Как правильно измерить емкость конденсатора. Какие приборы используются для измерения емкости. Какие особенности нужно учитывать при измерении емкости различных типов конденсаторов. На что обратить внимание при выборе метода измерения емкости.
Основные методы измерения емкости конденсаторов
Измерение емкости конденсаторов является важной задачей при разработке, производстве и обслуживании электронной аппаратуры. Существует несколько основных методов измерения емкости:
- С помощью специализированных измерителей емкости (капаметров)
- Мультиметром в режиме измерения емкости
- Косвенным методом через измерение сопротивления
- С использованием осциллографа
- Методом резонанса в LC-контуре
Выбор конкретного метода зависит от требуемой точности, доступного оборудования и особенностей измеряемого конденсатора.
Измерение емкости специализированными приборами
Наиболее точные и удобные измерения емкости обеспечивают специализированные приборы — измерители емкости (капаметры) и LCR-метры. Они позволяют быстро и с высокой точностью определить емкость конденсатора.
Как работают такие приборы? LCR-метр подает на измеряемый конденсатор переменное напряжение определенной частоты и амплитуды. Затем прибор измеряет протекающий через конденсатор ток и вычисляет емкость на основе соотношения тока и напряжения с учетом фазового сдвига между ними.
Преимущества специализированных измерителей емкости:
- Высокая точность измерений (погрешность до 0.1%)
- Широкий диапазон измеряемых емкостей (от пикофарад до сотен микрофарад)
- Автоматический выбор оптимального режима измерения
- Возможность измерения на разных частотах тестового сигнала
- Дополнительные функции (измерение ESR, тангенса угла потерь и др.)
Измерение емкости мультиметром
Многие современные цифровые мультиметры имеют функцию измерения емкости. Это удобный способ для быстрой проверки конденсаторов, хотя и менее точный по сравнению со специализированными приборами.
Как измерить емкость мультиметром?
- Переведите мультиметр в режим измерения емкости (обычно обозначается значком конденсатора)
- Подключите щупы к выводам конденсатора, соблюдая полярность для электролитических конденсаторов
- Считайте показания с дисплея прибора
Важно помнить, что точность измерения емкости мультиметром обычно ниже, чем у специализированных приборов. Погрешность может составлять 5-10% и более, особенно на крайних пределах измерения.
Особенности измерения емкости различных типов конденсаторов
При измерении емкости важно учитывать особенности различных типов конденсаторов:
Керамические конденсаторы
Керамические конденсаторы, особенно класса 2 и 3, могут иметь сильную зависимость емкости от приложенного напряжения. Поэтому важно проводить измерения при напряжении, близком к рабочему.
Электролитические конденсаторы
При измерении емкости электролитических конденсаторов необходимо соблюдать правильную полярность подключения. Также следует учитывать, что их емкость может меняться в зависимости от частоты измерительного сигнала.
Пленочные конденсаторы
Пленочные конденсаторы обычно имеют стабильные характеристики и их емкость мало зависит от условий измерения. Однако для высоковольтных пленочных конденсаторов важно соблюдать меры безопасности при измерениях.
Измерение емкости с помощью осциллографа
Осциллограф позволяет измерить емкость конденсатора косвенным методом. Для этого используется схема RC-цепи с известным резистором и измеряемым конденсатором.
Алгоритм измерения емкости осциллографом:
- Подключите последовательно резистор известного номинала и измеряемый конденсатор
- Подайте на цепь прямоугольный импульс от генератора
- Измерьте постоянную времени заряда конденсатора τ
- Рассчитайте емкость по формуле: C = τ / R
Этот метод позволяет измерять емкость с точностью около 5-10% при правильном выборе параметров измерительной схемы.
Измерение емкости методом резонанса
Метод резонанса позволяет определить емкость конденсатора, используя его в качестве элемента колебательного контура. Для этого конденсатор подключается параллельно катушке индуктивности с известным значением L.
Процедура измерения емкости методом резонанса:
- Соберите параллельный LC-контур с измеряемым конденсатором
- Подключите генератор качающейся частоты к контуру
- Найдите частоту резонанса f0, при которой амплитуда колебаний максимальна
- Рассчитайте емкость по формуле: C = 1 / (4π²f0²L)
Этот метод может обеспечить высокую точность измерений, особенно для конденсаторов малой емкости.
Факторы, влияющие на точность измерения емкости
При измерении емкости конденсаторов необходимо учитывать ряд факторов, которые могут повлиять на точность результатов:
- Температура окружающей среды
- Влажность воздуха
- Частота и амплитуда измерительного сигнала
- Паразитные емкости измерительной схемы
- Точность калибровки измерительного прибора
- Влияние внешних электромагнитных полей
Для получения наиболее точных результатов рекомендуется проводить измерения в стабильных условиях, использовать экранирование и соблюдать рекомендации производителя измерительного оборудования.
Выбор оптимального метода измерения емкости
Выбор метода измерения емкости зависит от нескольких факторов:
- Требуемая точность измерений
- Тип и номинал измеряемого конденсатора
- Доступное измерительное оборудование
- Условия проведения измерений (лаборатория, производство, полевые условия)
- Скорость и удобство измерений
Для большинства практических задач оптимальным выбором является использование специализированных измерителей емкости или LCR-метров. Они обеспечивают высокую точность и удобство измерений.
Однако в некоторых случаях могут быть предпочтительны другие методы. Например, при отсутствии специализированного оборудования можно использовать мультиметр с функцией измерения емкости. А для измерения очень малых емкостей в лабораторных условиях может быть эффективен метод резонанса.
Заключение
Измерение емкости конденсаторов — важная задача в электронике, для которой существует несколько методов. Выбор конкретного метода зависит от требуемой точности, доступного оборудования и особенностей измеряемых конденсаторов. Понимание принципов работы различных методов и их ограничений позволяет выбрать оптимальный подход для каждой конкретной ситуации и получить достоверные результаты измерений.
Прибор для измерения емкости демонстрационный (цифровой)
Навигация:Главная›Для школ›Учебно-наглядные пособия и оборудование›Физика›Приборы демонстрационные›Электричество. Электродинамика и оптика›Прибор для измерения емкости демонстрационный (цифровой)
В избранномВ избранное Артикул: 7707 Цена: предоставляется по запросу Задать вопрос по оборудованию | ||||||||||||||||||||||||||||||||
1. Назначение Прибор предназначен для измерения емкости конденсаторов при проведении демонстрационных опытов по физике. 2. Технические характеристики, комплектность и устройство
В комплект входят:
Прибор совместно со вставным модулем представляет собой преобразователь физической величины (емкости конденсатора) в электрический сигнал, уровень которого отображается на цифровом дисплее. Особенностью прибора является то, что в процессе измерений прибор автоматически производит выбор диапазона, обеспечивающего максимальную точность и разрешающую способность измерений. ← Назад |
значение
На задней панели прибора расположены магнитные держатели, позволяющие крепить его к магнитной доске.Инженерные классы
Образовательные робототехнические модули
WS Junior — Мехатроника Festo
Учебно-наглядные пособия и оборудование
- Анатомия
- Биология
- География
- ИЗО, МХК
- Иностранный язык
- История
- Литература
- Математика
- Начальная школа
- НВП
- ОБЖ
- Русский язык
- Труд
- Физика
- Химия
- Музыка
- Черчение
- Астрономия
- Информатика
- Физическая культура
Точки роста
Комплекты оборудования
Мультимедийное оборудование
3D Принтеры
Учебное оборудование Phywe.
Учебные лаборатории ФГОС.
Инновационное оборудование. Переносные лаборатории
Инновационное оборудование. Цифровые учебные лаборатории
Национальный проект «Образование»
Прибор измерения емкости конденсатора » Паятель.
РуКатегория: Измерительные приборы
Этот прибор позволяет измерять емкости в пределах от 1 пф до 100 мкф с точностью 2,5-0,3% (в зависимости от точности стрелочного индикатора). Такие высокие характеристики достигнуты только благодаря точной компенсации собственной емкости входного устройстве и его соединительных кабелей при помощи метода синхронного детектирования. Прибор имеет четыре основных предела измерение 100пф, 1000 пф, 0.01 мкф, 0.1 мкф и дополнительный множитель Х1000, который,соответственно расширяет верхний предел измерения до 100 мкф.
Кроме того, для измерения емкостей полярных конденсаторов, обратносмещенных р-n переходов и варикапов предусмотрен режим поляризация. Отображение результата измерения производится на шкале стрелочного приборного индикатора на 100 мка (микроамперметра) типа М24 с большой широкой шкалой. Переградуировка микроамперметра не требуется, шкала линейная, и это позволяет отсчитывать показания непосредственно, добавляя соответствующий множитель.
Увеличить точность отсчета и удобство можно, если вместо микроамперметра с резистором R27 подключить вход цифрового мультиметра.
Микросхемы DA1, DA2 и DA5 образуют функциональный генератор, формирующий на выходе интегратора (на DA2) напряжение треугольной формы с частотой, в зависимости от положения переключателя S2 (устанавливает нужный множитель) — 1кгц или 1 гц.
При испытании полярных элементов при помощи переключателя SA1 (включение режима поляризации в верхнем по схеме положении), при этом уровень выходного сигнала генератора смещается примерно на 2В.
Остальные элементы прибора образуют измерительный усилитель и синхронный детектор. Напряжение на вход измерителя поступает от генератора через измеряемую емкость. В результате дифференцирования напряжение не выходе операционного усилителя DA3 получает прямоугольную форму, с амплитудой, пропорциональной измеряемой емкости «Сх».
Это напряжение поступает на левое плечо синхронного детектора, на ключ на транзисторе VT1, а через инвертор на DA4 на его правое плечо — ключ на транзисторе VT2.
Управляет работой ключей прямоугольное напряжение, поступающее с компаратора функционального генератор (ОУ DA1). На затвор VT1 оно поступает через развязывающий диод VD1, а на затвор VT2 через инвертор на DA6.
Нужный диапазон измерения (коэффициент усиления DA3) устанавливают изменением глубины ООС DA3 при помощи переключателя SA3.
Собственную емкость входного устройства и соединительных кабелей компенсируют нейтрализующим током, поступающим через конденсатор С6 на вход измерительного усилителя. Для этого при помощи подстроечного резистора R11 устанавливают близкое к нулю напряжение на микроамперметре при отсутствии измеряемой емкости.
Полное отсутствие напряжения на микроамперметре при отсутствии измеряемой емкости устанавливают в несколько этапов (методом последовательных приближений) подстройкой R11 и R20. R20 совместно с конденсаторам С5 компенсирует собственную емкость измерительного усилителя.
Симметрию полуволн на выходе генератора устанавливают подстройкой R8.
R25 установите в среднее положение. В последнюю очередь, установив переключатели SA2 и SA3 в верхнее по схеме положение, производят калибровку прибора при помощи резистора R5, подключив к измерительному входу образцовый конденсатор на 100 пф (желательно как можно более высокого класса точности), при этом напряжение между общим проводом и движком резистора R25 должно быть 1В. Затем откалибруйте микроамперметр подстройкой R27, так, чтобы при этом его стрелка установилась на последнее деление шкалы (100 мкА).
При необходимости точного подбора идентичных диодов (что бывает нужно при конструировании балансных смесителей связной аппаратуры) к выходу синхронного детектора (движку резисторе R25) желательно подключить осциллограф. При этом можно изменяя напряжение смещения резисторами R1 и R2 сравнить вольт-фарадные характеристики диодов.
Для питания прибора необходимо использовать двухполярный (+-9В) стабилизированный источник питания. Вместо операционных усилителей 544УД2 (DA1-DA4) можно использовать К544УД2 или К574УД1, К544УД1, К140УД8.
ОУ К140УД7 можно заменить на К140УД6 или К140УД608, К140УД708.
Все диоды могут быть КД503, КД521, КД522, транзисторы КП303 с любым буквенным индексом, но с одинаковым.
Для выявления частичного пробоя или обрыва конденсатора единственным возможным способом является измерение его емкости. При производстве конденсаторных установок в зависимости от номинальной мощности могут использоваться однофазные или трехфазные конденсаторы. Измерение емкости каждого конденсатора в конденсаторной установке имеющей напряжение выше 1000 В является обязательным условием.
Измерение емкости с помощью различных измерительных приборов
Емкость измеряется с помощью мультиметра, LCR-метра и осциллографа.
Обычно конденсаторы снабжены метрическими данными – емкостью и рабочим напряжением – напечатанными или нанесенными цветовой маркировкой на компоненте. Емкость, указанная на этикетке, обычно соответствует разумным допускам. Для большинства приложений широкий диапазон значений будет работать должным образом.
Что касается рабочих вольт, вы никогда не знаете, пока не станет слишком поздно, и единственный способ проверить это — деструктивно.
Существует несколько способов проверки емкости. Если у вас есть мультиметр с режимом проверки конденсаторов, это то, что вам нужно. В противном случае вам придется использовать режим омов, с помощью которого можно получить определенное количество информации, но не точное значение емкости.
Это мультиметр Fluke 287 True RMS, очень качественный прибор. Для измерения конденсатора подключите черный щуп к общему порту, а красный щуп к комбинированному порту диод-конденсатор. При включенном приборе нажмите F1, что, как видно на дисплее, соответствует Меню. Используйте стрелку вверх или вниз, чтобы выделить Diode-Capacitor. Затем нажмите F2, что соответствует конденсатору. В конденсаторном режиме прибор автоматически выбирает диапазон, поэтому он сам о себе позаботится.
Теперь мы готовы провести некоторые измерения емкости. Вот несколько примеров.
Это умножитель для розеток переменного тока, обычно называемый кубом. Мы могли бы ожидать, что он имеет измеримую емкость, потому что есть два электрода на конечном расстоянии друг от друга, а воздух между ними составляет слой электролита. Поскольку пластины маленькие и относительно далеко друг от друга, а электролитическая постоянная воздуха не очень высока, емкость будет довольно маленькой. И, как вы можете видеть, это даже не делает чтения.
Другой эксперимент заключается в том, чтобы обернуть один из зондов бумагой и привести его в соприкосновение с другим зондом, расположив их параллельно друг другу. И здесь есть определенное прочтение.
Электролитические конденсаторы можно проверить с помощью мультиметра в режиме измерения Ом. Если измеритель не поддерживает автоматический выбор диапазона, установите его на мегаомный диапазон и подключите щупы к проводам. Если устройство закорочено или разомкнуто, конечно, оно неисправно. В противном случае, в зависимости от полярности подключения, сопротивление в омах будет увеличиваться или уменьшаться определенным образом.
Скорость кажется сначала очень стабильной, заметно замедляясь только по мере приближения к конечной точке. Происходит то, что конденсатор заряжается или разряжается из-за внутренней батареи измерителя, которая через делитель напряжения подает что-то вроде смещения в три вольта, которое используется для измерения сопротивления. Электрики, проверяющие конденсатор двигателя, называют это странное явление «счетчиком», и оно свидетельствует о том, что конденсатор исправен.
Если эти типы измерений недостаточны для вашего приложения, следующим шагом будет измеритель LCR. Процедура использования этого прибора такая же, как и для мультиметра в емкостном режиме. Просто закрепите провода и снимите показания.
Измеритель LCR — очень сложный прибор. Во-первых, он имеет возможность измерять индуктивность в компоненте, в электронном оборудовании или распределенном по сети связи или сети питания.
Измеритель LCR работает, подавая переменное напряжение на рассматриваемое устройство.
Затем измеряются напряжение и ток через компонент. Кроме того, в высокотехнологичных приборах измеритель LCR вычисляет фазовый угол между напряжением и током, тем самым отображая емкость или индуктивность с высокой степенью повторяемости.
Осциллограф также можно использовать для измерения емкости. Для этого к известному сопротивлению последовательно с неизвестной емкостью прикладывается прямоугольная волна от генератора произвольной функции.
Используйте курсоры, чтобы найти прошедшее время. Курсор Y установлен на уровне 63,2% от пикового значения сигнала, что по определению является амплитудой, соответствующей постоянной времени цепи, состоящей из последовательно соединенных резистора и конденсатора. Затем курсор X опускается вниз, чтобы пересечь ось X, а расстояние между этой точкой и пересечением осей X и Y (известное как начало координат) является прошедшим временем.
Истекшее время вместе с известным сопротивлением подставляются в известное уравнение:
C = R/t
Где C — емкость, R — номинал резистора, t — истекшее время.
Для облегчения вычислений следует выбрать резистор номиналом 1 кОм, а прямоугольную волну в генераторе произвольной функции установить на один вольт от пика до пика, что для прямоугольной волны совпадает со среднеквадратичным значением.
Существуют и другие методы определения емкости или индуктивности с помощью осциллографа. Например, можно построить резонансный контур с известными и неизвестными устройствами и измерить пиковую частоту.
Спасибо за просмотр. Новые видео добавляются периодически, поэтому заходите почаще.
Измерение емкости | Руководство по безопасному применению многослойных керамических конденсаторов | конденсаторы | Продукты | Электронные компоненты и устройства
Руководство по безопасному применению многослойных керамических конденсаторов
Конструкция
Электрические факторы
Измерение емкости
Измерение емкости при напряжении и частоте, указанных в технических характеристиках изделия.
Измерение емкости в условиях, указанных в продукте технические характеристики.
Пример условий измерения емкости
| Класс | Номинальная емкость | Частота измерения | Измеряемое напряжение В действ. |
|---|---|---|---|
| Класс 1 | ЦН ≦1000 пФ | 1 МГц ±10 % | 0,5～5,0 |
| Китай >1000 пФ | 1 кГц±10% | ||
| Класс 2 | ЦН ≦ 10 мФ | 1 кГц±10% | 1,0 ± 0,2 |
| ЦН > 10 мФ | 120 Гц ± 10 % | 0,5 ± 0,2 |
Класс 1: Конденсатор с температурной компенсацией (C0G, NPO)
Класс 2 : Конденсатор с высокой диэлектрической проницаемостью (X5R, X7R)
Некоторое измерительное оборудование может быть не в состоянии подать требуемое измерительное напряжение и измеренное значение
будет занижена, когда емкость
в приоритете.
Рекомендуется использовать измерительное оборудование с функцией автоматического контроля уровня (ALC).
Большинство причин различий в измеренной емкости между оборудование результат от
разница в фактическом напряжении, подаваемом каждым измерительным оборудованием, даже если установлено одно и то же измерительное напряжение вверх.
Поскольку более высокая емкость делает меньший импеданс в конденсаторах, не следует игнорировать влияние
падение напряжения делителем напряжения с выходным сопротивлением измерительной аппаратуры.
Измерительное оборудование, имеющее функцию автоматической адаптации к измеряемому напряжению,
рекомендуется для измерения высокого
емкостной конденсатор.
И, когда используется измерительное оборудование без функции ALC, рекомендуется проверить и отрегулировать
измерение напряжения вольтметром.
