Простой прибор для проверки конденсаторов. Прибор для проверки конденсаторов: измерение ESR и диагностика неисправностей

• Генератор на микросхеме NE555 для создания сигнала 100 кГц
• Операционный усилитель в качестве преобразователя напряжение-ток
• Дифференциальный усилитель на ОУ для измерения напряжения
• Диодный мост и фильтр для выпрямления сигнала
• Микроамперметр для индикации результата

Такой измеритель позволит проводить базовую диагностику большинства конденсаторов.

Ограничения и особенности использования измерителей ESR

При использовании измерителей ESR следует учитывать некоторые ограничения:

• Не подходят для проверки конденсаторов малой емкости (менее 1 мкФ)
• Могут давать ложные показания для пробитых конденсаторов
• Требуется учитывать влияние длины измерительных проводов
• ESR может зависеть от температуры и приложенного напряжения
• Перед измерением необходимо разряжать проверяемые конденсаторы

При соблюдении этих особенностей измеритель ESR становится незаменимым инструментом для диагностики конденсаторов и поиска неисправностей в электронной аппаратуре.

Заключение

Измеритель ESR — это эффективный прибор для оценки состояния конденсаторов, позволяющий выявлять скрытые дефекты. Использование такого прибора значительно упрощает диагностику и ремонт электронной техники. При этом важно правильно интерпретировать результаты измерений и учитывать особенности работы с ESR-метрами.

Радиосхемы. — Прибор для проверки конденсаторов

материалы в категории

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

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 «плюсовым» выводом 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.

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

Пробник для проверки конденсаторов

Очень простой прибор для проверки конденсаторов, схема которого показана на рис. 1, описан в одном из американских радиолюбительских журналов.

Прибор может быть использован для проверки различных конденсаторов, в том числе и электролитических, однако в этом случае необходимо следить за полярностью включения таких конденсаторов.

При подключении конденсаторов к прибору неоновая лампочка вспыхнет на короткое время, а затем сразу же потухнет.

Рис. 1. Принципиальная схема прибора для проверки конденсаторов.

При наличии утечки лампочка потухает медленно. Если конденсатор пробит— лампочка светится, не потухая. Следует помнить, что таким прибором нельзя проверять низковольтные конденсаторы, так как напряжение, подаваемое на конденсаторы, относительно высоко — от 50 до 125 в. В случае, если прибором проверяются конденсаторы очень малой емкости, прибор может указать лишь наличие утечки и короткого замыкания.

Конденсаторы большой емкости следует после проверки разряжать, так как на них может оставаться заряд. «CQ», октябрь, 1959 г.

При изменении I’ переключатель П1, ставится в положение 2, а выключатель Вк2 замыкается. Стрелочный прибор покажет тогда непосредственно значение тока Iко ‘ .

Для измерения параметра b переключатель П1, ставится в положение 3. Потенциометр R4 («Установка нуля») устанавливается в положение, при котором стрелочный прибор будет показывать нуль. При замыкании выключателя Вк1, стрелка прибора отклонится и даст непосредственно показание параметра b.

Для измерения входного сопротивления h21′ и граничной частоты fгр, как уже упоминалось, необходимо дополнительно использовать генератор (с диапазоном частот от 1 до 200 кгц) и ламповый вольтметр (можно заменить осциллоскопом). Эти приборы подключаются к соответствующим зажимам, показанным на схеме.

Сигнал от генератора при этом попадает на испытываемый триод через сопротивление R1. Нагрузкой коллекторной цепи триода служит в данном случае сопротивление R9 (выключатель Вк2 остается в замкнутом положении).

При этом триод работает в режиме близком к режиму разомкнутого входа и закороченного выхода. Выходное напряжение триода усиливается затем широкополосным вспомогательным усилителем измерительного прибора и подается на вход лампового вольтметра.

Порядок измерения входного сопротивления следующий. Выключатель Вк3 замыкается, затем частота генератора устанавливается в 1 кгц и напряжение, подаваемое с него, регулируется так, чтобы ламповый вольтметр показал 0,5 в.

Далее выключатель Вк3 размыкается, и записывается новое показание вольтметра. Если это новое показание обозначить как л, то входное сопротивление (в ком) можно вычислить по формуле h21 = 2n—1.

Если затем провести еще одно измерение при разомкнутом выключателе Вк2, то можно найти входное сопротивление, соответствующее коллекторной нагрузке в 4,4 ком.

Предельная частота триода определяется следующим образом. Выключатель Вк2 замыкается, а Вк3 — размыкается. Напряжение на входе вольтметра должно быть равно 1 в.

Затем частота генератора увеличивается (генерируемое напряжение должно оставаться постоянным) до тех пор, пока вольтметр не покажет 0,7 в. Частоту Д, на которой это наблюдается, используют для расчета предельной рабочей частоты триода по формуле: fгр = b * f3,

В усилителе прибора применены два высокочастотных ПП триода с граничной частотой в 6 Мгц. Цепь обратной связи, соединяющая коллектор второго триода с эмиттером первого, стабилизирует усиление, расширяет полосу частот и повышает входное сопротивление.

Усиление такого устройства равномерно в пределах от 200 гц до 200 кгц и составляет 30 дб, однако в случае необходимости полоса за счет введения коррекции может быть расширена до 500 кгц.

Следует сказать, что точность измерений в значительной степени зависит от подбора сопротивлений R1, R2, R3, R5, R7, и R8. Отклонение величины их от номинала, указанного на схеме, должно быть минимальным.

«Electronic Engineering», октябрь, 1969 г.

2

3136

Измерения и настройка

• Как проверить радиодеталь исправна она или нет
• Наблюдаем характеристики транзисторов при помощи осциллографа
• Схема волномера
• Генератор звуковых колебаний

Создайте измеритель ESR для своего испытательного стенда

» Перейти к дополнительным материалам

Время идет, и в конце концов все идет под откос. Это включает в себя меня, вас и, что удивительно, большинство тех конденсаторов, которые вы годами копили в своем мусорном ящике, просто ожидая проекта, чтобы использовать их. Зачем упоминать конденсаторы? Потому что типы с высокой емкостью, такие как алюминиевые электролиты и танталы, могут медленно ухудшаться с течением времени. Внутреннее сопротивление, называемое «эквивалентным последовательным сопротивлением» (или ESR), может увеличиться, что приведет к потере мощности и нагреву. Это может произойти, если конденсатор подвергся электрическому напряжению или повышенной температуре, или даже когда он просто лежит на складе и ни к чему не подключен.

С помощью прибора, который я описываю в этой статье, вы можете проверить свой запас конденсаторов или конденсаторов в старинном оборудовании, которое вы, возможно, восстанавливаете, чтобы отсеять те, которые могут не соответствовать номиналу. Кроме того, эту конструкцию легко собрать и настроить, используя только стандартные сквозные детали (без устройств поверхностного монтажа!) и без микропроцессоров. В соответствии с этим «ретро» подходом результат измерения отображается на обычном панельном измерителе с подвижной катушкой.

Я считаю это устройство полезным гаджетом на рабочем месте. У меня есть куча конденсаторов, которые я накопил за многие годы — некоторые из них были извлечены из старого оборудования или использованы в нескольких проектах. Трудно сказать, каким злоупотреблениям и деградации они могли подвергнуться, и я определенно не хочу использовать в своем следующем проекте компонент, который меня подведет, каким бы безупречным он ни был.

Измерение ESR

Как подробно описано во врезке («Как на самом деле выглядит конденсатор»), на потери мощности в конденсаторе влияет ряд факторов. Эти потери можно объединить в ESR, который выглядит как небольшое сопротивление, включенное последовательно с идеальным (без потерь) конденсатором.

Простой метод измерения ESR состоит в том, чтобы подавать на конденсатор известный переменный ток (Icap) на некоторой частоте, когда реактивное сопротивление конденсатора очень мало, так что ESR преобладает. Измерьте результирующее напряжение переменного тока, развиваемое на клеммах конденсатора (Vcap), и вы сможете найти ESR, растянув закон Ома:

ESR = Vcap/Icap

Это основа измерителя ESR, который я описываю в этой статье. Взгляд на модель эквивалентной схемы, показанную на боковой панели, должен прояснить это.

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 вызвать аномально высокие показания ESR. Соответственно, я включил в конструкцию источник синусоидального сигнала, чтобы избежать такой возможности.

Блок-схема в На рисунке 1 показано, что измеритель ESR состоит из четырех основных частей:

1. Синусоидальный генератор для подачи переменного тока на тестируемый конденсатор
2. Детектор ESR для измерения напряжения переменного тока, возникающего на конденсаторе
3. Усилитель и выпрямитель измерителя для отображения ESR на панельном измерителе
4. Секция силового преобразователя и регулятора напряжения аналогична той, что используется во многих электронных узлах

РИСУНОК 1. Блок-схема измерителя ESR.

Полная электрическая принципиальная схема измерителя ESR показана на рис. 2 .

РИСУНОК 2. Электрическая схема измерителя ESR.

Генератор

Он обеспечивает необходимый сигнал переменного тока для управления током через тестируемый конденсатор. Схема здесь работает на частоте примерно 100 кГц, что является отраслевым стандартом для измерения ESR. Одна секция двойного операционного усилителя U1 в этом приложении работает как генератор с фазовым сдвигом. Мне нравится эта схема, и я использовал ее в нескольких проектах. Он прост в реализации и дает довольно хорошее приближение к синусоиде. Он идеально подходит для генерации сигнала фиксированной частоты через звуковые частоты и выше, если требования не слишком высоки.

Другая секция U1 действует как буфер и усилитель. Поскольку схема генератора с фазовым сдвигом имеет умеренно высокое выходное сопротивление, это предотвращает нагрузку на схему 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 от генератора, так что сигнал, проходящий на детектор ESR, имеет небольшое положительное смещение. Поскольку этот сигнал подается на тестируемый конденсатор, для поляризованных конденсаторов требуется некоторое смещение постоянного тока.

Цепь между генератором и буферным усилителем проходит через 3,5-мм монофонический разъем J1 на передней панели коммутации. Гнездо подключено таким образом, что внешний источник переменного тока, подключенный к нему, прерывает работу встроенного генератора 100 кГц и заменяет его. Эта функция позволяет вам измерять ESR на разных частотах, если вы того пожелаете.

Если вас интересует подробное объяснение того, как работает генератор с фазовым сдвигом, вы можете найти файл в формате pdf среди загрузок.

Детектор СОЭ

Вот оно, ребята! Именно здесь происходит большая часть действия. Первая секция операционного усилителя U2 представляет собой преобразователь напряжения в ток, в котором сигнал частотой 100 кГц от генератора преобразуется в ток около 7 мА от пика к пику. Испытываемый конденсатор (CUT) подключается внутри контура обратной связи этого каскада через два зажимных контакта на передней панели, поэтому через CUT протекает тот же ток.

Диод D1 — параллельно ПЧ — обеспечивает путь разряда ПЧ при подключении его к измерителю ESR в случае, если он уже заряжен. При нормальной работе напряжение на CUT настолько низкое, что D1 никогда не включается, поэтому не влияет на работу схемы.

Теперь, когда мы установили известный переменный ток через CUT, осталось только измерить развиваемое на нем напряжение. Величина этого напряжения прямо пропорциональна ESR CUT. СОЭ обычно очень низкое — самое большее несколько десятков Ом — так что это напряжение будет в милливольтовом диапазоне. Вторая секция U2 сконфигурирована как дифференциальный усилитель со связью по переменному току с коэффициентом усиления 22, что повышает переменную составляющую напряжения на CUT до более удобного уровня для каскада усилителя измерителя.

Усилитель измерителя

Я хотел, чтобы СОЭ отображалось на обычном панельном измерителе с подвижной катушкой 0–1 мА. (Это мой личный вкус.) Для такого прибора я просто предпочитаю внешний вид традиционного панельного измерителя цифровым цифровым показаниям. Чтобы это произошло, напряжение переменного тока 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 уровень ESR, который мы пытаемся измерить, подается на операционный усилитель U3. Выход 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, подается обратно на инвертирующий вход U3, таким образом замыкая петлю обратной связи.

Внутри диодного моста переменный ток выпрямляется и проходит через измеритель на передней панели, который реагирует только на среднюю (т. е. постоянную) составляющую. За счет включения моста в контур обратной связи операционного усилителя устраняется большая часть нелинейностей, присущих использованию моста для управления измерителем с подвижной катушкой.

Переключатель SW1 соединяет R20 параллельно с R21, уменьшая значение комбинации резисторов измерения тока и тем самым повышая чувствительность измерителя. При замкнутом переключателе SW1 максимальная чувствительность измерителя ESR составляет один ом. Когда он открыт, требуется ESR в пять Ом, чтобы привести измеритель в полную шкалу.

Коэффициент усиления этого каскада устанавливается резисторами R17, R18 и R19. Последний представляет собой подстроечный потенциометр на 10 кОм, используемый для настройки калибровки измерителя ESR после сборки схемы.

Если на прибор ESR подается питание без подключенного CUT, R24 ограничивает средний ток через панельный измеритель до максимального значения около 2 мА, тем самым немного облегчая жизнь измерителю.

Секция преобразования мощности

В этой конструкции я решил использовать шины питания +5 В и -5 В для операционных усилителей. Это упрощает конструкцию схемы и, на мой взгляд, облегчает ее выполнение. Подход с однополярным питанием потребовал бы дополнительного усложнения, связанного с обеспечением виртуального опорного заземления по всему измерителю ESR. Обычный трехвыводной регулятор напряжения на входе U5 питает шину +5В. Шина -5V легко питается от U4 — модного компонента от Texas Instruments (TI), который удобно выдает постоянное напряжение, равное по величине его входу, но с обратной полярностью.

Строительство

Я воспользовался услугами ExpressPCB ( www.expresspcb.com ) для компоновки и изготовления печатной платы (ПП) для этого проекта. Их стандартная недорогая плата MiniBoard очень хорошо помещается в алюминиевом корпусе размером 3 x 4 x 5 дюймов, в котором достаточно места для измерителя 0-1 мА и двух клемм для установки на передней панели. На печатной плате (показана на рис. 3 ) J1 (разъем внешнего источника), SW1 (переключатель измерительного диапазона) и D7 (индикатор включения) располагаются вдоль одного края.

РИСУНОК 3. Печатная плата.

Печатная плата монтируется на стойках 1/4” на одной из стенок корпуса с соответствующими отверстиями на передней панели для обеспечения доступа к этим трем компонентам. См. , рисунки 4 , 5 и 6 .

РИСУНОК 4. Измеритель ESR после калибровки. Измеритель отображает значение тестового резистора в один Ом.

РИСУНОК 5. Измеритель ESR в действии, показывающий ESR старого (код даты 1966) танталового конденсатора емкостью 100 мкФ как 0,3 Ом.

РИСУНОК 6. Внутренняя проводка, показывающая монтаж печатной платы и кабели к передней и задней панелям.

Файлы схемы и платы ExpressPCB можно найти в файлах для загрузки.

Каждая из контрольных точек заземления — +5 В, -5 В, TP1, TP2 и TP3 — выполнена из короткого отрезка сплошного соединительного провода. Один конец впаивается в отверстие на печатной плате, а свободный конец превращается в петлю для удобного захвата зажимами или тестовыми щупами.

Рис. 6 представляет собой вид корпуса изнутри, показывающий внутреннюю проводку. Здесь видно, что подключения к измерителю передней панели и клеммным колодкам выведены с печатной платы четырехштырьковым разъемом J2, а питание с задней панели — через двухштырьковый 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 ESR.

Текущие требования довольно скромны. Вся схема работает при токе менее 40 мА. Очень хорошо работает настенный источник питания хорошего качества, а также щелочная батарея 9 В.

Лист с этикетками передней панели и новая лицевая сторона измерителя панели были нарисованы с помощью Microsoft Visio, напечатаны на плотной бумаге и приклеены на место.

Настройка и калибровка

На печатной плате имеется два подстроечных потенциометра. Один (R8) используется для регулировки выходного сигнала фазовращателя примерно до 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 рис. 4 показан результат этой настройки с резистором в один Ом, подключенным к клеммам CUT. В Рисунок 5 танталовый конденсатор емкостью 100 мкФ измеряется для ESR.

Заключительные заметки

Большинство проектов столкнулись с одной или двумя загвоздками, и этот тоже. Если внимательно присмотреться, то можно заметить небольшое несоответствие между фото печатной платы в Рисунок 3 и файл компоновки ExpressPCB, включенный в онлайн-файлы. Это результат моей первоначальной ошибки при проектировании, которая потребовала от меня отрезать пару дорожек печатной платы и переместить компоненты R7 и C4. Я исправил разводку печатной платы постфактум, и файл разводки ExpressPCB в загрузках содержит эти исправления и согласуется со схемой.

Этот измеритель в принципе подходит для проверки ESR конденсатора, не снимая его с оборудования, к которому он подключен. Импеданс окружающих цепей обычно намного выше, чем измеряемое ESR, а напряжение, развиваемое на CUT, довольно мало: менее 100 милливольт — слишком мало, чтобы включить какие-либо полупроводниковые переходы поблизости. Конечно, питание оборудования должно быть отключено, а измеритель ESR, вероятно, должен работать от изолированного источника питания, такого как 9батарея В. Я сам не пробовал этот тип измерения, но не вижу причин, по которым он не увенчается успехом.

Здесь я хотел бы отметить некоторые ограничения этого прибора, да и почти любого измерителя ESR:

1. Этот измеритель не подходит для проверки конденсаторов менее 30 мкФ. Если значение CUT слишком низкое, реактивное сопротивление на частоте измерения становится значительным, что приводит к завышенным показаниям ESR. Решение этой проблемы заключается в перепроектировании системы 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). Проверьте с помощью омметра постоянного тока, если есть какие-либо сомнения.
3. Поскольку измеритель ESR представляет собой омметр с малым диапазоном измерений, длинные измерительные провода от CUT могут привести к ошибкам в показаниях ESR.
ESR
4. может зависеть от внешних факторов, таких как температура или приложенное напряжение, поэтому конденсатор может вести себя в реальной цепи немного иначе, чем когда он тестируется сам по себе.
5. Хотя это устройство имеет встроенную защиту, подключение полностью заряженного конденсатора большой емкости к тестовым клеммам может привести к повреждению схемы. Всегда полезно вручную разрядить конденсатор перед тестированием.

И последнее замечание: измерение СОЭ обычно не требует высокой степени точности, и измеритель, описанный в этой статье, должен подойти для рутинного устранения неполадок. В моем случае это было очень полезно для выявления сомнительных компонентов, возможно, избавив меня от разочарования в будущем проекте. NV

Список деталей

ПУНКТ	ОПИСАНИЕ	ПРОИЗВОДИТЕЛЬ/НОМЕР ДЕТАЛИ
С1, С2, С3	1 нФ, 100 В, керамический	Вишай K102K10X7RH5UH5
С4, С5, С6, С9	0,1 мкФ, 50 В, керамический	Вишай K104K10X7RF5UH5
С7	22 мкФ, 16 В, тантал	Кемет Т350Ф226К016АТ7301
С8	10 мкФ, 35 В, тантал	Кемет Т350Г106К035АТ7301
Д1	1N4148
Д2, Д3, Д4, Д5	1N5711 Диод Шоттки
Д6	1N4007
Д7	Красный светодиод
Дж1	Переключаемый разъем 3,5 мм	ЦУИ МДЖ-3502Н
Дж2	Четырехконтактный штыревой разъем
Дж3	Двухштыревая вилка
Р1, Р15, Р16	22К
Р2	1 мегабайт
Р3, Р4, Р5	2. 2К
Р6	100К
Р7	820К
Р8, Р19	Триммер 10K	Борнс 3339P-1-103LF
Р9, Р18	10К
Р10	0	[перемычка]
Р11	47
Р12	270
Р22	220
Р13, Р14	1К
Р17	1,5К
Р20	180
Р21, Р23	680
Р24	560
Р25	330
SW1	Тумблер SPDT	К&К 7101SD9ABE
ТР1, ТР2, ТР3	Контрольная точка	[нет]
У1, У2, У3	Сдвоенный операционный усилитель	Техасский институт TL082CP
У4	Преобразователь напряжения	Техасский институт TL7660CP
У5	Прил. регулятор напряжения	Техасский институт TL317CLP
(4) Восьмиконтактные разъемы DIP IC (дополнительно)
Панельный измеритель 0–1 мА
(2) соединительные стойки
Кулисный переключатель (выключатель питания), SPST
Коаксиальный разъем постоянного тока 2,1 мм		ЦУИ PJ-011A
Печатная плата 2,5 x 3,8 дюйма		ExpressPCB
Корпус 3 x 4 x 5 дюймов		Хаммонд Производитель 1411-LU
ПРИМЕЧАНИЕ. Все резисторы с осевым выводом, мощностью 1/8 Вт или выше.

Как на самом деле выглядит конденсатор

В этом мире нет ничего идеального, в том числе электронных компонентов. Резисторы имеют небольшую емкость и индуктивность; катушки индуктивности имеют незначительное сопротивление; и конденсаторы имеют все вышеперечисленное. К счастью, в большинстве случаев этими «паразитными» величинами можно пренебречь и рассматривать используемые нами компоненты как идеальные резисторы, катушки индуктивности и конденсаторы.

Заметьте, я сказал «в большинстве случаев». Конденсаторы — особенно электролитические с большими номиналами — могут страдать от кажущегося резистора с малым сопротивлением, который кажется включенным последовательно с идеальным конденсатором. Это называется эквивалентным последовательным сопротивлением (ESR) конденсатора. Это «иллюзорно», потому что СОЭ не является истинным сопротивлением; скорее, это результат сочетания многих факторов, каждый из которых в той или иной степени способствует потерям мощности в конденсаторе. Рисунок A представляет собой эквивалентную схему типичного реального конденсатора и дает лучшее представление о том, о чем я говорю. Для конденсаторов большой 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 ее упрощение до идеального конденсатора и одного сопротивления (внизу).

Поскольку вы читаете этот журнал, вы, вероятно, уже знаете, что каждый конденсатор в основном представляет собой пару проводников, разделенных диэлектриком. Проводники в электролитическом конденсаторе большой емкости обычно представляют собой полоски 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 вызывать коррозию, поэтому, если у вас есть физически поврежденный конденсатор, из которого сочится электролит, будьте осторожны, чтобы он не попал на кожу.

Потери в диэлектрике, а также утечка через конденсатор и сопротивление в сварных швах и механических обжимных контактах на клеммах — все это влияет на ESR.

Проблема вот в чем: со временем — особенно при повышенных температурах — жидкий электролитный компонент диэлектрика высыхает (или вытекает). Емкость может не сильно измениться, а вот удельное сопротивление увеличится; следовательно, СОЭ повышается. Что еще хуже, в зависимости от диэлектрического материала ESR может меняться в зависимости от частоты. Это может быть проблемой, если конденсатор должен работать со значительным переменным током, как, например, в импульсном источнике питания. Высокий ESR в сочетании с большим током означает, что в конденсаторе рассеивается дополнительная мощность. Результирующее повышение температуры может привести к дальнейшей деградации и преждевременному выходу из строя.

Алюминиевые электролитические конденсаторы особенно подвержены этой проблеме, особенно если они используются уже долгое время. Твердотельные танталовые конденсаторы также имеют проблемы с ESR, но в меньшей степени. Маленькие керамические конденсаторы по существу свободны от этой чумы.

Загрузки

201601-Coyle.zip

Express PCB File and Schematic
Front Panel Art
Процедура настройки и калибровки0001

 
 Измеритель емкости высокого разрешения Романа Блэка, второе издание. Необходимы навыки пайки для сборки и тестирования. Теперь у него новый дизайн печатной платы, выключатель питания, триммер для калибровки и простая установка ЖК-дисплея. В комплект входит ЖК-дисплей, который может работать без подсветки для увеличения срока службы батареи. 
 
   
 
  Технические характеристики:  
 

• Измерение с очень высоким разрешением: от 3 до 7 цифр!
• Широкий диапазон измерений: от 0 пФ до 50 мкФ.
• Может использоваться для измерения керамических конденсаторов емкостью от нескольких пикофарад до электролитических конденсаторов емкостью до 47 мкФ.
• Простая калибровка с помощью отвертки и мультиметра.
• Точность: 1% или выше.
• Автообнуление, плавающий нуль и отрицательная емкость (относительно нуля).
• Простой ЖК-дисплей 16×02 Установка.
• Компактная конструкция для установки в монтажную коробку или панель.
• Напряжение питания: 8–12 В постоянного тока, может питаться от одной батареи 9 В.
• Ток питания: 12 мА
• ВКЛ/ВЫКЛ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ
• . . Для технических пояснений и обсуждения посетите веб-сайт Романа Блэка

   

  С помощью нашего набора «Сделай сам» вы можете собрать измеритель емкости для своей домашней лаборатории. Этот измеритель емкости может измерять разряженные конденсаторы любого типа: керамические, майларовые, металлопленочные или электролитические. Это очень производительное устройство по разумной цене, подходящее для людей, которые любят делать электронные проекты своими руками. Измеритель может отображать отрицательные значения емкости по сравнению с нулевой точкой. Если вы обнулите его на прецизионном конденсаторе 1000 пФ, другие протестированные конденсаторы 1000 пФ будут считываться как + и — разница, поэтому его можно использовать для проверки погрешности емкости по сравнению с прецизионным конденсатором. Второй расширенной функцией является режим автоматической калибровки. Если кнопку удерживать в течение 2 секунд, измеритель крышки включает автоматическую калибровку нуля. Затем в любое время, когда тестовый конденсатор не подключен (<3 пФ на измерительных проводах), измеритель конденсатора будет медленно «подстраивать» свою нулевую калибровку примерно на 0,01 пФ каждую секунду, чтобы он всегда был правильно на нуле! В режиме автокалибровки его можно обнулить, нажав кнопку. Для повышения точности и стабильности процесса измерения мы используем в нашем проекте термостабильный 270pF NP0. В противном случае, если вы подсоедините измерительные провода с зажимами типа «крокодил» к клеммной колодке, это нормально, если вы увидите небольшой дрейф емкости, потому что емкость между щупами!

  Процесс калибровки можно выполнить с помощью маленькой отвертки и мультиметра: вам нужно только подстроить сопротивление R3+P1 до 10.