Приборы для проверки конденсаторов без выпайки из схемы

Что такое конденсатор

Конденсатором является электрическим элементом, который способен накапливать определенный электрический заряд. Главным параметром элемента считается емкость, которая рассчитывается в фарадах. 1 фарад это довольно большая величина. Современные конденсаторы имеют следующие обозначения емкости:

• пикофарад обозначается pF или пФ;
• нанофарад обозначается nF или нФ;
• микрофарад обозначается mF или мФ.

Принцип работы устройства достаточно прост. Работа и выдача импульса отличается только от тока в цепи, к которой он подключен.

Цепь переменного тока

В цепи переменного тока конденсатор является сопротивлением. Он быстро накапливает определенный заряд и постепенно его отдает. Накопление и полная отдача происходит во время смены электрической волны.

Цепь постоянного тока

В цепи постоянного тока заряд накапливается на пластинах, увеличивая величину разницы потенциалов на обкладках. Разница потенциалов увеличивается до величины напряжения. Как только она становится равна напряжению, общая цепь разрывается.

Конденсатор переменной емкости

Конденсаторы, емкость которых можно менять, называются конденсаторами переменной емкости.

Наиболее простой конденсатор переменной емкости имеет несколько (реже один) медных или алюминиевых полудисков, соединенных между собой электрически и укрепленных неподвижно. Другой ряд таких же полудисков собран на общей оси. При повороте этой оси каждый из укрепленных на ней полудисков входит меду двумя неподвижными полудисками. Поворачивая ось и меняя таким образом взаимное расположение подвижных и неподвижных полудисков, мы можем менять емкость конденсатора. На рисунке 3 показана схема устройства и на рисунке 4 – общий вид воздушного конденсатора переменной емкости.

Рисунок 3. Схема устройства конденсатора переменной емкости

Рисунок 4. Общий вид конденсатора переменной емкости

Видео об устройстве серийного конденсатора переменной емкости:

Видео о том, как можно сделать самодельный конденсатор переменной емкости своими руками:

https://youtube.com/watch?v=DKNN_OA_LYQ

Видео о том, как можно сделать самодельный конденсатор переменной емкости своими руками:

Виды конденсаторов

Существует несколько видов и типов конденсаторов. Они разделяются между собой по следующему принципу:

1. Изменение емкости. Это изменение классифицирует электронные элементы на постоянные, переменные и подстрочные.
2. Материал диэлектрика может быть воздухом, слюдой, тефлоном, поликарбонатом, электролитом.
3. Монтаж. По способу монтажа, эти радиодетали делятся на навесные и печатные.

Существуют несколько типов емкостных устройств, делящихся по принципу построения и работоспособности:

1. Керамические. Эти элементы выполнены из диска, с обеих сторон имеющего проводник. Подобные печатные детали имеют малое рабочее напряжение, но большую емкость.

2. Пленочные. Подобные конденсаторы имеют внутри корпуса скрученную в рулон пленку. Большой заряд и высокое рабочее напряжение удается разместить по всем слоям. Слои выполнены из фольги с диэлектриком на одной стороне.

3. Электролитические. Эти устройства схожи по структуре с пленочными. Отличием является материал диэлектрика. Для этих печатных элементов диэлектриком является бумага, пропитанная электролитом.

4. Переменные. Это устройства точной настройки приборов. Изменение емкости производится механическим способом.

5. Подстрочные. Это элементы одноразовой настройки параметров в приборах. Подобная настройка выполняется только на заводах изготовителях.
6. Пусковые. Это конденсаторы служат для запуска электрических двигателей. Они работают в цепи переменного тока в 220 вольт.

Измерительные приборы

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

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

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

Определение параметров

Самостоятельно проверить элемент на работоспособность очень просто. Современные мультиметры и тестеры имеют для этого соответствующую функцию. Главным параметром при проверке будет соответствие заявленной и фактической емкости, а также пропускная способность радиодетали. Проводить проверку можно как на самой плате, так и произведя демонтаж детали с печатной платы.

Проверка емкости

Часто конденсаторы, — особенно старые — имеют нечеткое обозначение емкости на своем корпусе. Для того чтобы узнать емкость рабочего устройства, необходимо воспользоваться мультиметром, который имеет функцию замера емкости. Современные мультиметры имеют измерительный диапазон от 20 nF до 200 mF. Чтобы определить емкость не маркированного конденсатора, придется тестировать его в 5 режимах: 20 nF, 200 nF, 2 mF, 20 mF, 200 mF. Также придется учесть полярность, если элемент является полярным. Перед измерением необходимо выпаять конденсатор с цепи.

1. Прибор переключается в режим проверки емкости. Обязательно переключение щупов в гнездо cX.
2. Испытуемый элемент перед проверкой нужно разрядить. Это делается путем замыкания обоих концов.
3. Оба щупа присоединяются к выводам.

↑ О деталях

Резисторы R10, R12 и R11, R13 от которых зависят начало, и конец измерительного диапазона подбираются в процессе градуировки. Значения этих резисторов могут отличаться от стандартных значений ряда Е24
, поэтому наверняка будут наборными как у меня. Допускаю, что и вовсе ничего подбирать не придется, если будет использован рекомендуемый мультиметр и мои шкалы. Это возможно при стандартизации в производстве измерительных головок, но полностью полагаться в этом вопросе на китайских товарищей я бы не стал.

Еще одна трудоемкая часть схемы – трансформатор

. Я использовал магнитопровод от согласующего трансформатора из блока питания АТХ. Учитывая то, что это стандартный Ш-образный сердечник, намотка не должна вызывать особых затруднений. Первичная обмотка содержит 400 витков провода диаметром 0,13 мм, вторичная 20 витков провода диаметром 0,2..0,4 мм. Вторичная обмотка у меня располагается между двумя слоями первичной, насколько это принципиально здесь — не знаю, просто по старой привычке.

Проверка мультиметром

Для определения полярности с помощью мультиметра, необходимо:

1. Полностью разрядить деталь, закоротив ее выводы.
2. Резистор присоединить к клемме «+» мультиметра.
3. Второй конец резистора присоединить к выводу блока питания на 12 вольт.
4. Резистор присоединить к выводу конденсатора.
5. Минусовую жилу блока питания соединить со 2 выводом конденсатора.

Если мультиметр не покажет наличие тока в цепи, значит полярность элемента правильная. «+» жила блока питания была верно соединена с «+» конденсатора. Если мультиметр показал наличие тока, значит в цепи не была соблюдена полярность.

Снижение напряжения пробоя конденсатора

Снижение максимально возможного напряжения – это так называемый обратимый пробой. Его не определить тестером. Но в схеме при работе при номинально допустимом значении напряжения элемент ведёт себя как пробитый. При этом он будет измеряться тестером как рабочий.

Определить можно постепенной подачей напряжения от отдельного источника питания до величины, указанной на корпусе. У неисправного конденсатора пробой будет происходить раньше этой величины. Электролит закипит, и корпус начнёт греться.

Внимание! Если на маркировке стоит значение «60V», то при плавной подаче напряжения на выводы от нуля до 50V элемент должен вести себя нормально. Пробоя быть не должно

Измерение ёмкости конденсаторов с помощью измерительных приборов заводского изготовления или самодельных устройств позволяет производить ремонт и наладку электронных схем. Выявление неисправного конденсатора путём измерения его физических ёмкостных значений сохранит работоспособность электронного устройства и снизит время, затраченное на ремонт.

Проверка исправности конденсаторов

Современные мультиметры способны измерять и проверять работоспособность любых радиодеталей. Но не всегда этот прибор есть под рукой. Проверить конденсатор можно с помощью тестера.

Мультиметр

Если мультиметр имеет специальную функцию измерения емкости, значит с его помощью можно проверить любой тип устройства. Керамические, электролитические, пусковые радиодетали имеют одинаковый принцип работы, а значит и проверка исправности может проводиться одинаково.

1. Выпаять испытуемую деталь с платы и разрядить ее, замкнув контакты.
2. Установить мультиметр в режим определения емкости «cX».
3. Переключить прибор на определение максимального диапазона емкости.
4. Щупы присоединить к ножкам или выводам конденсатора.
5. Мультиметр покажет значение емкости. Если перед значением высвечивается один или несколько «0», то прибор переключается на более низкий параметр.

Полярные конденсаторы (если правильно соблюдена полярность) показывают постепенно повышающиеся значения от «0» до «1». Если дисплей показывает «1» без изменений, значит конденсатор нерабочий. Если показания равны «0», значит элемент замкнут внутри.

Неполярные конденсаторы проверяют, выставив мультиметр на значение 2 Мом. Если показания выше этого значения, значит устройство исправно. Значения менее 2 МОм говорят о неисправности.

Тестер

Провести проверку конденсатора при помощи тестера можно только для определения общей исправности. Определить потерю емкости или разброс напряжения невозможно.

1. Для проверки необходимо установить тестер в режим сопротивления.
2. Выпаять и разрядить проверяемый элемент.
3. Если радиодеталь является полярной, нужно подключить клеммы тестера к выводам согласно полярности.
4. Полярные конденсаторы (имея большую емкость) несколько секунд будут заряжаться, неполярные покажут свое значение сразу.

Самодельный С — метр

Vga переходник своими руками

Не принимая во внимание разные экзотические решения, такие как баллистический гальванометр и мостовые схемы с магазином сопротивлений, изготовить простой прибор или приставку к мультиметру по силам и начинающему радиолюбителю. Широко распространённая микросхема серии 555 вполне подходит для этих целей

Это таймер реального времени со встроенным цифровым компаратором, в данном случае используется как генератор.

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

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

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

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

Проверка без выпаивания

Проверить конденсатор непосредственно на печатной плате очень проблематично. Во-первых, неисправный электрический прибор должен быть полностью обесточен. Также необходимо добиться разряда всех емкостных элементов в цепи. Проверка без выпаивания может показать значения сопротивления элементов, впаянных рядом. Но проверку все же можно провести при помощи индикатора-пинцета.

Первый способ

Первый способ наиболее простой. Испытуемый проверяется тестером и прозванивается мультиметром. Прибор ставится в режим проверки сопротивления. Также стоит учитывать полярность. Щупы мультиметра соединяются с выводами конденсатора и замеряется сопротивление. Стоит учитывать, что полученное значение не имеет никакой практической пользы, так как может являться показанием другого элемента. Таким способом можно проверить емкостную деталь на короткое замыкание. Если значения на дисплее начали расти постепенно, то печатная деталь заряжается от тестера и является исправной.

Второй способ

Второй способ требует припаять конденсатор с такими же значениями в схему рядом с испытуемым элементом. Впайку нужно провести параллельно. Оба элемента замеряются на обесточенной плате.

Важно! Без выпаивания можно проводить проверку только деталей, являющихся частью низковольтных цепей. Для высоковольтных цепей проводить такую проверку запрещено.

Третий способ

Часто возникает ситуация, когда на плате несколько конденсаторов, и определить какой из них неисправен очень сложно. Выпаивать каждый довольно трудоемко, часто они выходят из строя при нагревании. Для того чтобы проверить не выпаивая, необходимо провести замер выходящего напряжения. Он должен быть таким же, как указано на корпусе элемента. Если напряжения нет, то деталь пробита или замкнута. Если напряжение меньше оптимального значения, элемент потерял часть емкости.

Не выпаивая можно определить неисправный элемент визуально. Конденсатор может просто лопнуть, иметь на корпусе повреждения, нагар или вздутие.

↑ Внешний вид

Передняя панель нарисована в программе Visio, после распечатки лист ламинируется. Аккуратно вырезанная панель вставляется без зазоров на посадочное место и закрепляется подходящим клеем (у меня «Момент» водостойкий).
Соединительные провода берут мягкие на изгиб, сечением 0,5..1,0 кв.мм., не желательно делать их слишком длинными. Заводские щупы необходимо слегка заправить на наждаке для уменьшения контактного сопротивления и протыкания лаковых покрытий на плате.

Прибор своими руками

Для проверки конденсаторов можно собрать собственный прибор. Он будет определять емкость не хуже профессиональной аппаратуры. Собрать подобное устройство своими руками достаточно просто. С помощью этого прибора можно проверить работоспособность любых емкостных элементов и даже SMD.

Для прибора понадобятся следующие детали:

1. Микросхема из серии 555, например, NE555 или отечественный аналог КР1006ВИ1. Данная микросхема является таймером времени, но в приборе будет играть роль генератора.
2. Резисторы: R1 и R5 на 6.8 К. R12 на 12 К. R10 на 100 К. R2 и R6 на 51 К. R13 и R11 на 100 К. R3 и R7 на 68 К. R14 на 120 К. R4 и R8 на 510 К. R15 на 13 К.
3. Конденсаторы: С1 емкостью 47nf, С2 на 470pf, С3 на 0ю47 mkF.
4. VD1 подходит любой диод малой мощности, например, SOD 232.
5. SA1 является любым переключателем на 5 положений.
6. Мультиметр Х1.
7. Батарея или блок питания до 12 вольт.

Первая версия щупов

Что при его немаленькой стоимости, согласитесь, не лучший вариант. В моем же приборе, параллельно измеряемому конденсатору подключается резистор 100 Ом, что означает если конденсатор все-же и будет заряжен, то он при подключении щупов начнет разряжаться. В самом же крайнем случае, если микросхема применяемая в моем приборе выгорит, вам для произведения ремонта достаточно будет лишь вынуть микросхему из DIP панельки и воткнуть новую.

Основные неисправности конденсаторов

Емкостные элементы играют большую роль в принципиальной схеме любого устройства. Основная их функция — заряд определенным количеством тока и импульсный разряд в цепь. К основным неисправностям конденсаторов относятся:

1. Обычный пробой. Пробой может быть вызван увеличением рабочего напряжения. Для ремонта требуется не только замена элемента, но и определение причины возникновения высокого напряжения.
2. Внутренний обрыв. При обрыве радиодеталь теряет свою емкость, так как оба ее вывода становятся изолированными. Обрыв может возникнуть при падении прибора или некачественной сборки самого элемента.
3. Утечка. Эта проблема связана с потерей части емкости. Чем меньше допустимая и оптимальная емкость, тем меньше размер заряда.

Принцип действия прибора для проверки конденсаторов

Перед тем, как производить измерение, нужно выполнить разрядку конденсатора. Для этого его выводы соединяют друг с другом.

Щупы мультиметра обеспечивают разность потенциалов, которая может быть использована для зарядки конденсатора. По времени зарядки можно приблизительно оценить емкость. Измеряя сопротивление, можно определить наличие повреждений или пробой конденсатора.

Вам это будет интересно Все об проводах для сварки

При измерении параметра ESR используются сложные алгоритмы. В таком тестере используются специальные микросхемы для управления процессом проверки.

Виды конденсаторов

Полезные советы

Проверка конденсатора, особенно высоковольтного и пускового, связана с определенным риском.

Перед проверкой стоит учитывать:

1. Если электрический прибор находится под напряжением или был отключен непродолжительное время, нельзя трогать печатную плату в районе конденсаторов. Устройство разрядится от прикосновения и последует удар током.
2. Высоковольтные конденсаторы нельзя разряжать металлическим инструментом. Может возникнуть искра, а неизолированная часть предмета ударит током.
3. Максимальная величина проверки для современных мультиметров, составляет 200 мкФ. Проверить большую величину не получится.
4. Элементы емкостью менее 0.25 мкФ можно проверить только на замыкание.
5. При проверке полярных устройств важно определить полюса элемента. Подключение тестера с изменением полюсов может привести к выходу из строя самого конденсатора.

Во время ремонта электроприборов любой мощности, следует четко соблюдать меры безопасности. Проверку любых радиодеталей можно производить только при обесточенном устройстве.

Прибор NM8032 для проверки ESR электролитических конденсаторов

Вячеслав Чулков

Мастера хорошо знают, как часто в отказе аппарата виноват «высохший» электролитический конденсатор. Познакомьтесь с несложным и недорогим прибором, позволяющим достаточно достоверно проверить качество конденсаторов без их демонтажа. Его можно изготовить самостоятельно из набора Мастер Кит NM8032 или приобрести готовый щуп измеритель RLC и ESR BM8032.

Существует обширный класс неисправностей радиоэлектронной аппаратуры, связанный с отказами электролитических конденсаторов. Электролитические конденсаторы – это сложные электрохимические устройства, содержащие жидкий активный электролит, в них применяется точечная сварка и клепка химически несовместимых металлов. Изготовление электролитических конденсаторов требует строгого соблюдения технологической дисциплины, так как малейшее ее нарушение ведет к отказам компонентов. Причем коварство этих отказов заключается в том, что их часто невозможно обнаружить при входном контроле, они проявляются только через несколько месяцев, а то и лет эксплуатации радиоаппаратуры. Кроме того, многие отказы электролитических конденсаторов не являются внезапными — они проявляются очень постепенно, в течение длительного времени. А так как электролитические конденсаторы используются чаще всего как фильтры питания и переходные конденсаторы, то аппаратура не перестает работать полностью, а происходит постепенное ухудшение качества ее работы. Увеличивается количество помех на экране телевизора, усилители начинают все больше «фонить», звук в них постепенно теряет басы, а управляющие микроконтроллеры все чаще начинают «сходить с ума». Потребители обычно такие отказы даже не относят к поломкам, а считают это естественным результатом старения аппаратуры. Но даже когда отказ конденсатора привел к полной неработоспособности устройства, то замена отказавшего конденсатора не гарантирует качественного ремонта. Ведь велика вероятность того, что и другие конденсаторы в устройстве уже находятся на грани отказа, и это приведет к повторным ремонтам и нареканиям со стороны заказчика. По этой причине некоторые ремонтники предпочитают в ответственных случаях заменять на плате все электролитические конденсаторы в случае отказа одного из них. Способ, конечно надежный, но весьма трудоемкий и дорогостоящий. Имея же прибор для внутрисхемной диагностики электролитических конденсаторов, можно быстро проверить их все и заменить только низкокачественные.

Методы оценки качества электролитических конденсаторов

Диагностика электролитических конденсаторов основывается на принципе: «сопротивление конденсатора должно быть бесконечно большим на постоянном токе и предельно малым на высокой частоте». Сопротивление конденсатора на постоянном токе легко проверить при помощи любого омметра постоянного тока, а для проверки сопротивления конденсаторов на высокой частоте существуют специальные приборы – измерители эквивалентного последовательного сопротивления (ESR). К сожалению, в нашей стране такие приборы пока мало распространены. В журнале РЭТ была публикация на эту тему [1]. Имеется также ряд описаний импортных приборов и методик [2-5]. Одним из самых лучших считается прибор ESR & Low Ohms Meter K 7204, описанние которого можно найти на сайте. Этот прибор построен на базе микроконтроллера, имеет три автоматически переключаемых диапазона измерений (0-0,99 Ом; 0-9,9 Ом; 0-99 Ом), индикацию результатов на двухразрядном семисегментном индикаторе. К недостаткам прибора можно отнести достаточно высокую стоимость, а также применение цифровой индикации. Цифровая индикация, необходимая при точных измерениях, оказывается достаточно неудобной для быстрых качественных оценок. К тому же конструкция щупов прибора, несмотря на использование цифровой коррекции, не позволяет проводить правильные измерения очень малых сопротивлений. Это связано с тем, что прибор измеряет модуль комплексного сопротивления цепи между своими клеммами, но она состоит из суммы сопротивления щупов и сопротивления тестируемого конденсатора. Теоретически можно вычесть сопротивление щупов из суммарного сопротивления цепи и получить точное значение сопротивления конденсатора. Но на практике комплексное сопротивление щупов в процессе измерений меняется из-за нестабильности контакта в клеммах прибора, изменения индуктивности проводов при изменении их взаимного расположения и влияния на них окружающих предметов. Все это не позволяет правильно оценивать сверхмалые сопротивления.

При разработке тестера для ремонтников было решено сделать прибор, работающий на принципе тестирования конденсатора переменным током фиксированной величины. В этом случае переменное напряжение на конденсаторе прямо пропорционально модулю его комплексного сопротивления. Такой прибор реагирует не только на увеличенное внутреннее сопротивление, но и на потерю конденсатором емкости, что тоже полезно. В приборе использован аналоговый индикатор на 10 светодиодах с логарифмической шкалой. Шкала измерителя нелинейна: сжата в области больших и растянута в области малых сопротивлений. Такая шкала удобна для считывания показаний и обеспечивает наглядный отсчет в широком диапазоне измерений. Для дополнительного расширения диапазона измерений в прибор введен переключатель диапазонов.

Другая особенность прибора — это использование четырехпроводной схемы подключения измерительных щупов. При такой схеме к измеряемому конденсатору двумя проводами подводится сигнал от генератора, а двумя другими проводами к тому же конденсатору подключается измерительная цепь. Между собой эти две пары проводов соединяются только на конденсаторе. При такой схеме подключения сопротивление соединительных проводов не влияет на результаты измерений, что позволило надежно регистрировать сопротивления порядка 0,05 Ом. Основные технические характеристики прибора приведены в табл.1.

Таблица 1. Технические характеристики прибора.

Принцип работы

Принципиальная схема прибора показана на рис. 1. Питание прибора включается выключателем SW2. На микросхеме DA1 [HEF4049BP] собран генератор импульсов, работающий на частоте около 80~кГц. С выхода генератора (выводы 2, 4, 6, 11, 15 DA1) сигнал поступает через разделительный конденсатор С3, токоограничивающий резистор R3 [или R2, в зависимости от предела измерения] и переключатель SW1 на тестируемый конденсатор. Переключатель SW1 служит для переключения диапазонов измерения прибора. Так как значения измеряемых сопротивлений много меньше номиналов токоограничивающих резисторов, можно считать, что конденсатор тестируется фиксированным током. В этом случае напряжение на конденсаторе прямо пропорционально его комплексному сопротивлению.

Рис.1. Принципиальная схема прибора

Сигнал с конденсатора поступает на микросхему DA2 [КР157ДА1], которая представляет собой сдвоенный линейный детектор с динамическим диапазоном более 50 дБ. Здесь эта микросхема использована в нестандартном включении. Одна ее половина включена в режиме линейного усилителя переменного тока с коэффициентом усиления около 10, а другая в режиме линейного детектора. Такое включение позволило увеличить чувствительность прибора без увеличения постоянного смещения на выходе детектора.

С выхода линейного выпрямителя сигнал поступает на сглаживающий фильтр R9, C7 и далее на вход логарифмического индикатора на микросхеме DA3 [LM3915]. Значения сигнала с шагом 3 дБ отображаются линейкой из 10 светодиодов. Использование логарифмического индикатора позволило обеспечить широкий диапазон измеряемых значений при относительно небольшом числе светодиодов индикации. Особенностью включения микросхемы является то, что опорное напряжение на вывод 6 микросхемы подается не от внутреннего стабилизатора, а с делителя R10, R12, подключенного непосредственно к шине питания. При таком включении при снижении напряжения питания повышается чувствительность индикатора. Одновременно при этом снижается выходное напряжение генератора на микросхеме DA1. Оба эти эффекта компенсируют друг друга, и поэтому удается обеспечить правильные показания прибора при изменении напряжения питания без использования дополнительных стабилизаторов. Яркость свечения светодиодов индикатора задается резистором R11.

Суммарный потребляемый прибором ток определяется главным образом током потребления светодиодов индикации. На плате предусмотрена съемная перемычка J1, определяющая режим работы индикатора. При установленной перемычке индикатор работает в режиме «светящийся столб», а при снятой — в более экономичном режиме «бегающая точка».

Диоды D1 и D2 предназначены для защиты прибора при подключении его к неразряженным конденсаторам. С той же целью рекомендуется использовать конденсаторы C3 и C4 на рабочее напряжение не менее 250 В.

Конструкция прибора для проверки конденсаторов

Рис.2. Внешний вид и внутренняя компоновка прибора для проверки качества электролитических конденсаторов.

Прибор выполнен в стандартном корпусе BOX-G080 размером 120х70х20 мм. В корпусе закреплена печатная плата размером 63х63 мм и кассета на 4 батареи размера ААА. Чертеж печатной платы и расположение элементов показаны на рис.3 и 4 соответственно.

Рис.3. Чертеж печатной платы.

Рис.4. Расположение элементов.

Сборка прибора производится в следующей последовательности:

• срежьте у печатной платы два угла по пунктирным линиям;
• временно установите печатную плату в корпус и, используя ее как трафарет, просверлите для светодиодов 10 отверстий Ф3 мм;
• извлеките печатную плату из корпуса и смонтируйте на ней радиокомпоненты, за исключением светодиодов;
• впаяйте провода щупов в контактные отверстия 1-2 и 3-4. Перевейте между собой с шагом 5-8 мм провода подходящие к контактам 1 и 3. Подпаяйте к зажимам типа «крокодил» провода, подходящие к контактам 1-3 и 2-4. Провода должны соединяться между собой непосредственно на зажимах;
• в контактные отверстия светодиодов запаяйте проволочные штыри согласно рис.5 (можно использовать обрезки от выводов элементов), подпаяйте кассету питания;
• в отверстия корпуса вставьте светодиоды, смонтируйте плату в корпусе и распаяйте светодиоды (рис.5) в соответствии со схемой;
• приклейте на двусторонний скотч кассету с батареями (может потребоваться удаление неиспользуемых стоек в корпусе);
• проверьте правильность монтажа;
• сделайте в корпусе отверстия для переключателей и проводов щупов и соберите корпус;
• включите питание.

Правильно собранный прибор не требует настройки. Его работоспособность можно проверить, например, при помощи низкоомного безиндуктивного резистора известного номинала, например 1,5 Ом. При подключении такого резистора к щупам прибора, он должен показывать правильное значение номинала. При необходимости чувствительность прибора на шкале х1 можно подстроить изменяя номинал резистора R2, а на шкале х10 — изменяя номинал резистора R3. Калибровочная шкала прибора приведена в табл.2.

Рис.5. Способ установки светодиодов.

Таблица 2. Калибровочная шкала прибора.

Некоторые замечания по использованию прибора

Если в своей работе вы чаще пользуетесь прибором для внутрисхемной проверки конденсаторов, то удобнее сделать щупы в виде вилки из двух острых иголок с возможностью изменения расстояния между ними в пределах 3…20 мм.

Практика использования прибора показала, что большинство отказов электролитических конденсаторов успешно диагностируется с помощью описанного тестера. Но некоторые виды отказов, такие как повышенные токи утечки и короткие замыкания, не обнаруживаются им. Кроме того, исправные конденсаторы различных номиналов и на разные напряжения имеют разные допустимые значения ESR. Поэтому, чтобы избежать ошибок, при принятии окончательного решения рекомендуется сравнить результаты измерений с цифрами, приведенными в таблице 3. Эта таблица ориентировочная, реальные значения в ней зависят от производителя, типа конденсаторов и даже от допустимого температурного диапазона. В процессе практической работы Вы сможете сами откорректировать ее.

Таблица 3. Максимально допустимые значения ESR (Ом) для новых электролитических конденсаторов в зависимости от их номинала и допустимого напряжения.

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.

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.

Имеется и еще одно, довольно необычное, применение данного прибора – он позволяет оценить состояние батарей и аккумуляторов. 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.

Для облегчения самостоятельной сборки прибора подразделение Мастер Кит подготовило к выпуску набор NM8032, в который входит печатная плата, корпус и все необходимые компоненты.

ВНИМАНИЕ! При работе с прибором не забудьте убедиться, что ремонтируемое устройство выключено из сети и конденсаторы в нем разряжены!

Литература

1. Омельяненко А. Измеритель ESR электролитических конденсаторов, РЭТ, 2002, N2.

2. https://www.flippers.com/esrktmtr.html, ESR & Low Ohms Meter K 7204, Bob Parker.

3. Capacitor Wizard, Independence Electronics Inc., 1995.

4. Capacitor Equivalent Series Resistance — Methods of Measurement, Independence Electronics Inc., 1995.

5. https://www.anatekcorp.com/testequipment/esrtext.htm.

Так как NM8032 на данный момент производится только под заказ, то советуем обратить внимание на аналоги:

MP700

Тестер параметров и исправности электронных компонентов (R/L/C, N/P/M, ESR)
2 390

BM8032

Универсальный щуп-измеритель (RLC метр), ESR электролитических конденсаторов
3 290