, или для определения неизвестных параметров катушки в какой либо аппаратуре.

Предлагаем вам повторить электронную часть схемы весов на микроконтроллере с тензодатчиком, прошивка и чертеж печатной платы к радиолюбительской разработке прилагаеться.

Самодельный измерительный тестер обладает следующими Функциональными возможностями: измерение частоты в диапазоне от 0.1 до 15000000 Гц с возможностью изменения времени измерения и отображением значение частоты и длительности на цифровом экране. Наличие опции генератора с возможностью регулировки частоты во всем диапазоне от 1-100 Гц и выводом результатов на дисплей. Наличие опции осциллограф с возможностью визуализации формы сигнала и измерения его амплитудного значения. Функция измерения емкости, сопротивления, а также напряжения в режиме осциллографа.

Простым методом измерения тока в электрической цепи является способ измерение падения напряжения на резисторе, соединенным последовательно с нагрузкой. Но при протекании тока через это сопротивление, на нем генерируется ненужная мощность в виде тепла, поэтому его необходимо выбрать минимально возможной величиной, что ощутимо усиливает полезный сигнал. Следует добавить, что рассмотренные ниже схемы позволяют отлично измерять не только постоянный, но и импульсный ток, правда, с некоторым искажением, определяемый полосой пропускания усилительных компонентов.

Устройство используется для измерения температуры и относительной влажности воздуха. В качестве первичного преобразователя взят датчик влажности и температуры DHT-11. Самодельный измерительный прибор можно использовать в складских и жилых помещениях для мониторинга температуры и влажности, при условии, что не требуется высокая точность результатов измерений.

В основном для измерения температуры применяются температурные датчики. Они имеют различные параметры, стоимость и формы исполнения. Но у них имеется один большой минус, ограничивающий практику их использования в некоторых местах с большой температурой среды объекта измерения с температурой выше +125 градусов по Цельсию. В этих случаях намного выгоднее использовать термопары.

Прибор измерения емкости конденсатора » Паятель.Ру

Этот прибор позволяет измерять емкости в пределах от 1 пф до 100 мкф с точностью 2,5-0,3% (в зависимости от точности стрелочного индикатора). Такие высокие характеристики достигнуты только благодаря точной компенсации собственной емкости входного устройстве и его соединительных кабелей при помощи метода синхронного детектирования. Прибор имеет четыре основных предела измерение 100пф, 1000 пф, 0.01 мкф, 0.1 мкф и дополнительный множитель Х1000, который,соответственно расширяет верхний предел измерения до 100 мкф.

Кроме того, для измерения емкостей полярных конденсаторов, обратносмещенных р-n переходов и варикапов предусмотрен режим поляризация. Отображение результата измерения производится на шкале стрелочного приборного индикатора на 100 мка (микроамперметра) типа М24 с большой широкой шкалой. Переградуировка микроамперметра не требуется, шкала линейная, и это позволяет отсчитывать показания непосредственно, добавляя соответствующий множитель.

Увеличить точность отсчета и удобство можно, если вместо микроамперметра с резистором R27 подключить вход цифрового мультиметра.

Микросхемы DA1, DA2 и DA5 образуют функциональный генератор, формирующий на выходе интегратора (на DA2) напряжение треугольной формы с частотой, в зависимости от положения переключателя S2 (устанавливает нужный множитель) — 1кгц или 1 гц.

При испытании полярных элементов при помощи переключателя SA1 (включение режима поляризации в верхнем по схеме положении), при этом уровень выходного сигнала генератора смещается примерно на 2В.

Остальные элементы прибора образуют измерительный усилитель и синхронный детектор. Напряжение на вход измерителя поступает от генератора через измеряемую емкость. В результате дифференцирования напряжение не выходе операционного усилителя DA3 получает прямоугольную форму, с амплитудой, пропорциональной измеряемой емкости «Сх».

Это напряжение поступает на левое плечо синхронного детектора, на ключ на транзисторе VT1, а через инвертор на DA4 на его правое плечо — ключ на транзисторе VT2. Управляет работой ключей прямоугольное напряжение, поступающее с компаратора функционального генератор (ОУ DA1). На затвор VT1 оно поступает через развязывающий диод VD1, а на затвор VT2 через инвертор на DA6.

Нужный диапазон измерения (коэффициент усиления DA3) устанавливают изменением глубины ООС DA3 при помощи переключателя SA3.
Собственную емкость входного устройства и соединительных кабелей компенсируют нейтрализующим током, поступающим через конденсатор С6 на вход измерительного усилителя. Для этого при помощи подстроечного резистора R11 устанавливают близкое к нулю напряжение на микроамперметре при отсутствии измеряемой емкости.

Полное отсутствие напряжения на микроамперметре при отсутствии измеряемой емкости устанавливают в несколько этапов (методом последовательных приближений) подстройкой R11 и R20. R20 совместно с конденсаторам С5 компенсирует собственную емкость измерительного усилителя.

Симметрию полуволн на выходе генератора устанавливают подстройкой R8. R25 установите в среднее положение. В последнюю очередь, установив переключатели SA2 и SA3 в верхнее по схеме положение, производят калибровку прибора при помощи резистора R5, подключив к измерительному входу образцовый конденсатор на 100 пф (желательно как можно более высокого класса точности), при этом напряжение между общим проводом и движком резистора R25 должно быть 1В. Затем откалибруйте микроамперметр подстройкой R27, так, чтобы при этом его стрелка установилась на последнее деление шкалы (100 мкА).

При необходимости точного подбора идентичных диодов (что бывает нужно при конструировании балансных смесителей связной аппаратуры) к выходу синхронного детектора (движку резисторе R25) желательно подключить осциллограф. При этом можно изменяя напряжение смещения резисторами R1 и R2 сравнить вольт-фарадные характеристики диодов.

Для питания прибора необходимо использовать двухполярный (+-9В) стабилизированный источник питания. Вместо операционных усилителей 544УД2 (DA1-DA4) можно использовать К544УД2 или К574УД1, К544УД1, К140УД8. ОУ К140УД7 можно заменить на К140УД6 или К140УД608, К140УД708.

Все диоды могут быть КД503, КД521, КД522, транзисторы КП303 с любым буквенным индексом, но с одинаковым.

Для выявления частичного пробоя или обрыва конденсатора единственным возможным способом является измерение его емкости. При производстве конденсаторных установок в зависимости от номинальной мощности могут использоваться однофазные или трехфазные конденсаторы. Измерение емкости каждого конденсатора в конденсаторной установке имеющей напряжение выше 1000 В является обязательным условием.

Измеритель емкости конденсатора (микрофарадометр)

Схемы для измерений

Приборы, у которых отсчет измеряемой емкости конденсатора производится по шкале стрелочного измерителя, называют фарадометрами или микрофарадометрами. Конденсаторный микрофарадометр, описанный ниже, отличается широким диапазоном измеряемых емкостей, простотой схемы и налаживания.

 

Принцип действия микрофарадометра основан на измерении среднего значения силы разрядного тока измеряемого конденсатора, периодически перезаряжаемого с частотой F. На рис. 1 приведена упрощенная схема измерительной части прибора, питаемого импульсным напряжением прямоугольной формы, поступающим от генератора импульсов Г. При наличии напряжения

Рис. 1. Упрощенная схема измерительной части прибора

U_имп на выходе генератора через диод  Д1 происходит быстрый заряд конденсатора С_х. Параметры схемы выбираются таким образом, что время заряда конденсатора значительно меньше длительности импульса t_и, поэтому конденсатор С_х успевает зарядиться полностью до напряжения U_имп еще до окончания действия последнего. В интервале времени t_и между импульсами конденсатор разряжается через внутреннее сопротивление генератора R_г и микроамперметр μА1, измеряющий среднее значение силы разрядного тока. Постоянная времени разрядной цепи конденсатора С_х значительно меньше времени паузы t_п, поэтому конденсатор практически полностью успевает разрядиться за время перерыва между импульсами, частота которых

Таким образом, в установившемся режиме количество электричества, накопленное конденсатором С_х за один период и отдаваемое им при разряде, Q = С_хU_имп. При частоте следования импульсов F среднее значение силы тока, проходящего через микроамперметр при периодических разрядах конденсатора С_х, равно:

I_и = QF = С_хU_имп • F, откуда

Из полученной формулы следует, что измеряемая емкость конденсатора С_х пропорциональна силе разрядного тока и, следовательно, при стабильных значениях U_имп и F стрелочный измеритель μА1 можно снабдить равномерной шкалой, проградуированной в значениях С_х (практически используют имеющуюся линейную шкалу микроамперметра магнитоэлектрической системы).

На рис. 2 приведена принципиальная схема микрофарадометра, который позволяет измерять емкости конденсаторов примерно от 5 до 100 000 пФ на шкалах: 0—100; 0—1000; 0—10 000 и 0—100 000 пФ. Отсчет величины измеряемой емкости производится непосредственно по имеющейся шкале микроамперметра, что позволяет быстро и достаточно точно производить измерение. В качестве источника питания микрофарадомет-ра используется аккумулятор 7Д-0,1 или батарея «Крона». На шкале 0—100 пФ ток значительно меньше и сила его не превышает 4 мА. Погрешность измерения не более 5—7% от верхнего предела шкалы.

Заряд конденсатора С_х осуществляется прямоугольными импульсами напряжения, создаваемыми несим-

метричным мультивибратором, смонтированным на транзисторах T1, Т2 с различной проводимостью. Мультивибратор генерирует периодическую последовательность прямоугольных импульсов напряжения с большой скважностью. Скачкообразное изменение частоты по-

Рис. 2. Принципиальная схема микрофарадометра

вторения импульсов производится секцией В1а переключателя В1, включающего в цепь положительной обратной связи один из конденсаторов С1—С4 плавное — переменным резистором R3. Этим же переключателем производится переход с одного предела измерения на другой.

Прямоугольные импульсы напряжения, выделяемые на резисторе R1, через контакты 1—2 кнопки В2 и диод Д1 заряжают один из образцовых конденсаторов С5— С8 или измеряемый конденсатор С_х (при нажатой кнопке В2). В промежутках между импульсами один из указанных конденсаторов (в зависимости от предела измерения и положения кнопки В2) разряжается через резисторы R1, R5 и микроамперметр μА1. Диод Д1 на показания микроамперметра не влияет, так как его обратное сопротивление значительно больше сопротивления цепи измерителя (R_п + R5). Конденсаторы С5—С8 предназначены для калибровки прибора и должны быть подобраны возможно точнее, с отклонением от номинала не более чем на ±2%.

В конструкции применены малогабаритные резисторы ВС = 0,125, конденсаторы КСО, СГМ, КБГИ. Пере

Рис. 3. Передняя панель прибора

менный резистор R3 типа СП-1. Переключатель В1 галетного типа на 4 положения и 2 направления. Микроамперметр — магнитоэлектрической системы на 50 мкА.

Один из вариантов расположения органов управления на передней панели приведен на рис. 3. Габариты конструкции определяются размерами микроамперметра и переключателя В1 и поэтому не приводятся. В случае необходимости прибор можно питать от сети переменного тока с помощью стабилизированного выпрямителя, обеспечивающего на выходе напряжение 9 В при силе тока нагрузки не менее 10 мА. Выпрямитель в этом случае целесообразно расположить в корпусе прибора.

Шкала измерителя емкости, как уже указывалось, практически линейна, поэтому нет необходимости наносить на имеющуюся шкалу микроамперметра специальные метки между нулем и последним делением. Шкала

микроамперметра, имеющая, например, оцифрованные отметки 0, 20, 40… 1000 мкА, верна на любом пределе измерения емкости конденсаторов. Изменяется только цена деления. Так на пределах 0—100; 0—1000; 0—10 000 и 0—100 000 показания микроамперметра надо соответственно умножать на 1; 10; 10² и 10³. Если шкала микроамперметра имеет всего 50 делений, то показания микроамперметра, в зависимости от указанных пределов измерения надо умножать на 2; 2 •10; 2 •10²; 2 • 10³

Налаживание прибора обычно каких-либо затруднений не вызывает, если он собран из заведомо исправных деталей и при монтаже не допущено ошибок. О работе мультивибратора можно судить по шкале микроамперметра, показания которого должны изменяться при изменении положения движка переменного резистора R3 на любом из четырех пределов измерения.

Установив переключатель В1 в положение 1 (шкала 0—100 пФ), переменным резистором R3 добиваются отклонения стрелки микроамперметра на всю шкалу. Если этого получить не удается, движок резистора R3 устанавливают в среднее положение и подбирают величину емкости конденсатора С1. Более точно стрелку на конец шкалы устанавливают резистором R3. После этого переключатель В1 переводят в положение 2 (шкала 0—1000 пФ) и, не трогая резистор R3, подбирают емкость конденсатора С2 так, чтобы стрелка микроамперметра находилась вблизи конца шкалы. Аналогично уточняют значение емкости конденсаторов СЗ и С4 в положениях 3 и 4 переключателя В1 (на шкалах 0—10 000 и 0—100 000 пФ).

На этом налаживание прибора заканчивается. Порядок измерения емкости конденсаторов следующий. Подключив конденсатор С_х к гнездам Гн1, выключателем В3 включают прибор и переключателем В1 устанавливают нужный предел измерения. Затем резистором R3 стрелку микроамперметра устанавливают на последнее деление шкалы и, нажимая кнопку В2, производят отсчет измеряемой емкости по шкале с учетом цены ее деления. Если при нажатой кнопке стрелка микроамперметра зашкаливает, переключатель В1 переводят на более высокий предел измерения и повторяют измерения. Если же стрелка устанавливается в самом начале

шкалы, переключатель переводят на более низкий предел измерения.

В заключение укажем, что минимальное значение емкости, измеряемой на шкале 0—100 пФ, зависит от начальной емкости между гнездами Гн1, которую при монтаже следует свести к минимуму. Перед подключением конденсатора к прибору следует убедиться в отсутствии в нем пробоя, так как последний может привести к повреждению микроамперметра и диода. Если порядок измеряемой емкости неизвестен, процесс измерения следует начинать с наиболее высокого предела измерения (0—100 000 пФ).

При желании повысить точность измерения можно увеличить число пределов (шкал). Для этого надо использовать переключатель В1 с большим числом положений (равным числу пределов), установить новые образцовые конденсаторы, емкости которых должны соответствовать верхнему значению выбранных пределов измерения, а также подобрать номиналы конденсаторов (вместо C1—С4), определяющих частоту следования импульсов напряжения мультивибратора.

 С. Матлии

 

единица измерения, как измерить мультиметром

Ёмкость — это мера способности конденсатора накапливать заряды. Ёмкость измеряется в фарадах, по имени почетного члена Петербургского университета английского физика Майкла Фарадея.

Что такое емкость?

Если удалить одиночный электропроводник бесконечно далеко, исключить влияние заряженных тел друг на друга, то потенциал удаленного проводника станет пропорционален заряду. Но у отличающихся по размеру проводников потенциалы не совпадают.

Единицей емкости конденсатора в СИ является фарад. Коэффициент пропорциональности обозначают буквой С — это емкость, на которую влияет размер и внешняя структура проводника. Материал, фазовое состояние вещества электрода роли не играют — заряды распределяются на поверхности. Поэтому в международных правилах СГС ёмкость измеряется не в фарадах, а в сантиметрах.

Уединенный шар радиусом 9 млн км (1400 радиусов Земли) содержит 1 фарад. Отдельный проводящий элемент удерживает заряды в недостаточных для применения в технике количествах. По технологиям XXI в. создается ёмкость конденсаторов с единицами измерений выше 1 фарада.

Накапливать требуемое для работы электронных схем количество электричества способна структура из минимум 2 электродов и разделяющего диэлектрика. В такой конструкции положительные и отрицательные частицы взаимно притягиваются и сами себя держат. Диэлектрик между электронно-позитронной парой не допускает аннигиляции. Подобное состояние зарядов называется связанным.

Раньше для измерения электрических величин применяли громоздкое оборудование, не отличающееся точностью. Теперь, как измерить ёмкость тестером, знает даже начинающий радиолюбитель.

Маркировка на конденсаторах

Знать характеристики электронных приборов требуется для точной и безопасной работы.

Определение ёмкости конденсатора включает измерение величины приборами и чтение маркировки на корпусе. Обозначенные значения и полученные при измерениях отличаются. Это вызвано несовершенством производственных технологий и эксплуатационным разбросом параметров (износ, влияние температур).

На корпусе указана номинальная емкость и параметры допустимых отклонений. В бытовых устройствах используют приборы с отклонением до 20%. В космической отрасли, военном оборудовании и в автоматике опасных объектов разрешают разброс характеристик в 5-10%. Рабочие схемы не содержат значений допусков.

Номинальная емкость кодируется по стандартам IEC — Международной электротехнической комиссии, которая объединяет национальные организации по стандартам 60 стран.

Стандарт IEC использует обозначения:

1. Кодировка из 3 цифр. 2 знака в начале — количество пФ, третий — число нулей, 9 в конце — номинал меньше 10 пФ, 0 спереди — не больше 1 пФ. Код 689 — 6,8 пФ, 152 — 1500 пФ, 333 — 33000 пФ или 33 нФ, или 0,033 мкФ. Для облегчения чтения десятичная запятая в коде заменяется буквой «R». R8=0,8 пФ, 2R5 — 2,5 пФ.
2. 4 цифры в маркировке. Последняя — число нулей. 3 первых — величина в пФ. 3353 — 335000 пФ, 335 нФ или 0,335 мкФ.
3. Использование букв в коде. Буква µ — мкФ, n — нанофарад, p — пФ. 34p5 — 34,5 пФ, 1µ5 — 1,5 мкФ.
4. Планерные керамические изделия кодируют буквами A-Z в 2 регистрах и цифрой, обозначающей степень числа 10. K3 — 2400 пФ.
5. Электролитические SMD приборы маркируются 2 способами: цифры — номинальная емкость в пФ и рядом или во 2 строчке при наличии места — значение номинального напряжения; буква, кодирующая напряжение и рядом 3 цифры, 2 определяют емкость, а последняя — количество нулей. А205 значит 10 В и 2 мкФ.
6. Изделия для поверхностного монтажа маркируются кодом из букв и чисел: СА7 — 10 мкФ и 16 В.
7. Кодировки — цветом корпуса.

Маркировка IEC, национальные обозначения и кодировки брендов делают запоминание кодов бессмысленным. Разработчикам аппаратуры и мастерам-ремонтникам требуются справочные источники.

Вычисление с помощью формул

Вычисление номинальной емкости элемента требуется в 2 случаях:

1. Конструкторы электронной аппаратуры рассчитывают параметр при создании схем.
2. Мастера при отсутствии конденсаторов подходящей мощности и емкости используют расчет элемента для подбора из доступных деталей.

RC цепи рассчитывают с применением величины импеданса — комплексного сопротивления (Z). Rа — потери тока на нагревание участников цепи. Ri и Rе — учитывают влияние индуктивности и ёмкости элементов. На выводах резистора в RC цепи напряжение Uр обратно пропорционально Z.

Тепловое сопротивление увеличивает потенциал на нагрузке, а реактивное уменьшает. Работа конденсатора на частотах выше резонансных, когда растет реактивная составляющая комплексного сопротивления, приводит к потерям напряжения.

Частота резонанса обратно пропорциональна способности накапливать заряд. Из формулы для определения Fр вычисляют, какие значения Ск (емкости конденсатора) требуются для работы цепи.

Для расчета импульсных схем используют постоянную времени цепи, определяющую воздействие RC на структуру импульса. Если знают сопротивление цепи и время заряда конденсатора, по формуле постоянной времени вычисляют емкость. На истинность результата влияет человеческий фактор.

Мастера используют параллельные и последовательные соединения конденсаторов. Формулы расчета обратны формулам для резисторов.

Последовательное соединение делает емкость меньше меньшей в соединении элементов, параллельная схема суммирует величины.

Как измерить ёмкость конденсатора мультиметром?

Измеряя параметры, конденсатор предварительно разряжают, замкнув выводы между собой отверткой с изоляцией на ручке. Если этого не сделать, маломощный мультиметр выйдет из строя.

Ответ на вопрос, как проверить емкость конденсатора мультиметром с режимом «Сх» такой:

1. Включить режим «Сх» и подобрать предел замера — 2000 пФ — 20 мкФ в стандартном приборе;
2. Вставить конденсатор в гнезда в приборе или приложить щупы к выводам конденсатора и посмотреть значение на шкале прибора.

Амперовольтметром или мультиметром определяют наличие внутри корпуса короткого замыкания или обрыва.

Полярный конденсатор включают в цепь прибора с учетом направления тока. Электроды изделия производители маркируют. Конденсатор, рассчитанный для напряжения 1-3 В, при обратном токе выше нормы выйдет из строя.

Перед тем как измерить характеристики, полярный электролитический конденсатор выпаивают из платы. Включают мультиметр в режим измерения сопротивления или проверки полупроводников. Прикладывают щупы к электродам полярного конденсатора — плюс к плюсу, минус к минусу. Исправная емкость покажет плавный рост сопротивления. По мере заряда ток уменьшается, ЭДС растет и достигает напряжения источника питания.

Обрыв в конденсаторе будет выглядеть на мультиметре как бесконечное сопротивление. Прибор не отреагирует или стрелка на аналоговом экземпляре едва шевельнется.

При пробое элемента измеряемый параметр не соответствует номинальному значению в меньшую сторону, пропорционально величине пробоя.

Если задаться вопросом, как измерить мультиметром комплексное или эквивалентное последовательное сопротивление (ESR конденсатора), то без приставки сделать это проблематично. Реактивные свойства конденсатор проявляет при высокочастотном токе.

Прочие способы измерения

Измеритель емкости конденсаторов своими руками собирают по схемам импульсных устройств. Последовательности RC цепей с переменными резисторами создают на выходе изделия серии сигналов со ступенчатым изменением частоты. Для наладки устройства используют мультиметр, с которым будет применяться приставка.

Набор проверенных конденсаторов поочередно подключают к конструкции и настраивают точность работы в каждом поддиапазоне.

Измеритель ёмкости полярных электролитических элементов своими руками схематически реализуется и настраивается, как часть приставки без колебательного контура. На выходе вместо импульсного — постоянное напряжение.

В цифровых измерителях ёмкости источник питания — высокостабильный. «Плавающие» параметры элементов, из которых собирается схема, дадут неприемлемую для точности измерений погрешность.

На логических элементах создаются источники переменного импульсного тока для замеров ESR.

Недорогие приборы для измерения емкости конденсатора, типа мостовых RLC устройств с дополнительной функцией проверки SMD сопротивлений, сетевой зарядкой и жидкокристаллическим дисплеем, сами размером с палец. Выполняют функции профессионального метрологического комплекса. Способны выступать в роли измерителя емкости электролитических конденсаторов, как полярных, так и переменных.

10 лучших измерителей емкости

Измерители емкости

А обычно используются для определения емкости дискретных конденсаторов. На рынке можно найти как автономные блоки, так и блоки, интегрированные с другими измерительными устройствами, такими как мультиметр.

Посмотрите на эти 10 лучших измерителей емкости, которые вы можете купить прямо сейчас!

Измерители емкости Elike ($ 15,99)

Кредиты изображений: Amazon

Это тестер емкости Elike с девятью диапазонами измерения от 200 пФ до 20 мФ.Устройство имеет возможность сохранять измеренные значения и функцию подсветки для помощи в темных местах. Резиновая прокладка защищает от падений и ударов, а подставка позволяет использовать наушники без помощи рук.

Технические характеристики от производителя:

1. Точность: 200 пФ / 2 нФ / 20 нФ / 200 нФ / 2 мкФ / 20 мкФ / 200 мкФ / ± 0,6% показаний + 2-2000 мкФ ± 1,2% показаний + 2-20 мФ ± 2,5% показаний +3
2. Макс. Дисплей: 1999 цифр
3. Защита : Предохранитель 0,1 А
4. Размер счетчика: 5.8 * 2,8 * 1,4 дюйма / 147 * 70 * 35 мм

Доступно здесь.

Прецизионные измерители емкости B&K (85,00 $)

Кредиты изображений: Amazon

Это точный и высокоточный измеритель малой емкости от B&K. Устройство имеет прямое подключение к тестовым гнездам и гнездам для тестовых проводов. Также предусмотрена ручка регулировки нуля для «обнуления» емкости измерительного провода. Гнезда для проверки конденсаторов защищены плавкими предохранителями, технические характеристики которых приведены ниже.

Технические характеристики производителя:

1. Диапазон (лучшее разрешение): 200 пФ (0.1 пФ), 2 нФ (1 пФ), 20 нФ (10 пФ), 200 нФ (100 пФ), 2 мкФ (1 нФ), 20 мкФ (10 нФ), 200 мкФ (100 нФ), 2000 мкФ (1 мкФ), 20 мФ (10 мкФ).
2. Точность: +/- (0,5% показания + 1 цифра + 0,5 пФ)

«Превосходный прибор для электронщиков или продвинутых любителей. Имеет слегка утопленные тестовые слоты, куда вы можете подключить большинство конденсаторов после снятия с печатной платы. Также в комплекте пара коротких зажимов типа «крокодил» и измерительные провода ». — Обзор клиентов Amazon.

Доступно здесь.

Измерители емкости Elenco (44,95 $)

Кредиты изображений: Amazon

Это цифровой измеритель емкости Elenco, который измеряет конденсаторы от 0,1 пФ до 20 000 мкФ. Он имеет ЖК-дисплей размером 3 1/2 дюйма с индикатором единиц измерения и нулевой контроль для компенсации измерительных проводов. Он поставляется с банановым разъемом и специальным разъемом для подключения, а также тестовыми проводами. Поставляется с аккумулятором и имеет наклонную подставку.

«Я не получил некоторых отрицательных отзывов по этой цене. Вы ожидаете увидеть качество конструкции Fluke? Этот измеритель емкости отлично подходит для рабочего стола! Он делает именно то, что рекламируется, и достаточно прочен для регулярного использования электроники во всех отношениях.И это ОЧЕНЬ точно. Я тестировал его почти во всех диапазонах, используя конденсаторы лабораторного класса с «известным значением» и высокой точностью, и он показал точность. Отличный измеритель — для дома или рабочего места в магазине он идеально подходит для того, что должен делать »- Обзор клиентов Amazon.

Доступно здесь.

Измерители емкости Uxcell ($ 12,99)

Кредиты изображений: Amazon

Это цифровой мультиметр Uxcell со встроенными функциями для измерения таких величин, как напряжение, ток, сопротивление и емкость.Это устройство было специально разработано для поиска и устранения неисправностей в различных бытовых приложениях и лабораторных проектах. Он имеет возможность автоматического отключения питания и функцию удержания данных, а также ЖК-дисплей с подсветкой. Он поставляется с 42-жильным измерительным проводом из медных проводов (20 А) и может измерять сопротивление, целостность цепи, диод, переменное напряжение, постоянное напряжение, постоянный ток / hFE / тест емкости.

«В настоящее время я оцениваю один из них, который я купил на 2bay, примерно на четыре доллара больше, чем я ожидаю получить от продавца через покупку Amazon позже на этой неделе. Обожаю этот метр. Фактически, он очень выгодно отличается по сравнению с моим Fluke 179 для моего использования (создание лабораторных приспособлений для ЭЭГ), единственное место, где Fluke превосходит его, — это точность измерения тока при оценке токов постоянного тока на нижнем уровне, где дает Fluke. Разрешение 01 мА (10 мкА). Он намного лучше, чем более дешевые Flukes (-15, 17 и т. Д.), И имеет гораздо больше функций, которые работают за одну десятую стоимости. Я заказал второй из-за этого. На мой взгляд, это лучший мультиметр стоимостью менее 120 долларов, которым я когда-либо пользовался, и настоятельно рекомендую его.»- Обзор клиентов Amazon.

Доступно здесь.

Измеритель емкости Newcason (17,90 $)

Кредиты изображений: Amazon

Этот прибор от Newcason’s представляет собой измеритель емкости с большим ЖК-дисплеем. Он питается от съемной батареи и имеет диапазон емкости 200 пФ ± 2%, 2000 пФ, 20 нФ, 200 нФ, 2 мкФ, 20 мкФ, 200 мкФ, 2000 мкФ и 20 мФ. Он поставляется с 2 пробниками и имеет встроенную подставку для просмотра без помощи рук.

«Несмотря на то, что этот тестер имеет несколько функций, я купил его только для одной — для проверки конденсаторов.Когда я получил его, я проверил его на трех разных конденсаторах, двух конденсаторах разного размера и одном плохом; плохой давал нулевое показание, а два других отображали свои точные числа УФ! Это избавит меня от многих догадок относительно блоков HVAC, поскольку это обычно самая распространенная ошибка ». — Обзор клиентов Amazon.

Доступно здесь.

Измеритель емкости Excelvan (28,99 $)

Кредиты изображений: Amazon

Этот прибор от Excelvan представляет собой цифровой измеритель емкости с автоматическим выбором диапазона и диапазоном измерения от 0.От 01 пФ до 470 мФ. Это устройство имеет матричный ЖК-дисплей и может использовать micro-USB в качестве внешнего источника питания.

Технические характеристики производителя:

1. Точность: до 1%
2. Высокое разрешение: 5 цифр
3. Измерительное напряжение: <0,8 В
4. Напряжение зажима: ~ 1,25 В (открытое напряжение)
5. Батарея 2 батарейки AA 1,5 В (не входят в комплект)
6. Внешняя Питание: 5 В micro USB
7. Рабочий ток: 0,02 А
8. Срок службы батареи:> 80 часов

«Я получил одновременно измеритель емкости Jingyan и измеритель ESR за 80 долларов. Оба являются отличными продуктами, которые я использую для обслуживания своего ЖК-телевизора, который вышел из строя. Я инженер-электрик на пенсии и вижу реальную ценность в обоих этих продуктах. Я провел обширное веб-исследование, чтобы увидеть, что есть в наличии, и это показалось мне лучшим вложением денег. Через какое-то время я ими воспользуюсь, обновлю этот обзор. Они очень просты в использовании и даже имеют отключаемый ЖК-дисплей с подсветкой. Я очень впечатлен этим продуктом. Я совершенно не связан с этим производителем ». — Обзор клиентов Amazon.

Доступно здесь.

Измеритель емкости UNI-T (32,22 доллара США)

Кредиты изображений: Amazon

Это токоизмерительные клещи с измерителем емкости; сверхпортативный и продвинутый инструмент для электриков, любителей и лабораторных инженеров. Он способен измерять фактический среднеквадратичный отклик для переменного тока и может измерять до 100 А с разрешением 1 мА. Он также может измерять сопротивление, диод, проверку целостности, а также функции емкости. Вы можете измерять бесконтактное напряжение с помощью светодиодной индикации и имеет подсветку дисплея для помощи в темных областях.Вы можете хранить данные, а также находить минимальные / максимальные значения и т. Д.

Технические характеристики производителя:

1. Переменный ток (A) 2A / 20A / 100A (± 2,5% + 5)
2. Постоянный ток (A) 2A / 20A / 100A (± 2% + 3)
3. Напряжение переменного тока (В) 2V / 20V 200V / 600V (1,0% + 3)
4. Напряжение постоянного тока (В) 200 мВ / 2 В / 20 В 200 В / 600 В (± 0,7% + 3)
5. Сопротивление (?) 200 Ом / 2 кОм / 20 кОм / 200 кОм / 2 МОм / 20 МОм? (± 1,0% + 2)
6. Емкость (F) 2 нФ / 20 нФ / 200 нФ / 2 мкФ / 20 мкФ / 200 мкФ / 2 мФ / 20 мФ (± 4% + 5)

«Этот измеритель не должен быть возможно.Он меньше, точнее и дешевле, чем любой другой купленный мною счетчик. Мой типичный карманный измеритель на каждый день — это карманный мультиметр Amprobe PM55A. Мой прибор для измерения в сумке с инструментами — Fluke T5-600, а мой «Позвольте мне дважды проверить это с помощью моего лучшего измерителя» — это токоизмерительные клещи Klein Tools CL2300 600A TRMS AC / DC. Все это шумомеры, но этот крошечный корпус сочетает в себе возможность измерения емкости, целостности цепи / Ом, показаний зажима усилителя с точностью до третьего десятичного знака, показаний напряжения и бесконтактного обнаружения напряжения с экраном с подсветкой.Все это и кое-что бесценное, что умещается в моем кармане! » — Обзор клиентов Amazon.

Доступно здесь.

Измеритель емкости Honeytek ($ 16,07)

Кредиты изображений: Amazon

Это тестер емкости Honeytek с 9 диапазонами измерения от 200 пФ до 20 мФ. Устройство имеет ЖК-подсветку и может автоматически разряжать конденсаторы до 1000 В. Схема LSI обеспечивает высокую надежность и долговечность наряду с защитой от перегрузки входа. Вы узнаете, когда схема выходит за пределы диапазона, и вы также можете удерживать измеренные значения.

«Тестер конденсаторов Honeytech A6013L работал так, как было заявлено. Я использовал его для измерения конденсаторов, используемых в старых радиоприемниках, которые не имели маркировки (встроены в трансформаторы ПЧ). Он также будет измерять любой конденсатор для сравнения с его отмеченным значением. У меня есть комплект Heath IB-2A Impedance Bridge, который я также могу использовать для измерения конденсаторов и катушек индуктивности. Он обеспечивает двойную проверку значений конденсаторов. Оба прибора согласовывают измерения. Лучшее в Honeytech A6013L — это то, что он такой маленький и портативный, в то время как Heathkit большой и требует питания переменного тока.Я бы порекомендовал этот продукт всем, кому нужно часто измерять конденсаторы в любых условиях ». — Обзор клиентов Amazon.

Доступно здесь.

Измеритель емкости Fluke (139,11 долл. США)

Кредиты изображений: Amazon

Этот прибор от Fluke представляет собой невероятно точный цифровой мультиметр, позволяющий просматривать измерения истинных среднеквадратичных значений также для нелинейных нагрузок. Он имеет яркий большой светодиод с подсветкой и может проверять частоту и тесты диодов ваших цепей. Вы можете измерять истинные среднеквадратичные значения напряжения и тока с разрешением 600 отсчетов, непрерывностью и емкостью, что делает его идеальным для быстрой проверки и использования в полевых условиях.Компактный эргономичный дизайн.

«Я тоже заменил несколько старых счетчиков Craftsman на этот. Несколько лет назад мне следовало выбрать Fluke: точный, простой и «делает все», включая измерение емкости. Кроме того, диапазон мА постоянного тока может работать в диапазоне от 200 мА до 1 А, в то время как большинство из них не могут обрабатывать более 200 мА, что является диапазоном, который мне нужен. Это тот, которым нужно владеть.

Обновление за июль 2016 года: этот счетчик все еще работает. Я несколько раз перегорал (большой) предохранитель из-за (глупого) поворота шкалы с датчиками, подключенными к напряжению.Но через восемь лет он продолжал работать и работал отлично. Никогда еще более дешевый счетчик не делал этого ». — Обзор клиентов Amazon.

Доступно здесь.

Измеритель емкости Mastech ($ 23,79)

Кредиты изображений: Amazon

Это автоматический / ручной цифровой мультиметр Mastech с множеством приятных функций, таких как звуковая и световая сигнализация для разъемов и ЖК-экран с подсветкой. Этот счетчик питается от трех батареек AAA. Аксессуары включают измерительные провода и руководство пользователя. Вы также можете получить светодиодные / звуковые предупреждения, когда для настройки переключателя функций используются неправильные банановые гнезда.Выгодная покупка!

«В целом это отличный аппарат для этой ценовой категории. Он имеет все функции, необходимые для повседневного использования. Описание мультиметра можно найти в Интернете. Вот некоторые особенности: В любом диапазоне два используемых терминала подсвечиваются красными светодиодами (см. Фото). Светодиод гаснет, когда провод вставлен в терминал. Если провод вставлен в неправильную клемму для этого диапазона, правильная клемма мигает и издает звуковой сигнал. Автоматический диапазон; ручной выбор диапазона кнопкой.Обширный набор полей, в том числе 400,0 мВ и 400,0 мкА. Относительные измерения и отображение сохраняются. Белая подсветка (5 секунд). Восстанавливаемый предохранитель для диапазонов тока (невозвратный для диапазона 10 А). Отображение данных обновляется 3 раза в секунду.

Несовершенство: Низкая точность измерения частоты: 2%. В соответствии с инструкцией, в упаковке должна находиться «Специальная многофункциональная розетка» (требуется для измерения hFE). В моей посылке такого устройства не было. »- Обзор клиентов Amazon.

Доступно здесь.

Мы будем признательны за ваш ценный отзыв в разделе комментариев ниже.

Похожие сообщения:

10 Лучшая электроизоляционная лента

▷ Как пользоваться измерителем емкости?

В прошлый раз Насир рассказывал нам об измерении тока амперметрами, сегодня статья про емкостной измеритель…

Что такое конденсатор?

Конденсатор — это двухполюсное устройство накопления заряда, которое накапливает электрический заряд между двумя проводящими пластинами, разделенными сопротивлением.Это основное введение в конденсатор, которое кратчайшим образом описывает его работу. Прежде чем углубляться в подробности измерителя емкости, необходимо знать о функционировании и работе конденсатора.

Конденсатор

накапливает энергию, но он не так эффективен, как другие устройства накопления энергии, такие как батареи и т. Д. Основная причина этого заключается в том, что он довольно быстро разряжается, и это одна из причин, по которой он весьма полезен в приложениях, где требуется быстрая энергия.

Что такое измеритель емкости?

Способность конденсатора накапливать электрические заряды известна как его емкость, и именно для этого используется измеритель емкости. Измеритель емкости используется для измерения емкости конденсатора. Он измеряет скорость накопления заряда и возвращает значение емкости в цифровом виде, обычно, но не всегда.

Также доступны аналоговые измерители емкости, которые показывают показания в виде стрелки, движущейся по шкале, но они довольно старые и неточные.В настоящее время широко используются цифровые измерители емкости, поскольку они просты в обращении и считываются, а также повышают точность.

Измерение емкости с помощью измерителя емкости

Измеритель емкости может быть выполнен в виде отдельного устройства или встроен в цифровой мультиметр. Он имеет два выходных пробника, которые можно легко подключить к двум ножкам конденсатора для измерения его емкости, как показано ниже:

Это можно измерить двумя способами, а именно:

1. Измеряя скорость нарастания напряжения
2. Пропуская переменный ток высокой частоты

Каждый из этих процессов будет подробно описан ниже…

Измерение скорости нарастания напряжения

Когда измеритель емкости соединен с конденсатором, он заряжает его заданным значением тока.Когда конденсатор заряжается и разряжается таким образом с помощью измерителя емкости, измеритель емкости измеряет скорость, с которой нарастает напряжение в этом конденсаторе из-за этого тока.

Затем измеряется емкость как функция от повышения напряжения. Чем медленнее нарастает напряжение на конденсаторе, тем больше будет значение его емкости.

Пропуская переменный ток высокой частоты

Другой метод измерения емкости с помощью измерителя емкости — пропускание высокочастотного переменного тока.Когда переменный ток проходит с очень высокой частотой, измеряется результирующее изменение напряжения и определяется емкость как функция этого результирующего напряжения.

Использование измерителя емкости

Конденсаторы

широко используются в настоящее время в приложениях, где требуется быстрый источник энергии, из-за того, что они разряжают энергию с большой скоростью. Часто конденсатор имеет неразборчивую емкость, поэтому его невозможно использовать, не зная его фактического номинала.

Измеритель емкости используется для измерения неизвестных емкостей в цепи, что важно для правильной работы схемы.

Насир.

Есть много других подобных измерительных устройств, которые чрезвычайно часто используются в повседневных электрических приложениях. Чтобы узнать о них больше, следите за обновлениями и продолжайте посещать нас.

Как проверить конденсатор без демонтажа [испытание цепи]

Эй! надеюсь, у вас все хорошо.

Печатная плата обычно имеет резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, ИС, разъемы и несколько других компонентов.Часто эти компоненты перегорают и требуют замены.

Компоненты, которые имеют более высокую вероятность сгорания, — это резисторы, конденсаторы и, реже, микросхемы. Причина в том, что в основном резисторы и конденсаторы находятся на передней панели любой платы. А иногда перенапряжение их выгорает.

Когда дело доходит до резистора и микросхемы, вы можете определить неисправный, просто взглянув на него на плате. Сгоревшая микросхема или резистор вскрыты, и вы можете найти их на плате за секунды.

Однако это не относится к конденсатору.

В случае с конденсатором дела обстоят немного иначе. Если вам повезет, вы найдете неисправный конденсатор, просто взглянув на его верхнюю часть, он будет взломан.

Но что, если тебе не повезло?

Настоящая проблема, с которой вы столкнетесь, — нормально выглядящий конденсатор может оказаться плохим. Таким образом, вам нужно снять с платы весь конденсатор, проверить каждый, найти плохого парня и перепаять всех без исключения на плате. Это не лучший способ, и никто не хочет этого делать.

Не волнуйтесь.

В этом посте мы обязательно откроем для себя способ проверить конденсатор, не снимая его с корпуса.

Надеюсь, вам понравится эта статья.

Проверить конденсатор, не снимая его

Давай посмотрим правде в глаза.

Вы просто не можете проверить неисправный конденсатор внутри или снаружи печатной платы, измерив его значение емкости с помощью измерителя конденсаторов или мультиметра. Потому что в такой ситуации упомянутые устройства приводят вас к ложным показаниям, и вы не сможете на самом деле сказать, был ли конденсатор, который вы тестировали, действительно плохим или правильным.

Почему?

• Причина в том, что когда конденсатор находится внутри печатной платы, есть много других компонентов, включенных последовательно или параллельно с ним. Таким образом, вы получаете эквивалентное значение, а не фактическое.
• Когда конденсатор находится вне платы, иногда неисправный конденсатор может дать вам правильное значение емкости на мультиметре или измерителе конденсатора.

Несомненно, для измерения емкости используются мультиметр или емкостной измеритель. Им просто нельзя доверять, чтобы сказать вам, плохой или хороший конденсатор, вне или внутри печатной платы.

Итак, как я могу проверить эту суку?

Остался один вариант, который мы можем использовать для проверки конденсатора, и это измерение его эквивалентного последовательного сопротивления (ESR).

Таким образом, лучшим решением для тестирования конденсатора без его фактического демонтажа является использование измерителя ESR или интеллектуального пинцета. Оба работают одинаково и их можно использовать. Но измеритель ESR предпочтительнее для сквозных конденсаторов, а последний — для проверки конденсаторов SMD.

В оставшейся части статьи я более подробно расскажу о том, что такое упомянутые устройства и как они проверяют внутрисхемные конденсаторы.

Измеритель СОЭ

Термин ESR означает эквивалентное последовательное сопротивление, измеряемое в Ом, что означает, что измеритель ESR — это устройство, используемое для определения эквивалентного последовательного сопротивления реального конденсатора без его отсоединения от цепи.

Это устройство не может измерять емкость и может использоваться только для проверки конденсатора.

У идеального конденсатора значение ESR равно нулю, но на самом деле оно очень-очень меньше; близка к идеальной стоимости. Высокое значение ESR является первым признаком неисправности конденсатора.

Увеличение значения ESR увеличивает как падение напряжения в конденсаторе, так и нагрев. Тепло, выделяемое в конденсаторах, происходит из-за резистивного нагрева, и это тепло вызывает утечку конденсатора.

Если вы не проверите электролитический конденсатор на значение ESR с помощью измерителя ESR, вы не сможете определить, хороший ли конденсатор или плохой.

Как проверить конденсатор с помощью измерителя ESR?

Ниже приведены быстрые шаги для проверки любого внутрисхемного конденсатора с помощью измерителя ESR.

• Сначала разрядите проверяемый конденсатор. Это настолько важно и важно, что если вы случайно забудете этот шаг, вы можете в конечном итоге уничтожить свой измеритель СОЭ. Для получения дополнительных сведений всегда разряжайте конденсатор перед измерением любого его параметра.
• Разряд конденсатора можно произвести, закоротив его ноги любыми доступными способами. Но не просто закорачивайте ножки вместе с проводом с низким сопротивлением, рекомендуется использовать материал с высоким сопротивлением.
• Включите измеритель СОЭ и закоротите его провода, пока на экране не появится 0.Если на экране уже отображается 0 показаний, то закорачивать провода нет необходимости.
• Подключите красный провод измерителя ESR к положительному, а черный — к отрицательному выводу тестируемого конденсатора.
• Запишите показания измерителя СОЭ.
• Сравните показание с таблицей на корпусе измерителя ESR. Если значение ESR находится в заданном диапазоне, конденсатор исправен и не требует изменений, если нет, то конденсатор плох и нуждается в замене.
• Если тело ESR не дает никакой таблицы, используйте техническое описание конденсатора, чтобы прочитать его значение ESR.

В техническом описании каждого конденсатора указано его значение ESR при частоте 100 кГц и определенное номинальное напряжение. Отклонение от этого значения помогает нам решить, нужно ли менять конденсатор или нет. Обычно ESR неисправного конденсатора увеличивается.

Кроме того, хороший конденсатор будет иметь измерения почти как короткое замыкание, а все другие части, подключенные параллельно ему, будут иметь минимальное влияние на конечные измерения. Это функция, которая делает измеритель СОЭ незаменимым инструментом для поиска и устранения неисправностей электронного оборудования.

Итак, если вы действительно хотите обнаружить и исправить неисправные конденсаторы в своих устройствах, вам понадобится приличный измеритель ESR. Хорошее СОЭ можно найти где угодно.

Просто найдите это.

Я рекомендую и мне нравится этот измеритель СОЭ (ссылка на Amazon) . Прелесть этого счетчика в том, что он надежен и продается по очень приемлемой цене. Если вам нравится этот, купите его. Если вы хотите сэкономить деньги и должны сэкономить, то здесь, в Yaman Electronics, вы можете приобрести тот же измеритель ESR (Product Link) по максимально низкой цене.Yaman Electronics имеет поставщиков со всего мира, включая США, вы получите товар в течение нескольких дней. Честно говоря, это не сравнимо с доставкой Amazon Prime или чем-то в этом роде, но вы можете сэкономить от 30 до 40% на том же продукте и качестве. Теперь решать вам, что вам больше подходит.

Интеллектуальный пинцет

Обычно измеритель ESR может сделать всю работу за вас, но когда дело касается SMD-компонентов, он не так удобен, как умный пинцет. Если вы решите использовать ESR, все будет в порядке, но, на мой взгляд, умный пинцет (ссылка на Amazon) — это весело и замечательный инструмент для вашей лаборатории.

Настоящая проблема умных пинцетов в том, что они дорогие. Когда я в последний раз проверял, его цена была около 300 долларов. Но помимо использования его только для проверки конденсаторов, он также может быть отличным портативным измерителем LCR.

Все шаги измерения такие же, как я обсуждал выше для измерителя ESR.

Визуально неисправный конденсатор

Вместо того, чтобы использовать измеритель ESR или пинцет, мы также можем проверить конденсатор, не снимая его, путем общего осмотра.

Плохой электролитический конденсатор проглатывается на верхней стороне, вы видите такой в ​​цепи; просто замените его, не теряя времени на тестирование.

Значение емкости может быть в хорошем диапазоне, когда вы проверяете его вне цепи с помощью мультиметра или емкостного измерителя, но все же оно плохое.

Заключение

Вы просто не можете проверить неисправный конденсатор внутри или снаружи печатной платы с помощью измерителя емкости или мультиметра. Причина в том. оба они могут привести к ложным результатам.

Единственное решение для проверки конденсаторов без демонтажа припайки — это измерение их эквивалентного последовательного сопротивления (ESR).Это значение измеряется измерителем СОЭ.

Измеритель ESR посылает переменный ток частотой 100 кГц в проверяемый конденсатор. Ток создает напряжение на конденсаторе, а затем с помощью математики вычисляется ESR и отображается на экране.

Вы получаете смещенное значение ESR после сравнения его с диаграммой ESR, у вас плохой конденсатор.

Ну вот и все. Теперь, если такой читатель, как я, сначала прочитает заключение. Вы это читаете. Пора перейти к началу.Но вы читатель, зашедший так далеко. Я надеюсь, что вам понравилось.

Спасибо и хорошо проводите время.

Другие полезные сообщения

Измеритель емкости

(с изображениями) — Instructables

Код довольно простой и достаточно маленький, чтобы поместиться на ATTINY 44 или 84. Если вы хотите внести некоторые изменения, обязательно помните о размере, так как ATTINY 44 может только магазин 4кб.

Цикл выполняет 3 функции:

• Обнаруживает, когда выходной контакт таймера 555 переходит в ВЫСОКИЙ уровень, записывает время и значение резистора
• Обнаруживает, когда выходной контакт становится НИЗКИМ, записывает время
• Если импульс закончился, вычисляет C и отображает его

Для отображения числа сначала оно разбивается на цифры, а затем отображается одна за другой.Это достигается путем отправки правильного кода в регистр сдвига и активации соответствующего транзистора, чтобы позволить току течь через желаемую цифру дисплея.

Байты для чисел, определенных в начале кода, могут быть определены путем рисования цифры. Причина, по которой я выбрал эту схему нумерации, которая может показаться довольно странной, заключается в том, что это был самый простой способ подключить все провода. Я просто поставил сдвиговый регистр рядом с дисплеем и подключил соседние провода.Если у вашего дисплея другая распиновка, может быть удобно изменить схему нумерации и байты.

Для определения номинала резистора используется 2-полюсный переключатель. Один полюс переключает резистор с 10k на 1M, а другой полюс переключает с 0V на 5V соответственно. Этот логический уровень может использоваться Arduino.
Мы также зажжем светодиод во время измерения.

Триггер для таймера 555 срабатывает при нажатии кнопки. Вывод удерживается в ВЫСОКОМ состоянии с помощью подтягивающего резистора, подтягивается к НИЗКОМУ при нажатии кнопки, затем снова переходит в ВЫСОКИЙ уровень.Это триггер для таймера 555, чтобы начать измерение.

Сначала попробуйте схему на макете и убедитесь, что она работает. Возможно, вам придется изменить внутренние часы, чтобы получить правильное значение. При использовании неправильной настройки МГц ваши результаты будут совершенно неверными.

Пришло время припаять все на перфокарт. Просто замените конденсатор, обозначенный знаком «???» некоторыми контактами женского разъема, поэтому легко вставить конденсаторы. Сделать свою собственную печатную плату тоже вполне возможно, файл со схемой я включил в Fritzing.После этого остается только замерить конденсаторы!

Мои результаты были довольно точными, и он отлично работает. Для еще большей точности вы можете использовать внешний кристалл вместо встроенных часов микросхемы ATTINY или ATMEGA. Еще одна вещь — использование прерываний для обнаружения нарастающего и спадающего фронта, но я не мог заставить это работать с ATTINY. Если знаете, как это делается, не стесняйтесь оставлять это в комментариях!

Чтобы начать измерение, вставьте конденсатор в контакты разъема (не забудьте соблюдать полярность при измерении электролитических конденсаторов), установите диапазон измерения (с помощью 2-полюсного переключателя) и нажмите кнопку.
Наслаждайтесь своим самодельным измерителем емкости!

Измерения емкости и индуктивности с помощью осциллографа и функционального генератора

В большинстве лабораторий имеется достаточное количество цифровых мультиметров для измерения сопротивления постоянному току, но когда это касается измерения индуктивности, емкости и импеданса, это не всегда легко найти измеритель LCR.

Счетчики

LCR работают, подавая на устройство напряжение переменного тока. при испытании, и измеряя результирующий ток, как по амплитуде, так и по фаза относительно сигнала переменного напряжения.Емкостный импеданс будет иметь форма волны тока, которая опережает форму волны напряжения. Индуктивный импеданс будет имеют форму волны тока, которая отстает от формы волны напряжения. К счастью, если у вас есть осциллограф и генератор функций в вашей лаборатории, вы можете использовать аналогичный метод для измерения многочастотного импеданса с хорошим полученные результаты. Этот подход также может быть адаптирован для использования в качестве учебной лаборатории. упражнение.

Рисунок 1. Импеданс смоделирован как конденсатор или индуктор с эквивалентным последовательным сопротивлением.

Что такое импеданс?

Импеданс — это полное сопротивление току в цепь переменного тока. Он состоит из сопротивления (реального) и реактивного сопротивления. (мнимый) и обычно представляется в сложных обозначениях как Z = R + jX , где R, — сопротивление, а X — реактивное сопротивление.

Реальные компоненты состоят из проводов, соединений, проводники и диэлектрические материалы. Эти элементы вместе составляют характеристики импеданса компонента, и это полное сопротивление изменяется в зависимости от частота тестового сигнала и уровень напряжения, наличие напряжения смещения постоянного тока или текущие и окружающие факторы, такие как рабочие температуры или высота.Из этих возможных влияний частота тестового сигнала часто оказывается наиболее значимый фактор.

В отличие от идеальных компонентов, настоящие компоненты не являются чисто индуктивный или емкостной. Все компоненты имеют последовательное сопротивление, которое Параметр R в его импедансе. Но у них также есть несколько участников реактивное сопротивление. Например, конденсатор имеет последовательную индуктивность, которая становится больше проявляется на высоких частотах. Когда мы измеряем реальный конденсатор, серия индуктивность (ESL) будет влиять на показания емкости, но мы не сможем измерять его как отдельный, самостоятельный компонент.

Методы измерения импеданса

Метод I-V, описанный в этом примечании по применению, просто один из многих методов измерения импеданса. Другие включают мостовой метод и резонансный метод.

Метод I-V использует значение напряжения и тока на тестируемое устройство (DUT) для расчета неизвестного импеданса, Z _x . Ток измеряется путем измерения падения напряжения на прецизионном резисторе последовательно с тестируемым устройством, как показано на рисунке 2.Уравнение 1 показывает, как можно использовать схему. найти Z _x . Уравнение 1:

Теоретическая точность

В этом документе мы будем использовать Tektronix AFG2021 произвольный / функциональный генератор и осциллограф Tektronix серии MDO4000 для выполнения измерение. Полоса пропускания AFG2021 в 20 МГц хорошо подходит для этого. измерение. Точность усиления постоянного тока MDO4000 составляет 2% при настройке 1 мВ / дел. 1,5% при других вертикальных настройках. Как вы можете видеть в уравнении 1, Точность измерения напряжения осциллографом является наиболее важным фактором общая точность теста.

На основании уравнения 1 теоретическая точность этого метод измерения должен составлять около 4% при настройке MDO4000 1 мВ / дел и 3% при других настройках.

Так как частота дискретизации осциллографа очень выше, чем частота стимулов, используемых в этих тестах, ошибка вклад фазовых измерений будет незначительным.

Рисунок 3. Испытательная установка для оцените конденсатор, как в Примере 1.

Тестовый пример

В следующих двух примерах представлены конденсатор / индуктор / Измерение ESR с помощью осциллографа и функционального генератора.

Использованное оборудование:

• AFG2021 Генератор произвольных функций / функций
Осциллограф
• MDO4104C
• А 1 кОм прецизионный резистор
• Подлежащие испытаниям конденсаторы и индукторы
• Два пробника напряжения Tektronix TPP1000

Для этого применения большинство осциллографов и функций генераторы дадут приемлемые результаты, так как тестовые частоты ниже 100 кГц. Однако мы воспользуемся статистикой измерений на MDO4000. Серии в этом примере.

Рисунок 4. Формы сигналов напряжения и измерения, сделанные в узлах A1 и A2.

Пример 1: керамический конденсатор 10 мкФ

Установите испытательную схему, как показано на рисунке 3. Примечание. что R _ESR и C связаны с тестируемым керамическим конденсатором, и что R _fg — это выходное сопротивление 50 Ом генератор функций.

Установите функциональный генератор на выход 1,9 В. амплитуда, синусоида 100 Гц.Вы можете использовать ручку AFG2021 или клавиатуру для установить напряжение и частоту. Отрегулируйте настройку вертикального масштаба осциллографа, чтобы использовать как можно большую часть дисплея — используя как можно больше диапазон, насколько это возможно, вы улучшите точность своего напряжения измерения.

Используйте осциллограф для проверки узлов A1 и A2. Рисунок 4 показывает результирующую форму волны.

Выберите режим сбора средних значений осциллографа. и установите количество средних значений на 128. Это снизит влияние случайных шум по вашим измерениям.Настройте осциллограф на измерение канала 1 частота, фаза между каналом 2 и каналом 1, амплитуда канала 1 и амплитуда канала 2, как показано на рисунке 4. Если ваш осциллограф предлагает статистику измерений, такую ​​как серия MDO4000, запишите средние значения для вашего расчеты. В противном случае запишите самые свежие значения.

Из измерительной установки мы знаем:

• Частота стимула, f = 100 Гц
• Прецизионный резистор, Rref = 1 кОм

Из измерений, выполненных на осциллографе и показанных на рисунке 4:

• Амплитуда напряжения, измеренная при A1, В _A1 = 1.929 В
• Амплитуда напряжения, измеренная при A2, В _A2 = 0,310 В
• Разность фаз между напряжением, измеренным в точке A2 относительно A1, θ = -79,95 °

Обратите внимание, что в узле A1 напряжение имеет фазовый угол 0 °, то есть он находится в фазе с выходом функционального генератора. На А2 напряжение равно сдвинуты вперед на фазовый угол θ.

Полное сопротивление тестируемого конденсатора можно найти используя уравнение 1.

Импеданс можно выразить в полярной форме, где величина определяется уравнением 2.

Уравнение 2:

Угол импеданса определяется вычитанием двух углы:

Уравнение 3:

Для теста в нашем примере мы можем использовать уравнение 2 и уравнение 3 для определения величины и угла импеданса конденсатор тестируемый:

Теперь мы можем преобразовать импеданс в прямоугольную форму. найти сопротивление и емкость.

Используя приведенные выше уравнения, мы можем решить для ESR и Емкость ИУ:

Уравнения 4 и 5:

Используя уравнение 4 и уравнение 5, мы можем вычислить ESR и емкость для тестируемого конденсатора:

пользователя Область применения / FG пользователя USB VNA пользователя LCR пользователя Область применения / FG пользователя USB VNA пользователя LCR Частота емкость (мкФ) емкость (мкФ) емкость (мкФ) СОЭ (Ом) СОЭ (Ом) СОЭ (Ом) 10 Гц 10.3 10,4 НЕТ 28,3 32,8 НЕТ 30 Гц 10,1 10,4 НЕТ 9,1 7,8 НЕТ 100 Гц 9.8 10,3 10,22 2,4 3,2 2,3 300 Гц 9,8 10,1 НЕТ 0,7 1,1 НЕТ 1 кГц 9.7 9,8 9,96 0,3 0,3 0,21 Таблица 1. Пример 1 сравнительная таблица. LCR в руководстве указано, что точность составляет 0,05%, а в руководстве по USB VNA указано, что 2% точность.

В таблице 1 сравниваются результаты, полученные с помощью осциллографа. и генератор функций для результатов, достигаемых с помощью недорогого ВАЦ и традиционный измеритель LCR.Измеритель LCR, используемый в этом случае, поддерживает только тест частоты 100 Гц и 1 кГц, которые являются общими частотами тестирования компонентов. Вы заметите, что эти три метода достаточно хорошо коррелируют.

Значения пассивных компонентов указаны с особым частоту, и измерители LCR часто имеют более одной тестовой частоты для эта причина. В таблице 1 показаны результаты с использованием осциллографа / функции. комбинация генераторов на пяти разных частотах. Вы можете увидеть эффект паразитная индуктивность в испытательной цепи при увеличении испытательной частоты — измеренная емкость падает с увеличением тестовой частоты.См. Раздел о «Диапазон измерения» для получения дополнительной информации о тестовых частотах.

Для достижения наилучших результатов вам необходимо сохранить значение прецизионного резистора (R _ref ) достаточно низкий, чтобы дать значительную волну напряжения в узле A2. Резистор также должно быть больше 50 Ом, иначе выходное сопротивление функционального генератора будет учитываться при измерении.

Рисунок 5. Испытательная установка для оценка катушки индуктивности, как в Примере 2.

Пример 2: индуктор 10 мГн

Схема и процедура проверки практически идентичны те, которые использовались для проверки конденсатора в Примере 1.

Используйте функциональный генератор для вывода 1,9 В. амплитуда синусоиды 10 кГц. Сигнал подается на опорный резистор и испытуемый индуктор.

Используйте осциллограф для проверки узлов A1 и A2. Рисунок 6 показаны две результирующие формы волны.

Рисунок 6. Формы напряжения и измерения взяты в узлах A1 и A2.

Выберите режим сбора средних значений осциллографа. и установите количество средних значений на 128. Это снизит влияние случайных шум по вашим измерениям.Настройте осциллограф на измерение канала 1 частота, фаза между каналом 2 и каналом 1, амплитуда канала 1 и амплитуда канала 2, как показано на рисунке 6. Если ваш осциллограф предлагает статистику измерений, такую ​​как серия MDO4000, запишите средние значения для вашего расчеты. В противном случае запишите самые свежие значения.

Из измерительной установки мы знаем:

• Частота стимула, f = 10 кГц
• Прецизионный резистор, R _ref = 1 кОм

Из измерений, выполненных на осциллографе и показанных на рисунке 6:

Амплитуда напряжения, измеренная при A1, В _A1 = 1.832 В

Амплитуда напряжения, измеренная при A2, В _A2 = 0,952 В

Разность фаз между напряжением измеряется в точке A2 относительно A1, θ = 56,03 °

Обратите внимание, что в узле A1 напряжение имеет фазовый угол 0 °, то есть он находится в фазе с выходом функционального генератора. На А2 напряжение равно сдвинуты вперед на фазовый угол θ.

Мы можем использовать те же уравнения для расчета импеданса ИУ, которое мы использовали для измерения конденсатора в примере 1. Импеданс может быть выраженным в полярной форме, где величина и угол импеданса равны предоставлено:

Теперь мы можем преобразовать в прямоугольную форму сопротивление, чтобы найти сопротивление и индуктивность

Используя приведенные выше уравнения, мы можем решить для ESR и Индуктивность ИУ:

Уравнения 6 и 7:

Используя уравнения 6 и 7, мы можем рассчитать СОЭ и индуктивность испытуемого индуктора:

	пользователя Область применения / FG	по USB ВНА	по LCR	пользователя Область применения / FG	по USB ВНА	по LCR
Частота	индуктивность (мГн)	индуктивность (мГн)	индуктивность (мГн)	СОЭ (Ом)	СОЭ (Ом)	СОЭ (Ом)
10 Гц	12	10.3	НЕТ	20,5	20,8	НЕТ
100 Гц	10,1	10,4	10,31	20,6	20,9	20,9
1 кГц	10,3	10.2	10,1	20,5	22	21,5
10 кГц	10	9,8	9,76	29,8	31,5	29,4

Таблица 2. Пример 2 сравнительная таблица.

Опять же, в таблице 2 сравниваются достигнутые результаты с осциллографа и функционального генератора для результатов, достигаемых с помощью недорогого ВАЦ и традиционный измеритель LCR.Эти три метода хорошо коррелируют.

Таблица 2 также показывает результаты, полученные с помощью осциллографа / комбинация функционального генератора на четырех различных частотах. См. Раздел в разделе «Диапазон измерений» для получения дополнительной информации о тестовых частотах.

Еще раз, вам, возможно, придется поэкспериментировать со значением R _ref , чтобы получить лучшее полученные результаты.

Рисунок 7. Емкость / частота коробка.	Рисунок 8.Индуктивность / частота коробка.

Диапазон измерения

Существуют практические ограничения на частоту стимула и значения конденсатора или индуктора ИУ для этого метода измерения импеданса.

На рисунке 7 показан блок емкости / частоты. Если емкость значение и частота тестирования указаны в рамке, тогда вы сможете Измерьте это. В заштрихованной области точность измерения будет около 3%, а за пределами заштрихованной области точность падает примерно до 5%.Эти неопределенности предположим, что вы позаботились о том, чтобы использовать весь экран осциллографа, усреднено 128 периодов сигналов и использовано среднее значение амплитуды и фазы для выполнения расчетов.

Аналогичный блок индуктивности / частоты показан на рисунке. 8 для испытания индуктора.

Заключение

Если в вашей лаборатории нет измерителя LCR, или вы хочу продемонстрировать поведение конденсаторов и катушек индуктивности при синусоидальном стимула, осциллографа и генератора функций могут помочь вам сделать простой, прозрачное измерение импеданса.Вы можете рассчитывать на емкость и индуктивность значения с погрешностью 3% -5%. Чтобы воспользоваться этим методом, вы нужен только функциональный генератор с хорошим диапазоном частот и амплитуд, осциллограф с хорошими характеристиками и функциями, которые мы обсуждали, несколько прецизионные резисторы, а также калькулятор или электронную таблицу.

Создайте измеритель СОЭ для вашего испытательного стенда

---

Время идет, и в конце концов все идет под откос. Сюда входят я, вы 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 на складе, ни к чему не подключенный.

С помощью прибора, который я описываю в этой статье, вы можете протестировать свой запас конденсаторов или конденсаторов в каком-то старинном оборудовании, которое вы, возможно, восстанавливаете, чтобы отсеять те, которые могут быть не на должном уровне.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 для работы 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 моем 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»), потери мощности в конденсаторе влияют на ряд факторов. Эти потери можно объединить в единое целое как ESR, которое выглядит как небольшое последовательное сопротивление с идеальным (без потерь) конденсатором.

Простым методом измерения ESR является подача на конденсатор известного переменного тока (Icap) на некоторой частоте, где реактивное сопротивление конденсатора очень низкое, так что ESR преобладает.Измерьте результирующее напряжение переменного тока, развиваемое на выводах конденсатора (Vcap), и вы сможете найти 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 компонент, 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 Рис. 1 показывает, что измеритель ESR состоит из четырех основных секций:

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

РИСУНОК 1. Блок-схема измерителя СОЭ.

---

Полная принципиальная электрическая схема измерителя ESR показана на Рисунок 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 загрузку схемы 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 моно-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 вместо него.Эта функция позволяет при желании измерять СОЭ на различных 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 два зажима 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. В нормальном режиме работы напряжение на CUT настолько низкое, что D1 никогда не включается и 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 поднимает переменную составляющую напряжения на CUT до более удобного уровня для каскада усилителя счетчика.

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 резисторов, считывающих ток, тем самым повышая чувствительность измерителя. Когда SW1 закрыт, полная шкала чувствительности ESR-метра составляет один 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 на 10 кОм, используемый для настройки калибровки измерителя ESR после построения схемы.

Если на прибор ESR подается питание без подключенного 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 + 5В и -5В.Это, на мой взгляд, упрощает схему и упрощает 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 — модного 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 ) для компоновки и изготовления печатной платы (PCB) для этого проекта. Их стандартная недорогая 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 в , рис. 3 ) расположена с J1 (разъем внешнего источника), SW1 (переключатель диапазона измерителя) и D7 (светодиод включения питания) вдоль одного края.

РИСУНОК 3. Печатная плата.

---

Печатная плата устанавливается на стойках 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 установку 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 соединительного провода. Один конец впаян в отверстие в печатной плате, а свободный конец сформирован в виде петли для удобного захвата зажимными выводами или тестовыми 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 через четырехконтактный штекерный разъем 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 Рисунок 7 .

РИСУНОК 7. Задняя панель измерителя СОЭ.

---

Текущие требования довольно скромные. Вся цепь работает от 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 измерителя панели 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 рисунке 4 показан результат этой настройки с резистором сопротивлением 1 Ом, подключенным к клеммам CUT. На рис. 5 танталовый конденсатор емкостью 100 мкФ измеряется на ESR.

Заключительные записи

Большинство проектов наталкиваются на две-три 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 в дизайне, которая потребовала от меня вырезать пару дорожек на печатной плате и переместить компоненты R7 и C4. Я изменил компоновку печатной платы после этого, и файл компоновки ExpressPCB в загружаемых файлах содержит эти исправления и соответствует схеме.

В принципе, этот измеритель 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 он не увенчается успехом.

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

1. Этот измеритель не подходит для тестирования конденсаторов менее 30 мкФ.Если CUT слишком низкий, реактивное сопротивление на частоте измерения 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.
2. Конденсатор с внутренним коротким замыканием будет иметь обманчиво низкое значение ESR, так что не дайте себя обмануть (как я). Если есть сомнения, проверьте омметром постоянного тока.
3. Поскольку измеритель СОЭ по существу является омметром низкого диапазона, длинные измерительные провода от CUT могут вносить ошибки в показания СОЭ.
4. 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.
5. 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.

И последнее замечание: измерение ESR 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	Четырехконтактная вилка
J3	Двухконтактная вилка
R1, R15, R16	22K
R2	1 мегапиксель
R3, R4, R5	2,2 К
R6	100К
R7	820К
R8, R19	Триммер 10K	Борнс 3339P-1-103LF
R9, R18	10K
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	Прил. регулятор напряжения	Texas Inst. TL317CLP
(4) Восьмиконтактные разъемы DIP IC (опция)
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 являются осевыми выводами, 1/8 Вт или выше.

---

Как на самом деле выглядит конденсатор

В этом мире нет ничего идеального, 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 используемые нами компоненты 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 быть коррозионным, 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 вносит свой вклад в 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, увеличивается 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 в конденсаторе.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

Измерительный конденсатор утечки — комната роботов

Конденсаторы странные.

Я придумал несколько электронных проектов, которые будут заряжать конденсатор днем ​​с помощью солнечной панели, а затем потреблять эту энергию, чтобы не спать ночью. По какой-то причине прототипы проекта отключились раньше, чем предсказывала формула потребления конденсатора.

В современных цифровых схемах большинство конденсаторов используется для сглаживания электропитания и уменьшения шума схемы.Когда конденсаторы используются для широтно-импульсной модуляции или генерации частоты, они обычно имеют переменный резистор или кристалл для установки времени. Когда конденсаторы используются для размыкания переключателя или удержания транзистора в открытом состоянии, точное время удержания часто не имеет решающего значения. Итак, до сих пор мне не нужно было разбираться в саморазряде конденсаторов.

Если вам не требуется долговременное хранение энергии или вы не являетесь профессиональным инженером-электриком, многие необычные особенности реальных конденсаторов не повлияют на вас.Тем не менее, вы обязательно захотите прочитать эту статью, если вы строите солнечного робота для соревнований, используете старые запасные или утилизированные конденсаторы, или если вы пытаетесь разрядить конденсатор более минуты.

• Некоторые конденсаторы магическим образом увеличивают напряжение после разряда до 0 вольт. Невозможно? Что это за колдовство?

Удивительно, но большая часть этой статьи посвящена трудности измерения разряда без возникновения разряда.

Формула идеальной требуемой емкости

Чтобы рассчитать идеальную емкость, которая обеспечит достаточную мощность в течение определенного периода времени, вам необходимо знать сток цепи, полностью заряженное напряжение, минимально допустимое напряжение и время.

Например, я хочу, чтобы конденсатор питал красный светодиод (1,9 В) в течение десяти минут (600 секунд). Предположим, у меня есть резистор (350 Ом), который ограничивает использование схемы средним током 1 мА, когда конденсатор полностью заряжен на 2.5 В, пока оно не опустится до 2,0 В.

емкость в фарадах = потребляемый ток в амперах / ((начальное напряжение - конечное напряжение) / время в секундах)
емкость в фарадах = 0,001 А / ((2,5 В - 2,0 В) / 600 с)
емкость в фарадах = 0,001 A / (0,5 В / 600 с)
емкость в фарадах = 0,001 A / 0,00083333333333333 В / с
емкость в фарадах = 1,2 Ф

Вау. Фарад — довольно большая емкость конденсатора.Большинство из нас привыкло к значениям в диапазоне микрофарад (0,000001 F). Если вам нужно значение в диапазоне фарад, это работа для ультраконденсатора.

В зависимости от возраста и качества конденсатора, который вы выбираете, напряжение упадет ниже минимального рабочего напряжения вашей схемы намного раньше, чем это предсказывается по этой формуле. Почему?

Как и все другие электронные компоненты, конденсаторы должны быть как можно меньше по размеру.Компромисс заключается в том, что изоляционный материал между слоями должен быть очень тонким, что снижает электрическую стойкость. Пониженное сопротивление изоляции в сочетании с небольшими дефектами позволяет некоторому электрическому току медленно протекать через него.

Условное обозначение конденсатора с резисторами для обозначения утечки между пластинами.

Неизвестным фактором в приведенной выше формуле является то, как быстро конденсатор разрядится сам по себе, даже если он не подключен к цепи.Для примера схемы нам нужно включить количество тока, протекающего через конденсатор, а не только через светодиод, чтобы выбрать значение, которое прослужит достаточно долго.

Измерение утечки конденсатора

Во всех моих тестах по измерению утечки конденсатора напряжение никогда не превышало номинальных значений производителя, а также не подавалась мощность с обратной полярностью (+ -), обозначенной маркировкой. Также тестирование происходит при комнатной температуре.

Для начала конденсатор заряжается до определенного напряжения с помощью настольного блока питания или схемы регулятора напряжения.Затем конденсатор отключают от источника питания и измеряют напряжение во времени.

Чтобы избежать внешнего стока, конденсатор не устанавливается ни в цепь, ни в макетную плату. Конденсатор просто лежит на деревянном столе, подключенном к измерительному прибору с помощью зажимов типа «крокодил».

Неправильный способ измерения утечки конденсатора

Самый очевидный метод измерения напряжения — наш удобный мультиметр.Идите и попробуйте сами. Вы подозреваете, что каждый конденсатор, который у вас есть, ужасен!

Вот результаты измерения свежего, современного многослойного керамического конденсатора емкостью 1 мкФ.

Измерение саморазряда конденсатора 1 мкФ с помощью мультиметра (красная линия) или специальной микросхемы (синяя линия).

Красная линия — это падение напряжения (потеря мощности), когда автономный конденсатор измеряется мультиметром .Он почти полностью сливается всего за минуту.

Получается, что мультиметр вызывает падение напряжения. Видите ли, мультиметры предназначены для гибкости, широкого диапазона, низкой стоимости и точности, а не для низкого потребления тока. Схема измерителя разряжает конденсатор.

Вы можете убедиться в этом сами, сначала измерив напряжение постоянно подключенным измерителем. Затем отключите счетчик, зарядите конденсатор, подождите пару минут, а затем подключите счетчик.Хотя напряжение сразу же начнет падать, когда счетчик будет подключен, вы заметите, что напряжение было намного выше после нескольких минут, когда его оставили в покое, чем когда счетчик был подключен все время.

Лучший способ измерения утечки конденсатора

Чтобы уменьшить влияние измерительного устройства на конденсатор, вам понадобится что-то с высокоомным входом. Термин «высокий импеданс» означает, что что-то имеет высокое сопротивление, низкую емкость и низкую индуктивность.Другими словами, ввод мало влияет на то, к чему он подключен.

Осциллографы обычно имеют входы с высоким импедансом. Другой популярный выбор — использовать КМОП операционный усилитель для буферизации входного сигнала. В моем случае я использовал Microchip MCP6S22 из моего проекта Minifigure Multimeter. MCP6S22 имеет входное сопротивление 10 ¹³ или 10 000 000 000 000 Ом.

Вернитесь к предыдущему графику и обратите внимание на почти плоскую синюю линию вверху.Это тот же конденсатор, измеренный с помощью микросхемы MCP6S22. Сравнение красной и синей линий ясно демонстрирует, что стандартный мультиметр не может напрямую измерить напряжение конденсатора для определения скорости саморазряда.

Ниже приведен еще один пример с гораздо большим конденсатором 220 мкФ. В данном случае я протестировал свежий, современный алюминиевый электролитический конденсатор.

Измерение саморазряда конденсатора 220 мкФ.

Кривая аналогична предыдущему графику, но ось абсцисс в 135 раз длиннее, поскольку она выражается в минутах, а не секундах.