Схема прибора для измерения оксидных конденсаторов. Простой пробник оксидных конденсаторов. Схема принципиальная прибора

Оставьте комментарий 6,950

Одной из самых частых причин выхода радиоэлектронной аппаратуры из строя или ухудшения ее параметров является изменение свойств электролитических конденсаторов. Иногда при ремонте аппаратуры (особенно произведенной в бывшем СССР), изготовленной с применением некоторых типов электролитических конденсаторов (например, K50-...), для восстановления работоспособности устройства прибегают к полной или частичной замене старых электролитических конденсаторов. Все это приходится делать из-за того, что свойства материалов, входящих в электролитический (именно электролитический, т.к. в составе используется электролит) конденсатор, под электрическим, атмосферным, тепловым воздействиями со временем изменяются. И таким образом важнейшие характеристики конденсаторов, такие как емкость и ток утечки - так же изменяются (конденсатор "высыхает" и емкость его увеличивается, часто даже более чем на 50% от первоначальной, а ток утечки возрастает, т.е. внутреннее сопротивление, шунтирующее конденсатор уменьшается), что естественно приводит к изменению характеристик, а в худшем случае и к полному отказу аппаратуры.

Измеритель обладает следующими качественными и количественными характеристиками:

1) измерение емкости на 8 поддиапазонах:

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

2) оценка тока утечки конденсатора по светодиодному индикатору;
3) возможность точного измерения при изменении напряжения питания и температуры окружающей среды (встроенная калибровка измерителя);
4) напряжение питания 5-15 В;
5) определение полярности электролитических (полярных) конденсаторов;
6) ток потребления в статическом режиме............ не более 6 мА;
7) время измерения емкости.................................... не более 1 с;
8) ток потребления во время измерения емкости с каждым поддиапазоном возрастает,
но................................................................................. не более 150 мА на последнем поддиапазоне.

Суть прибора - измерение напряжения на выходе дифференцирующей цепи, рис.1.

Напряжение на резисторе: Ur = i*R ,
где i - общий ток через цепь, R - зарядное сопротивление;

Т.к. цепь дифференцирующая, то ее ток: i = С*(dUc/dt) ,
где С - заряжаемая емкость цепи, но конденсатор будет линейно заряжаться через источник тока, т.е. стабилизированным током: i = С*const,
значит напряжение на сопротивлении (выходное для этой цепи): Ur = i*R = C*R*const - прямо пропорционально емкости заряжаемого конденсатора, а значит измеряя вольтметром напряжение на резисторе мы измеряем в некотором масштабе и исследуемую емкость конденсатора.

Схема представлена на рис. 2 .
В исходном положении испытуемый конденсатор Сх (или калибровочный С1 при включенном тумблере SA2) разряжен через R1. Измерительный конденсатор, на котором (не на испытуемом непосредственно) измеряется напряжение, пропорциональное емкости испытуемого Сх, разряжен через контакты SA1.2. При нажатии кнопки SA1 испытуемый Сх (С1) заряжается через соответствующие поддиапазону (галетный переключатель SA3) резисторы R2 ... R11. При этом зарядный ток Сх (С1) проходит через светодиод VD1, чья яркость свечения позволяет судить о токе утечки (сопротивлении, шунтирующем конденсатор) в конце заряда конденсатора. Одновременно с Сх (С1) через источник стабилизированного тока VT1,VT2,R14,R15 заряжается и измерительный (заведомо исправный и с малым током утечки) конденсатор С2. VD2, VD3 используются для предотвращения разряда измерительного конденсатора через источник напряжения питания и стабилизатор тока соответственно. После заряда Сх (С1) до уровня, определяемого R12, R13 (в данном случае до уровня примерно половины напряжения источника питания), компаратор DA1 отключает источник тока, синхронный с Сх (С1) заряд С2 прекращается и напряжение с него, пропорциональное емкости испытуемого Сх (С1) индицируется микроамперметром PA1 (две шкалы со значениями кратными 3 и 10, хотя можно настроить на любую шкалу) через повторитель напряжения DA2 с высоким входным сопротивлением, что также обеспечивает долгое сохранение заряда на С2.

Настройка

При настройке положение калибровочного переменного резистора R17 фиксируется в каким-либо положении (например, в среднем). Подключая эталонные конденсаторы с точно известными значениями емкости в соответствующем диапазоне, резисторами R2, R4, R6-R11 производится калибровка измерителя - подбирается такой ток заряда, чтобы эталонные значения емкостей соответствовали определенным значениям на выбранной шкале.

В моей схеме точные значения зарядных сопротивлений при напряжении питания 9 В составили:

После калибровки один из эталонных конденсаторов становится калибровочным С1. Теперь при изменении напряжения питания (изменения температуры окружающей среды, например при сильном охлаждении готового отлаженного прибора на морозе показания емкости у меня получались заниженными процентов на 5) или просто для контроля точности измерений достаточно подключить С1 тумблером SA2 и, нажав SA1, калибровочным резистором R17 произвести подстройку PA1 на выбранное значение емкости С1.

Конструкция

Перед началом изготовления прибора необходимо выбрать микроамперметр с подходящей шкалой(-ами), габаритами и током максимального отклонения стрелки, но ток может быть любым (порядка десятков, сотен микроампер) благодаря возможности настройки и калибровки прибора. Я применил микроамперметр ЭА0630 с Iном = 150 мкА, классом точности 1.5 и двумя шкалами 0 ... 10 и 0 ... 30.

Плата была разработана с учетом того, что она будет крепиться непосредственно на микроамперметре при помощи гаек на его выводах, рис.3 . Такое решение обеспечивает и механическую, и электрическую целостность конструкции. Прибор размещается в подходящий по габаритам корпус, достаточный для размещения также (кроме микроамперметра и платы):

SA1 - кнопка КМ2-1 из двух малогабаритных переключателей;
- SA2 - малогабаритный тумблер МТ-1;
- SA3 - малогабаритный галетный переключатель на 12 положений ПГ2-5-12П1НВ;
- R17 - СП3-9а - VD1 - любой, я применил какой-то из серии КИПх-хх, красного цвета свечения;
- 9-ти вольтовая батарея «Корунд» с габаритами 26.5 х 17.5 х 48.5 мм (без учета длины контактов).

SA1, SA2, SA3, R17, VD1 закрепляются на верхней крышке (панели) прибора и располагаются над платой (батарея укрепляется при помощи проволочного каркаса прямо на плате), но соединяются с платой проводами, а все остальные радиоэлементы схемы располагаются на плате (и под микроамперметром непосредственно тоже) и соединяются печатным монтажом. Отдельного выключателя питания я не предусматривал (да и в выбранный корпус он бы уже не поместился), совместив его с проводами для подключения испытуемого конденсатора Сх в разъеме типа СГ5. «Мама» XS1 разъема имеет пластмассовый корпус для установки на печатную плату (она устанавливается в углу платы), а «папа» XP1 подключается через отверстие в торце корпуса прибора. При подключение разъема «папа» своими контактами 2-3 включает питание прибора. К проводам Сх параллельно неплохо приладить разъем (колодку) какой-либо конструкции для подключения отдельных отпаянных конденсаторов.

Работа с прибором

При работе с прибором нужно быть внимательным с полярностью подключения электролитических (полярных) конденсаторов. При любой полярности подключения индикатор показывает одно и то же значение емкости конденсатора, но при неправильной полярности подключения, т.е. «+» конденсатора к «-» прибора, светодиод VD1 индицирует большой ток утечки (после заряда конденсатора светодиод продолжает ярко гореть), тогда как при правильной полярности подключения светодиод вспыхивает и постепенно гаснет, демонстрируя уменьшение зарядного тока до очень малой величины, практически до полного потухания (следует наблюдать 5-7 секунд), при условии, что испытуемый конденсатор обладает малым током утечки. Неполярные неэлектролитические конденсаторы имеют очень малый ток утечки, что и видно по очень быстрому и полному гашению светодиода. А если же ток утечки велик (сопротивление, шунтирующее конденсатор мало), т.е. конденсатор старый и «течет», то свечение светодиода видно уже при Rутечки = 100 кОм, а при меньших шунтирующих сопротивлениях светодиод горит еще ярче.
Таким образом можно по свечению светодиода определять полярность электролитических конденсаторов: при том подключении, когда ток утечки меньше (светодиод менее ярок) - полярность конденсатора соответствует полярности прибора.

Важное замечание!

Для большей точности показаний любое измерение следует повторять не менее 2-х раз, т.к. в первый раз часть тока заряда идет на создание оксидного слоя конденсатора, т.е. показания емкости чуть-чуть занижены.

РадиоХобби 5"2000

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Примечание	Мой блокнот
DA1, DA2	Микросхема	К140УД608	2	К140УД708 или КР544	В блокнот
VT1, VT2	Биполярный транзистор	КТ315Б	2		В блокнот
VD2, VD3	Диод	КД521А	2	КД522	В блокнот
С1		2.2 мкФ	1		В блокнот
С2	Электролитический конденсатор	22 мкФ	1		В блокнот
R1	Резистор	1.3 Ом	1		В блокнот
R2, R4, R6	Подстроечный резистор	100 кОм	3		В блокнот
R3	Резистор	470 кОм	1		В блокнот
R5	Резистор	30 кОм	1		В блокнот
R7, R8	Подстроечный резистор	10 кОм	2		В блокнот
R9	Подстроечный резистор	2.2 кОм	1		В блокнот
R10, R11	Подстроечный резистор	470 Ом	2		В блокнот
R12, R13	Резистор	1 кОм	2		В блокнот
R14	Резистор	13 кОм	1

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

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

Схема прибора для проверки конденсаторов

Настройка прибора для проверки конденсаторов

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

Печатная плата прибора

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

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

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

Внешний вид прибора

Примеры измерений

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

В упрощенном виде электролитический (оксидный) конденсатор представляет собой две алюминиевые ленточные обкладки, разделенные прокладкой из пористого материала, пропитанного специальным составом - электролитом. Диэлектриком в таких конденсаторах является очень тонкая оксидная пленка, образующаяся на поверхности алюминиевой фольги при подаче на обкладки напряжения определенной полярности. К этим ленточным обкладкам присоединяются проволочные выводы. Ленты сворачиваются в рулон, и все это помещается в герметичный корпус. Благодаря очень малой толщине диэлектрика и большой площади обкладок оксидные конденсаторы при малых габаритах имеют большую емкость.

В процессе работы внутри конденсатора протекают электрохимические процессы, разрушающие место соединения вывода с обкладками. Контакт нарушается, и в результате появляется т. н. переходное сопротивление, достигающее порою десятков Ом. Это эквивалентно включению последовательно с конденсатором резистора, причем последний находится в самом конденсаторе. Зарядные и разрядные токи вызывают нагрев этого "резистора", что еще больше усугубляет разрушительный процесс.

Другая причина выхода из строя электролитического конденсатора - это известное радиолюбителям "высыхание", когда из-за плохой герметизации происходит испарение электролита. В этом случае возрастает реактивное емкостное (Хс) сопротивление конденсатора, т.к. емкость последнего уменьшается. Наличие последовательного сопротивления негативно сказывается на работе устройства, нарушая логику работы конденсатора в схеме. (Если включить, например, последовательно с конденсатором фильтра выпрямителя резистор сопротивлением 10 - 20 Ом, на выходе последнего резко возрастут пульсации выпрямленного напряжения). Особенно сильно сказывается повышенное значение Эквивалентного последовательного сопротивления (ESR) конденсаторов (причем всего до 3 - 5 Ом) на работе импульсных блоков питания, вызывая выход из строя дорогостоящих транзисторов или микросхем.

Принцип работы описываемых измерителей эквивалентного последовательного сопротивления основан на измерении емкостного сопротивления конденсатора , т.е. по сути - это омметр, работающий на переменном токе. Из курса радиотехники известно,

Х с = 1/ 2ПfC (1), где Х с - емкостное сопротивление. Ом; f - частота, Гц; С - емкость, Ф

Проверка конденсатора. Средние величины ESR в миллиоммах для новых конденсаторов в зависимости от напряжения

Генератор импульсов генерирует импульсы с частотой следования 120кГц, построен на логических элементах 1 и 2. Частота генератора задается RC контуром на радиокомпонентах R1 и C1.

Для согласования логических уровней используется третий логический элемент DD1.3. Для усиления импульсов в схему добавлены DD1.4-DD1.6. Затем сигнал следуя через делитель напряжения на сопротивлениях R2 и R3 поступает на неизвестный конденсатор Сх. Блок измерителя переменного напряжения состоит из диодов VD1 и VD2 и мультиметра, . Последний, требуется перевести в режим измерения постоянного напряжения. Подстройку прибора для проверки конденсаторов осуществляют путем изменения номинала резистора R2.

Конструктивно прибор размещен в одном корпусе с элементом питания. Щуп Х1 присоединен к корпусу устройства, щуп X2 обычный провод не более 10 сантиметров на конце которого игла или крокодил. Проверка исследуемых конденсаторов возможна прямо на плате, не выпаивая их из схемы, что существенно ускоряет время ремонта любой радио аппаратуры.

По завершению сборки устройства для проверки электролитических конденсаторов, желательно измерить осциллографом частоту на щупах X1 и X2. Она должна находиться в диапазоне 120-180 кГц. Иначе потребуется подбор номинала резистора R1.

Затем используя резисторы следующих номиналов: 1, 5, 10, 15, 25, 30, 40, 60, 70 и 80 Ом . К выводам X1 и X2 подключаем сопротивление в 1 Ом и регулировкой R2 добиваемся, чтобы на мультиметре было значение 1мВ. Затем берем следующий резистор 5 Ом и не изменяя сопротивление R2 записываем показание мультиметра. Так же и далее с оставшимися сопротивлениями. В результате этого получим таблицу значений, по которой можно будет узнать реактивное сопротивление.

Рассмотрим работу схемы простейшего измерителя ESR для проверки оксидных конденсаторов. Сразу следует сделать оговорку, что суть электрических процессов, происходящих в схеме, для облегчения понимания дается в несколько упрощенном виде.

Проверка конденсатора схема устройства с использованием головки микроамперметра

На микросхеме DD1 собран генератор прямоугольных импульсов (элементы D1.1, D1.2) и буферный усилитель (элементы D1.3, D1.4). Частота генерации определяется элементами С2 и R1 и приблизительно равна 100 кГц. Прямоугольные импульсы через разделительный конденсатор СЗ и резистор R2 подаются на первичную обмотку повышающего трансформатора Т1. Во вторичную обмотку после выпрямителя на диоде VD1 включен микроамперметр РА1, по шкале которого отсчитывается значение ESR. Конденсатор С4 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения. При включении питания стрелка микроамперметра отклоняется на конечную отметку шкалы (добиваются подбором резистора R2), это ее положение соответствует бесконечному значению ESR .

Если теперь подключить исправный оксидный конденсатор Сх параллельно обмотке I трансформатора Т1, то благодаря низкому емкостному сопротивлению (помните, при С = 10 мкФ, Х с = 0,16 Ом на частоте 100 кГц ), конденсатор зашунтирует обмотку, и стрелка измерителя упадет практически до нуля. При наличии же в измеряемом конденсаторе какого-либо из описанных выше дефектов, в нем повышается значение ESR. Часть переменного тока потечет через обмотку, и стрелка отклонится на некоторый угол.

Чем больше будет ESR, тем больший ток будет течь через обмотку и меньший через конденсатор, и тем ближе к положению "бесконечность" будет отклоняться стрелка. Шкала прибора нелинейна и напоминает шкалу омметра обычного тестера. В качестве измерительной головки можно использовать любой микроамперметр на ток до 500 мкА, хорошо подходят головки от индикаторов уровня записи магнитофонов. Градуировать шкалу не обязательно, достаточно засечь, где будет находиться стрелка, подключая калибровочные резисторы.

Но об этом поговорим чуть позже. Благодаря разделительному повышающему трансформатору, напряжение на измерительных щупах прибора не превышает значения 0,05 - 0,1 В, при котором еще не открываются переходы полупроводниковых приборов. Это дает возможность проверять конденсаторы, не выпаивая их из схемы!

Нетрудно заметить, что если к схеме подключить неисправный конденсатор, имеющий пробой диэлектрика, стрелка прибора так же, как и в случае проверки исправного конденсатора, упадет до нулевой отметки. Для устранения указанного недостатка в схему введен переключатель S1. В верхнем положении контактов (как показано на схеме) прибор работает как измеритель ESR, и стрелка измерительной головки отклоняется под воздействием выпрямленного напряжения генератора. В нижнем же положении контактов переключателя S1 стрелка измерителя отклоняется под воздействием постоянного напряжения источника питания, а измеряемый конденсатор подключается параллельно головке. Процедура измерения выглядит так: подключаем щупы к измеряемому конденсатору и наблюдаем за стрелкой. Допустим, стрелка упала до нуля, по части ESR конденсатор исправен. Переключаем S1 в нижнее положение. При исправном конденсаторе стрелка измерительного прибора должна вернуться в положение "бесконечность", т.к. конденсаторы не проводят (вернее сказать: не должны проводить) постоянный ток. Пробитый же конденсатор зашунтирует головку, и стрелка измерителя останется в нулевом положении. Отклонения стрелки на конечную отметку шкалы на постоянном токе (в нижнем положении S1) добиваются подбором резистора R3.

Для защиты измерительной головки от механических повреждений импульсом разрядного тока (при случайном подключении измерительных щупов к заряженному конденсатору) служат диоды VD2, VD3. Заряженный конденсатор будет разряжаться через обмотку I трансформатора Т1.

Наличие переключателя S1 дает возможность "прозванивать" проводники печатной платы, позволяя выявлять обрывы, микротрещины или случайные замыкания между дорожками. На переменном токе этого сделать нельзя, т. к., например, из-за наличия в схеме блокировочного конденсатора, прибор покажет замыкание между общим проводом и проводником питания.

Существуют и другие области применения прибора. С его помощью, благодаря наличию генераторе импульсов, можно проверять исправность трактов РЧ и ПЧ радиоприемников и телевизоров, а также видеоусилители, формирователи импульсов и т.д. Спектр гармоник сигнала прямоугольной формы генератора, работающего на частоте 100 кГц, простирается вплоть до сотен мегагерц. Телевизор реагирует на подключение щупов прибора даже к антенному входу ДМВ диапазона. В диапазоне MB на экране телевизора отчетливо просматриваются горизонтальные полосы.

Чтобы иметь возможность проверять тракты ЗЧ, в схему прибора введен еще один переключатель (S2), с помощью которого частота генератора импульсов понижается до 1 кГц. Кроме того, измерения показали, что потребляемый прибором ток не превышает 3-5 мА. Питать прибор можно от батарейки типа "Крона" через маломощный 5-вольтовой стабилизатор. Переключателем S3 включается питание прибора.

Длительная работа с прибором позволила выявить еще один "скрытый резерв" - при помощи него можно проверять катушки индуктивности (обмотки трансформаторов) на предмет наличия короткозамкнутых витков. При этом прибор измеряет все то же реактивное сопротивление, только на этот раз индуктивное (XL). Индуктивное сопротивление можно рассчитать по формуле:

X L = 2ПfL (2), где X L - индуктивное сопротивление, Ом; t - частота, Гц; L - индуктивность, Гн.

Например, катушка индуктивностью в 100 микрогенри (мкГн) на частоте 100 кГц будет иметь индуктивное сопротивление XL = 62,8 Ом (при синусоидальной форме тока). Если такую катушку подключить к нашему прибору, стрелка измерителя практически останется в положении "бесконечность", отклонение будет едва заметно. Наличие же в обмотке катушки короткозамкнутого витка (витков) приведет к резкому уменьшению индуктивного сопротивления до единиц Ом, и стрелка прибора в этом случае покажет какое-то малое сопротивление. Индуктивность катушек, применяемых в радиотехнических устройствах, может находиться в очень широких пределах - от единиц микрогенри в ВЧ дросселях до десятков генри в силовых трансформаторах, поэтому проверка катушек с большой индуктивностью на частоте 100 кГц может вызвать затруднения. Чтобы проверять такие катушки (например, первичные обмотки силовых трансформаторов), частоту генератора нужно установить в 1 кГц (переключателем S2).

Трансформатор Т1 наматывается на ферритовом кольце с внешним диаметром 10-15 мм и магнитной проницаемостью 600-2000 (значения не критичны). Первичная обмотка содержит 10 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,4-0,5 мм, вторичная - 200 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,1-0,15 мм. В качестве провода для "первички" отлично подходит монтажный провод марки МГТФ-0,5. Диод VD1 обязательно должен быть германиевым, например, типов Д9, Д310, Д311, ГД507. Кремниевые диоды имеют большое пороговое напряжение открывания (0,5-0,7 В), что приведет к сильной нелинейности шкалы прибора в области измерения малых сопротивлений. Германиевые же диоды начинают проводить ток при прямом напряжении 0,1-0,2 В. Правильно собранный прибор начинает работать сразу, нужно только лишь подобрать сопротивление резисторов, как было указано выше. Чтобы облегчить настройку, в качестве резисторов R2 и R3 можно использовать подстроечные резисторы.

Задающий генератор можно собран и по другой схеме, важно лишь, чтобы частота сигнала генератора была около 100 кГц. Можно вообще обойтись без внутреннего генератора, используя уже имеющийся в распоряжении стационарный генератор и стрелочный авометр, а прибор оформить в виде приставки к ним.

Градуируют прибор проверки электролетических конденсаторовс помощью нескольких постоянных резисторов сопротивлением 1 Ом. Замкнув щупы, замечаем, где будет нулевая отметка шкалы. Из-за наличия сопротивления в соединительных проводах, она может не совпадать с положением стрелки при выключенном питании. Поэтому провода, идущие к щупам, должны быть по возможности короткими, сечением 0,75-1 мм2. Далее подключаем два параллельно соединенных резистора на 1 Ом и замечаем положение стрелки, соответствующее измеряемому сопротивлению 0,5 Ом. Затем подключаем резисторы на 1, 2, 3, 5 и 10 Ом и замечаем положения стрелки при измерении этих сопротивлений. На этом можно остановиться, т. к. электролитические конденсаторы емкостью более 4,7 мкФ с ESR больше 10 Ом, хотя и могут работать, например, в качестве разделительных в УНЧ, однако вызывают большие сомнения в их долговечности.

Значение ESR новых исправных конденсаторов зависит от фирмы-изготовителя, типа, свойств применяемых при изготовлении материалов и др. Повышенным (до 3-6 Ом) ESR обладают большинство конденсаторов емкостью 1-4,7 мкФ на напряжение 50-400 В, а также низковольтные сверхмалогабаритные конденсаторы. Проверенный же конденсатор, например, емкостью 1000 мкФ на 16 В, имеющий ESR 5 Ом, явно "нехороший" и подлежит замене. Как было отмечено выше, в особо ответственных узлах радиоаппаратуры, например, в импульсных блоках питания, схемах развертки телевизоров, должны использоваться качественные конденсаторы с ESR не более 0,5-1 Ом. Для междукаскадных конденсаторов НЧ - цепей эти требования могут быть не такими жесткими. (Именно в УНЧ, собранном пару лет назад, благополучно работают упомянутые выше миниатюрные "электролитики").

Для проверки возможности прибора обнаруживать коротко-замкнутые витки проведите такой эксперимент: подключите прибор к исправному дросселю, например, ДМ - 0,1 с индуктивностью 20-100 мкГн, при частоте 100 кГц. Стрелка слегка отклонится в сторону уменьшения измеряемого сопротивления. Затем намотайте поверх дросселя пару витков монтажного провода со снятой изоляцией и скрутите вместе его концы. Снова подключите прибор: на этот раз стрелка должна отклониться на значительно больший угол, показывая сопротивление несколько Ом. В любом случае функция проверки катушек является дополнительной.

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

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 С 2 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 РА 1 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 1,5 V . Ток потребления в дежурном режиме с микросхемой К131ЛА3 составил 20,3 мА, в режиме измерения 20,5 мА.

Источник: http://radio-hobby.org/

Испытатель Оксидных Конденсаторов с питанием от сети.

Прибор предназначен для измерения емкости оксидных конденсаторов в составе узла, в котором они применены
(т. е. без выпаивания).
Параметры входных цепей прибора рассчитаны таким образом, что на точность измерения практически не влияют ни сопротивление подключенных к проверяемому конденсатору цепей аппарата, ни полярность этих элементов, ни полярность подключения самого прибора.

Пределы измерения емкости - 1... 1000 мкФ,
Относительная погрешность измерения в интервале значений 20...500 мкФ - не более -20 и +40 %.

Принципиальная схема.

Принцип его действия основан на измерении падения переменного (50 Гц) напряжения на делителе, состоящем из резисторов R1, R2 и проверяемого конденсатора Сх. Снимаемый с делителя сигнал усиливается микросхемой DA1 и поступает на выпрямитель, выполненный по схеме удвоения напряжения на диодах VD1, VD2. Постоянная составляющая выпрямленного напряжения через логарифмирующую цепь R7,VD3,R8 (она расширяет пределы измерения емкости) поступает на микроамперметр РА1, и его стрелка отклоняется на угол, обратно пропорциональный емкости конденсатора Сх.
В приборе можно использовать постоянные резисторы МЛТ, переменные резисторы СП4-1 (СП5-2, ППЗ-45),
конденсаторы КМ-6, МБМ(С1), КТ-1(СЗ). К50-6. К50-16, К53-1 (остальные). Трансформатор Т1-любой, мощностью более 1 Вт с напряжением на вторичной обмотке 2X22V.
Для подключения прибора к проверяемому конденсатору и прокалывания защитного лака, которым обычно покрыты печатные платы радиоаппаратуры, рекомендуется изготовить специальный щуп. По сути, это - два склеенных корпусами цанговых карандаша, в которые вместо грифелей вставлены стальные иглы. К утолщенным концам игл припаивают гибкий экранированный провод, который подключают к гнездам XS1, XS2.

Налаживание прибора сводится к подгонке (попеременным изменением сопротивлений резисторов R3, R7 и R8) шкалы путем измерения емкости заведомо исправных конденсаторов с возможно меньшим допускаемым отклонением емкости от номинала (конденсаторы с допуском 10%).
Шкалу микроамперметра градуируют непосредственно в микрофарадах или пользуются при работе градировочной таблицей. Если применен микроамперметр с током полного отклонения стрелки 100 мкА, то отметка 5 мкА соответствует емкости 1000 мкФ, отметки 10, 20, 40, 60, 80 и 90 мкА - соответственно 500, 200, 100, 50, 20 и 10 мкФ, отметка 100 мкА - 0.
Перед измерением прибор калибруют переменным резистором R8, ось которого выведена на лицевую панель, устанавливают стрелку микроамперметра РА1 на отметку 0 (100 мкА).
Пределы измерения емкости можно сместить в сторону больших или меньших значений, для чего достаточно заменить резисторы R1 и R2 резисторами соответственно меньших или больших сопротивлений, сохранив неизменным их отношение.
Микросхему К548УН1А в испытателе можно заменить на К140УД7, К554УД2 и т. п., обеспечив им напряжения питания +15V и - 15V.
Необходимые для питания ОУ DА1 напряжения получены выпрямлением переменного напряжения обмотки II трансформатора Т1 и последующей стабилизацией его параметрическими стабилизаторами R9,VD4 и R10,VD5.

Для расширения пределов измерения емкости в сторону меньших значений в прибор необходимо ввести еще один делитель входного напряжения, подключив его как показано на рис.1 (нумерация новых деталей продолжает начатую на схеме в начале статьи, пропуск в нумерации означает, что элемент исключен). Делитель R11, R12 подключают к прибору, переключателем SA1.
Замена подстроечного резистора R7 постоянным, и введение резистора R14 облегчают налаживание испытателя.

Чертеж печатной платы модернизированного прибора показан на рис. 2, смонтированную плату закрепляют непосредственно на шпильках зажимов микроамперметра РА1.

Простой прибор , за основу которого взяты предыдущие варианты схем.
Конструкция размещена в корпусе милливольтметра SUNWA YX1000A:

Для установки "нуля" использован переменный резистор R8, определяющий коэффициент усиления ОУ DA1. Если сопротивление микроамперметра РА1 отличается от 1 кОм, то номинал переменного резистора должен быть соответственно изменен. Для уменьшения чувствительности усилителя к "наводкам" от сетевого напряжения номинал разделительного конденсатора С1 увеличен в 10 раз (1 мкФ).
Для градуировки шкалы индикатора рассчитывают отклонения стрелки (в процентах от всей шкалы) для каждой емкости из ряда Е12 (от 2,2 мкФ до 220 мкФ) по формуле: (Сх/Roбp)x100%.
Образцовые резисторы R4-R6 подбирают с максимально возможной точностью. Желательно, чтобы резисторы R1-R3 отличались друг от друга по сопротивлению точно в 10 раз, иначе придется устанавливать стрелку индикатора на "нуль" при каждой смене диапазона.
Операционный усилитель должен быть с полной внутренней коррекцией и высоким входным сопротивлением, например: К140УД8, К140УД18, К140УД22. Диоды VD1-VD4 - германиевые с малым прямым напряжением. VD5.VD6 - любые с обратным напряжением более 30V. Конденсатор С1 - любой малогабаритный, а С2 - обязательно с малым током утечки (К52, К53). Переключатель диапазонов SA1 - штатный, галетный. Для более плавной установки "нуля", резистор R8 рекомендуется заменить цепочкой из последовательно соединенных переменного и постоянного резисторов, чтобы переменным можно было компенсировать любые изменения сетевого напряжения.
Для приборов, описанных выше, также желателен сетевой трансформатор с увеличенным числом витков на вольт. Конденсатор C1 нужно использовать емкостью 1 мкФ, резистор R3 заменить переменным ("установка нуля"), а переменные и подстроенные - постоянными. Резистором R6 устанавливать стрелку на нуль нельзя, поскольку будет "растягиваться" или "сжиматься" шкала из-за нелинейности характеристики диода VD3.

Источник: "РАДИО" №9 1990г, №11 1996г.

Простой измеритель ЭПС (ESR-метр)

Схема питается от двух 3-хвольтовых батареек, соединенных последовательно, потребляя:
6,5мА при разомкнутых щупах и 10мА - при замкнутых.

Схема:

В качестве генератора использована МС КР1211ЕУ1 Datasheet (частота при номиналах на схеме около 70кГц), трансформаторы могут быть применены фазоинверторные от БП АТ/АТХ - одинаковые параметры (коэффициенты трансформации в частности) практически от всех производителей.

Внимание!!! В трансформаторе Т1 используется лишь половинка обмотки.

Головка прибора имеет чувствительность 300мкА, но возможно использование других головок. Предпочтительно использование более чувствительных головок.
Шкала прибора растянута на треть при измерении до 1-го Ома. Десятая Ома легко отличимая от 0,5 Ома, в шкалу укладываются 22 Ома.
Растяжку и диапазон можно варьировать с помощью добавления витков к измерительной обмотке (с щупами) и/или к обмоткам III того или иного трансформатора.

28 ноября 2005 г.
www.сайт
Схема № 1

Часто в руки радиолюбителей попадают электролитические конденсаторы, качество которых вызывает сомнение. Дело в том, что с течением времени электролит в них высыхает и их емкость падает. Иногда почти до нуля. Устанавливать такие конденсаторы в схему, конечно, нельзя. Но как их проверить? Как узнать, годится этот конденсатор или нет? Приборы, предназначенные для измерения емкости электролитических конденсаторов, сложны и дороги. В любительских условиях вполне можно обойтись простейшим прибором, описание которого приведено в этой статье. Он позволяет проверить работоспособность конденсаторов, в том числе и электролитических, с рабочим напряжением более 4,5 В и емкостью от 0,5 до 1000 мкФ. Таким образом можно определить пробой в конденсаторе, наличие большой утечки и ориентировочно оценить даже его емкость.

Конечно, точность определения емкости невелика, но вполне достаточна, чтобы ответить, можно или нельзя устанавливать данный конденсатор в схему.

Принципиальная схема прибора приведена на рисунке 1.

Как видно из схемы, прибор представляет собой несимметричный мультивибратор, собранный на транзисторах разной проводимости.

Принцип действия прибора основан на том, что его частота зависит от величины емкости параллельно включенных конденсаторов С1 и Сх. Индикатором колебаний служит лампа накаливания H1. Питается прибор от батареи Б1.

При включении питания оба транзистора открываются. Вспыхивает лампочка, и через резистор R1 начинает заряжаться конденсатор С1. Ток заряда проходит по цепи база-эмиттер V1, открывая его. когда конденсатор зарядится, ток заряда, открывавший транзистор V1, падает до нуля. Транзисторы закрываются. Лампочка гаснет. В таком состоянии схема будет находится до тех пор, пока конденсатор С1 не разрядится через резисторы R2, R3. Затем этот процесс повторится сначала.

При подключении параллельно С1 проверяемого конденсатора их общая емкость увеличивается и время разряда станет больше. Лампочка начнет мигать реже. Если емкость подключаемого конденсатора мала, то это изменение будет незначительным. А при подключении конденсатора емкостью в 1000 мкФ лампочка будет вспыхивать примерно через двадцать секунд. Если конденсатор пробит или имеет большой ток утечки, то лампочка будет гореть непрерывно.

Транзистор V1 - КТ315 или другой аналогичный структуры n-p-n. Только надо отбирать экземпляры с Jко не более 1 мкА и коэффициентом усиления не менее 50.
Транзистор V2 - МП39 или другой аналогичный структуры p-n-p c коэффициентом усиления не менее 50.

Конденсатор С1 бумажный или керамический любого типа. Резисторы тоже любого типа.

Лампочка Н1 - обычная, от карманного фонаря, напряжением 2,5 В и током 0,15 А. Использовать лампочки с большим током и напряжением нельзя.

НАЛАЖИВАНИЕ ПРИБОРА начинайте с установки максимального значения величины резистора R3, поставив его движок в нижнее (по схеме) положение. Для начала поставьте резистор R1 величиной 680 Ом. Включив питание, проверьте работу мультивибратора. Если он работает, то лампочка должна мигать. В противном случае увеличьте величину резистора R2. Добившись работы мультивибратора, подберите величину R1. Она может быть выбрана в пределах 680 Ом -4,7 кОм. При больших величинах лампочка горит дольше, но мультивибратор работает менее устойчиво. Поэтому надо установить такую величину резистора R1, при которой генератор устойчиво работает и лампочка достаточно ярко светит на максимальной частоте. Эту частоту устанавливают резистором R3. В смонтированном образце она равна примерно 10 Гц.

Мигающая лампочка служит хорошим индикатором включения прибора. Подключение проверяемого конденсатора уменьшает частоту мигания лампочки. Для опытного глаза изменение частоты заметно уже при подключении конденсатора в 0,05 мкФ. Подключение пробитого конденсатора или конденсатора с большой утечкой вызывает непрерывное свечение лампочки. Лампочка довольно долго горит при подключении конденсаторов большой емкости - 100 - 1000 мкФ. Поэтому, чтобы воспользоваться прибором, надо предварительно потренироваться, подключая к прибору заведомо исправные конденсаторы в 5, 10, 20, 50 и более микрофарад. Прибором, несомненно, можно проверять и неэлектролитические конденсаторы.

В заключение хотелось бы заметить, что давно не работавшие электролитические конденсаторы с большой утечкой следует на некоторое время подключить к источнику постоянного тока с напряжением, равным рабочему напряжению конденсатора. После непродолжительной работы в таком режиме ток утечки заметно понизится, и конденсатор вновь может быть использован.

Схема № 2 Измеритель ESR электролитических конденсаторов

НАЗНАЧЕНИЕ

Устройство позволяет измерять ESR электролитических конденсаторов с индикацией измеряемой величины на линейной шкале стрелочного прибора или на индикаторе цифрового мультиметра.

КОНСТРУКЦИЯ

Схема устройства собрана на четырёх ОУ. На ОР 1 собран генератор частотой 120 кГц. Напряжение с этого генератора подаётся на инвертирующий усилитель на ОР 2, в цепь обратной связи которого включается тестируемый конденсатор. Так как величина коэффициента усиления инвертирующего усилителя на ОУ прямо пропорциональна величине сопротивления резистора в цепи ООС, то его выходное напряжение будет прямо пропорционально измеряемой величине. Далее следует нормирующий усилитель ОР 3. Меняя его коэффициент усиления, переключая резистор обратной связи, получаем возможность легко изменять диапазон измерения. Далее, следует линейный вольтметр на ОР 4. Если вместо микроамперметра включить резистор, величиной в несколько килоом, то напряжение на нём можно измерять цифровым мультиметром. Например, на FLUKE есть oчень удобный поддиапазон - 300 мВ.

Рис. 2 Принципиальная схема измерителя ESR электролитических конденсаторов

Схема устройства предоставлена на Рис.2, и имеет два предела измерения 1 Ом и 5 Ом. Но их может быть сколько угодно. Включив вместо резистора R9,например, 9 кОм, получим предел 10 Ом.

Вообще, как мне представляется, применение данного прибора для целей выявления неисправных конденсаторов при ремонтах РЭА ничем не лучше, чем применение устройства для измерения ESR на трансформаторе. Но, когда интересует точное значение ESR, при подборе конденсаторов, например, тогда его применение целесообразно.

Следует учитывать, что наличие даже очень маленькой индуктивности (ферритовой бусинки, например, надетой на провод) вызывает заметное (на пределе 1 Ом - более половины шкалы) отклонение стрелки. Так можно легко различать проволочные и плёночные резисторы, например, если по внешнему виду определить затруднительно.

Следует остановиться на конструкции щупов. Наилучшие результаты показали витые щупы из четырёх проводов, диаметром в изоляции, около одного миллиметра. Два провода свиваются между собой, а потом две косички свиваются между собой. При длине 40 см, вносимая погрешность - около 0.2 Ома. Такой же косичкой из четырёх проводов, только короткой, производится подключение к клеммам на корпусе прибора. В качестве клемм удобно использовать колодки для подключения звуковых колонок.

Номиналы деталей, за исключением номиналов резисторов R7, R8 и R9, определяющих границы диапазонов,не критичны. Питание устройства от 12 дисковых аккумуляторов, ёмкостью 0.28 А-Ч.

НАСТРОЙКА

Настройка производится так. Вставляем в колодку известное сопротивление, например, 3 Ома. Вращая триммер R11 устанавливаем стрелку на 30 (если 50-и микроамперная головка). И всё. Испытания устройства на конденсаторах ёмкостью 820-4700 мкФ производителей SXE, SAMHWA, KELNA, LXY и других, с величиной ESR менее 0.1 Ома, подтвердили его достаточно высокую эффективность.