Самодельный измеритель емкости конденсаторов: Самодельный измеритель ёмкости конденсаторов на МК (ATtiny2313)

Содержание

Самодельный измеритель ёмкости конденсаторов на МК (ATtiny2313)

Радиоэлектроника, схемы, статьи и программы для радиолюбителей.
  • Схемы
    • Аудио аппаратура
      • Схемы транзисторных УНЧ
      • Схемы интегральных УНЧ
      • Схемы ламповых УНЧ
      • Предусилители
      • Регуляторы тембра и эквалайзеры
      • Коммутация и индикация
      • Эффекты и приставки
      • Акустические системы
    • Спецтехника
      • Радиомикрофоны и жучки
      • Обработка голоса
      • Защита информации
    • Связь и телефония
      • Радиоприёмники
      • Радиопередатчики
      • Радиостанции и трансиверы
      • Аппаратура радиоуправления
      • Антенны
      • Телефония
    • Источники питания
      • Блоки питания и ЗУ
      • Стабилизаторы и преобразователи
      • Защита и бесперебойное питание
    • Автоматика и микроконтроллеры
      • На микроконтроллерах
      • Управление и контроль
      • Схемы роботов
    • Для начинающих
      • Эксперименты
      • Простые схемки
    • Фабричная техника
      • Усилители мощности
      • Предварительные усилители
      • Музыкальные центры
      • Акустические системы
      • Пусковые и зарядные устройства
      • Измерительные приборы
      • Компьютеры и периферия
      • Аппаратура для связи
    • Измерение и индикация
    • Бытовая электроника
    • Автомобилисту
    • Охранные устройства
    • Компьютерная техника
    • Медицинская техника
    • Металлоискатели
    • Оборудование для сварки
    • Узлы радиаппаратуры
    • Разные схемы

Простые схемы измерителей ESR оксидных конденсаторов

Радиоэлектроника, схемы, статьи и программы для радиолюбителей.
  • Схемы
    • Аудио аппаратура
      • Схемы транзисторных УНЧ
      • Схемы интегральных УНЧ
      • Схемы ламповых УНЧ
      • Предусилители
      • Регуляторы тембра и эквалайзеры
      • Коммутация и индикация
      • Эффекты и приставки
      • Акустические системы
    • Спецтехника
      • Радиомикрофоны и жучки
      • Обработка голоса
      • Защита информации
    • Связь и телефония
      • Радиоприёмники
      • Радиопередатчики
      • Радиостанции и трансиверы
      • Аппаратура радиоуправления
      • Антенны
      • Телефония
    • Источники питания
      • Блоки питания и ЗУ
      • Стабилизаторы и преобразователи
      • Защита и бесперебойное питание
    • Автоматика и микроконтроллеры
      • На микроконтроллерах
      • Управление и контроль
      • Схемы роботов
    • Для начинающих
      • Эксперименты
      • Простые схемки
    • Фабричная техника
      • Усилители мощности
      • Предварительные усилители
      • Музыкальные центры
      • Акустические системы
      • Пусковые и зарядные устройства
      • Измерительные приборы
      • Компьютеры и периферия
      • Аппаратура для связи
    • Измерение и индикация
    • Бытовая электроника
    • Автомобилисту
    • Охранные устройства
    • Компьютерная техника
    • Медицинская техника
    • Металлоискатели
    • Оборудование для сварки
    • Узлы радиаппаратуры
    • Разные схемы
  • Статьи
    • Справочная информация
    • Аудиотехника
    • Для начинающих
    • Микроконтроллеры
    • Автоматика и управление
    • Радиолюбительские рассчеты
    • Ремонт и модернизация

ИЗМЕРИТЕЛЬ ЁМКОСТИ ВЫСОКОЙ ТОЧНОСТИ

При использовании тестера ёмкости в цифровом мультиметре вскоре становится очевидным, что они хорошо работают лишь с большими значениями, что на самом деле не особо полезно, поскольку большие конденсаторы обычно хорошо обозначены и не критичны в номинале. Маленькие, в диапазоне пико- и нанофарад - это совсем другое дело. Там чаще всего крошечные загадочные маркировки, если они вообще есть, и непоследовательные показания обычного цифрового мультиметра, а ведь именно там нужна высокая точность. Поэтому пришлось собрать ёмкостемер с возможностью считать значение до третьего знака и ёмкость от нескольких пикофарад со стабильными, повторяемыми при перепроверках результатами.

Принципиальная схема точного измерителя конденсаторов

Схема - сама простота: шесть конденсаторов, шесть резисторов, PIC16F628 и ЖК-дисплей 2x16.

В оригинале предлагается для аккумулятора использовать стабилизатор на 5 вольт. Но вы можете переделать это под литиевое аккумуляторное питание с инвертором.

Схема достаточно проста, чтобы ее можно было собрать за вечер. Когда устройство впервые включается, оно считывает внутренний конденсатор 270 пФ, который показывал на обычном ёмкостеметре 210 пФ, при реальных 274 пФ (оцените разницу погрешности).

Реально очень доволен результатами. Использовал резистор 1% для 10 кОм, но 1 кОм был всего 5%. Для большей точности 10K или 1k5 между RA3 и RA2 можно подобрать с помощью подстроечников. Но даже точность в исходном состоянии собранного устройства более чем соответствует потребностям.

Измеритель ёмкости в действии

Сначала немного беспокоила точность, так как большинство имеющихся конденсаторов емкостью 1 мкФ показывали более низкие значения. Но по мере того, как шло тестирование, уверенность росла. Майларовые были лучшими из-за того, что почти соответствовали значению на этикетке, а электролитические - худшим. Во многом это связано с производством с низким допуском, поэтому многие из испытанных конденсаторов емкостью 1 мкФ имеют ёмкость на 10-20% ниже.

В работе для питания используется адаптер 9 вольт при 200 мА тока потребления. Так как был небольшой нагрев, снял микросхему-регулятор с платы, вырезал в торце коробки окно с алюминиевой пластиной радиатора и прикрутил стабилизатор к нему.

Теперь тепло отводится за пределы корпуса, что намного лучше в плане стабильности работы измерителя. Вот прошивка для микроконтроллера.

   Форум по ёмкостеметрам

   Обсудить статью ИЗМЕРИТЕЛЬ ЁМКОСТИ ВЫСОКОЙ ТОЧНОСТИ

Автоматический измеритель емкости • Начинающим

Автоматический измеритель емкости, большинство серийно выпускающих цифровых измерителей емкости могут измерять конденсаторы от нескольких пФ (пикофарад) до десятков и даже сотен мкФ (микрофарад). Схемы, такие как усилители низкой частоты, импульсные источники питания, принтеры и фото копировальные устройства, часто содержат действительно конденсаторы большой емкостью в диапазоне сотен мФ (1 мФ = 1000 мкФ). С помощью этой простой схемы вы сможете измерять любые конденсаторы практически любой ёмкостью, от пико до микрофарад.

Ну и в бытности предложил бы Вам пройти курсы бухгалтеров в Екатеринбурге.

Технические характеристики автоматический измеритель емкости довольно впечатляющие, принципиальная схема не загромождена и не содержит дефицитных деталей. С помощью разъема K1 тестируемый конденсатор C x подключен к цепи старого доброго таймера 555 IC. Таймер TLC555 настроен как моностабильный мультивибратор (MMV). Настоящей рабочей лошадкой в схеме является микроконтроллер PIC16F84, работающий на частоте 20 МГц. Используя две линии выходного порта, PIC контролирует R 555 (сброс) и TR (триггерные) входы и в то же время определяет логический уровень на выводе OUT (выход) 555. Чем больше емкость тестируемого конденсатора, тем дольше время импульса на выходе 555. Пока этот выход высокий, PIC увеличивает программный счетчик (то есть переменную). Когда выход 555 снова падает на низкий, результат обрабатывается и отправляется на считывание. PIC обрабатывает необходимое переключение диапазонов и также управляет модулем LCD.

Автоматический измеритель емкости имеет три диапазона измерения емкостей:

pF, используемый для конденсаторов от 1 пФ до 9999 пФ

нФ, который охватывает от 10 нФ до 9999 нФ мкФ / мФ, который охватывает 10 мкФ и более.

Для удобства, показания изменяются так, автоматический измеритель емкости будет показывать от 1 пФ до 999 пФ и от 1,00 нФ до 9,99 нФ. То же самое касается диапазона измерений в мкФ. Частота генератора MMV и, следовательно, калибровка для каждого диапазона определяются конденсатором C x и сопротивлением между параллельно соединенными выводами DIS (разрядка) и THR (порог) микросхемы TLC555. Сопротивление зависит от диапазона и определяется резистором предустановленные комбинации, которые могут включаться в схему с помощью микроконтроллера PIC с использованием линий портов RB1 и RB2. Дисплей, двухстрочный, 16-символьный, управляется в 4-битном режиме. Его подсветка может включаться при желании с помощью перемычки JP1. Блок питания стандартный и собран на стабилизаторе напряжения 78L05. Дополнительный стабилитрон D1 включен для предотвращения повреждения цепи, когда вход перегружен постоянным напряжением, превышающим напряжение питания (5 В). Схема питается от 9-вольтовой батареи BT1. Потребляемый ток составляет около 7 мА с отключенной подсветкой дисплея.

При включении питания микроконтроллер PIC запускает процедуру, которая проверяет паразитную емкость на входе, вызванную измерительными проводами и помещает результат в переменную. Этот результат позднее вычитается из результата, полученного при измерении конденсатора. Обратите внимание, однако, что это верно только в диапазоне пФ. Поэтому важно, чтобы при включении автоматический измеритель емкости не был подключен конденсатор, если, конечно, вы не намерены отменить определенную величину паразитной емкости. Во всех других диапазонах, кроме диапазона pF, конденсатор может быть подключен при включении питания. После процедуры обнуления счетчик входит в диапазон пФ. В этот момент любая измеренная емкость будет записана и помещена в переменную. Функция автоматического выбора диапазона работает следующим образом: если конденсатор слишком большой для диапазона пФ, счетчик будет переполнен, и микроконтроллер выберет диапазон нФ, т. д. и выберет зарядное сопротивление с более низким значением, а затем продолжит выполнение нового измерения. Если значение емкости все еще слишком велико, выбирается диапазон мкФ и т. д. Результат отображается на двухстрочном буквенный-цифровом ЖК-модуле.

В диапазоне pF вход имеет очень высокое входное сопротивление. В этом диапазоне конденсатор заряжается через резистор с сопротивлением от 5 до 6 МОм, и поэтому автоматический измеритель емкости чувствителен к разным наводкам и помехам, получаемым через выводы конденсатора и измерительные щупы, если они используются. При измерении конденсаторов вблизи нижнего предела диапазона pF важно, чтобы измеритель был надежно удален от трансформаторов и других приборов, создающих электромагнитные помехи. В противном случае может получиться неустойчивое считывание и ошибка результата измерения. Чтобы еще больше снизить уровень шума и помех, измерение в диапазоне pF выполняется дважды с интервалом 10мс. Среднее значение двух результатов вычисляется, и результат отправляется на отсчет. Этот метод, несомненно, даст более точный результат измерения. В диапазонах nF и µF значения резисторов в MMV относительно низкие, и не требуется никаких специальных мер предосторожности, позволяющих считывать каждое отдельное измерение.

Автоматический измеритель емкости конденсаторы, измеряемые ниже 10мФ измеряются непрерывно, то есть счетчик точно запускается в диапазоне пФ. Если счет переполняется, запускается процедура nF. Если счет по-прежнему переполняется, выполняется измерение µF и т. д. Как только достигнут нужный диапазон, результат отправляется на отсчет. Затем все измерения начинаются снова: измерение pF → переполнение → измерение nF, → и т.д. Конденсаторы большой ёмкости, превышающие 10 мФ (10000 мкФ = 10 × 10 -3 F), измеряются не непрерывно, а отсчет происходит четыре раза. Сообщение «подождите» отображается на дисплее, пока все четыре измерения не будут завершены. Затем результат четвертого измерения считывается, отображается сообщение «готово» и результат выводится на дисплей. Этот метод гарантирует, что конденсатор был полностью разряжен и заряжен, дает более точные показания и гарантирует низкое потребление тока.

Конструкция и детали, а также налаживание автоматический измеритель емкости.

Макет печатной платы, показанной на рисунке, у желающих собрать не должно возникнуть проблем, если вы будете использовать заведомо исправные компоненты, в готовой печатной плате (как показано на рисунке), и руководствоваться информации согласно схеме.

Разъем K1 состоит из двух штепсельных розеток, которые позволяют легко подключать конденсаторы с разными расстояниями между выводами, не создавая слишком большую паразитную емкость. Для тестовых проводов используются контакты под щупы в традиционных цветах: красный и черный. В зависимости от конкретного типа дисплея, который вы намереваетесь использовать, вам может потребоваться установить подходящее значение для резистора R7 в соответствии с током, потребляемым подсветки дисплея. Здесь на схеме значение 470 Ом, 1 Вт, дается для изначальной схемы. Тщательно осмотрите плату на наличие коротких замыканий, ляпов и соответствии всех поляризованных компонентов. Прежде чем устанавливать IC1 и IC2 на плату, проверьте наличие напряжения питания +5В в нескольких соответствующих точках в схеме (используйте схему для просмотра). Если все в порядке, выключите питание и установите микросхемы. Дисплей подключен к схеме через разъем и короткий плоский кабель. Плату можно разместить в любом подходящем корпусе. Если вы ничего не видите на дисплее, подстройте потенциометр P4. Метод экранирования чувствительной цепи помогает избежать помех.

Настройка автоматический измеритель емкости с использованием цифрового мультиметра.

Поверните регулятор контрастности P4 полностью против часовой стрелки, а затем слегка по часовой стрелке, пока не будет достигнут комфортный просмотр дисплея. Если вы решите использовать другие марки, таймера 555 возможно, потребуется немного изменить диапазон резисторов. Используя конденсаторы с малыми допусками в качестве эталонных и микросхемы Thomson 555, оказалось возможным достичь хороших результатов, используя не более чем обычный мультиметр. Единственное требование заключается в том, что цифровой мультиметр способен надежно измерять значения сопротивления, превышающие 6 МОм.

При настройке автоматический измеритель емкости. Выньте IC1 и IC2 из их разъемов. Для диапазона мкФ: измерьте сопротивление между выводами 6/7 IC1 и коллектором T1 и отрегулируйте потенциометр P3 для показания 190 Ом. Для диапазона nF: измерьте сопротивление между контактом 6/7 микросхемы IC1 и контактом 8 микросхемы IC2, затем настройте потенциометр P2 для показания 5,94 кОм. Наконец, для диапазона pF: отпаяйте один конец R3 (конец, ближайший к разъему K1), затем измерьте сопротивление между этим концом и выводом 8 IC1. Отрегулируйте предустановку P1 для показания 6,0 МОм.

Поверните предустановку контрастности P4 полностью против часовой стрелки, а затем слегка по часовой стрелке, пока не будет достигнут полезный контраст. Чтобы настроить измеритель емкости, вы должны приобрести один прецизионный конденсатор, значение которого попадает в диапазон пФ, например, 470 пФ, и конденсатор, который попадает в диапазон нФ, например, 220нФ. Эти значения могут быть получены как допуск 1% среди других. Значение, такое как 1000 пФ, не рекомендуется, поскольку оно приведет к переключению счетчика назад и вперед между показаниями 999 пФ и 1,00нФ во время регулировки. Держите прибор подальше от сетевых трансформаторов. Помните, что ваш паяльник или галогенный источник света могут создавать сильное магнитное поле 50 Гц. Включите прибор и подсоедините прецизионный конденсатор 470 пФ. Отрегулируйте потенциометр P1 для показания 470 пФ. Убираем емкость и подключаем другой конденсатор емкостью 220нФ, далее регулировкой потенциометра P2 добиваемся показаний 220нФ. Для диапазона мкФ, вероятно, будет невозможно найти конденсатор с малым допуском, и если у вас нет возможности использовать производственный прибор измеритель емкости, можно использовать омметр для настройки комбинации последовательностей R1-P3 для общего сопротивления 190 Ω.

Если изготовить простой зажим (приспособление) для конденсаторов SMD, функция автоматического обнуления отменит емкость зажима и облегчит тестирование конденсаторов SMD диапазона. То же самое касается подстроечных и настраивающих конденсаторов (керамические, PTFE или воздушные). Сделайте простой, механически устойчивый зажим, который позволяет припаивать конденсатор. Включите прибор с подключенным испытательным зажимом. Паразитная емкость зажима будет исключена. Далее припаяем подстроечный конденсатор к зажиму и измеряем. Отрегулируйте подстроечник и наблюдайте переменную емкость. Запишите его наименьшую и максимальную емкость.

При измерении емкости обязательно разрядите любой конденсатор перед его измерением. Конечно, прибор оснащен простой защитой по входу диодом, но вы бы наверно не хотели смотреть ее в реальной работе? Были проверены различные другие, более совершенные защитные схемы, но все они, ухудшали ширину диапазона измерения, либо точность прибора. Тем не менее, измеритель емкости достаточно надежен, если учесть, что все конденсаторы должны быть полностью разряжены перед измерением. Ну и конечно самое главное в проекте это прошивка.

 

Схема измерителя емкости на микроконтроллере AVR Atmega8

С помощью представленного в данной статье измерителя емкости можно измерять емкость конденсаторов с разрешением 1 пФ в нижнем конце диапазона. Максимальное значение емкости, которое можно им измерить, составляет 10000 мкФ. Ошибка измерения не превышает 0.5% в наихудших случаях, типовое же значение составляет примерно 0.1% - измерена экспериментально при тестировании нескольких десятков конденсаторов. Труднее всего схеме даются измерения электролитических конденсаторов большой емкости.

Можно включить либо полностью автоматический выбор пределов измерения, либо заставить устройство принудительно работать в нижнем или верхнем диапазоне емкостей. Устройство характеризуется наличием двух разных пределов измерения, позволяя производить два измерения для одного и того же конденсатора. С помощью данного приема можно проверить точность измерения и определить действительно ли мы подсоединили к прибору конденсатор, а не какую-нибудь другую радиодеталь. Больше всего разница в пределах измерения проявляется на электролитических конденсаторах, что обусловлено их значительной нелинейностью в различных режимах измерения.

В приборе реализована система меню, с помощью которого можно откалибровать нулевое значение и емкость в 1 мкФ. Результаты калибровки сохраняются в EEPROM (энергонезависимую память данных микроконтроллера).

Проект реализован на одном из самых простых микроконтроллеров семейства AVR - Atmega8 (Атмега8). Питание схемы осуществляется от 9-вольтовой батарейки (типа "Крона") при помощи линейного регулятора 7805.

Устройство может функционировать в 3-х режимах: измерение в нижнем диапазоне, в верхнем диапазоне, и в режиме разрядки. Данные режимы определяются состоянием выводов PD5 и PD6 микроконтроллера. Во время разрядки PD6 имеет значение логического 0 и осуществляется разрядка конденсатора через резистор R7 (220 Ом). В верхнем диапазоне измерений вывод PD5 имеет логический 1, заряжая при этом конденсатор через R8 (1.8K), а PD6 находится в Z-состоянии что позволяет встроенному компаратору микроконтроллера сравнивать напряжение. В нижнем диапазоне измерений вывод PD5 также находится в Z-состоянии – в этом случае конденсатор заряжается только через резистор R6 (1.8 MОм).

В качестве индикатора можно использовать практически любой дисплей на контроллере HD44780 размером 16x2 символов. Разводка коннектора дисплея показана на следующем рисунке.
Прибор можно собрать на макетной плате и поместить в простой прямоугольный корпус из пластика. В крышке корпуса необходимо вырезать отверстия под индикатор, кнопку и светодиод, и закрепить их термоклеем.

Вместо микроконтроллера Atmega8 можно использовать микроконтроллеры семейства atmega48/88/168, но при этом в программе, доступной для скачивания по нижеприведенной ссылке, необходимо изменить строку, отвечающую за конфигурацию таймера конкретного микроконтроллера.

Внешний вид "внутренностей" устройства

Скачать файлы программы можно по следующей ссылке:

  Capmeter (7,4 KiB, 323 hits)

Загрузка... 1 154 просмотров

виды устройств и техника измерений

Проверка емкости конденсатора тестерами

Чтобы убедиться в исправности конденсаторов, необходимо провести определение их исправности и соответствия номинальных параметров. Для этой цели можно использовать тестер конденсаторов. Существует несколько видов таких приборов. Для определения исправности этих деталей возможно использовать более простые способы.

Что такое тестер конденсаторов

Конденсатор представляет собой радиодеталь, состоящую из двух обкладок, сделанных из проводников и диэлектрического слоя между ними. Электрическая емкость элемента измеряется в фарадах. Эта величина очень большая, поэтому на практике используются микрофарады или пикофарады.

Конденсаторы обычно бывают электролитическими или пленочными. В последних параметры мало меняются с течением времени. У электролитических ситуация другая. Жидкий состав, находящийся внутри, постепенно высыхает, и деталь теряет свои полезные свойства. Часто по внешнему виду нельзя судить по его исправности. Для проверки его нужно выпаивать.

Другая ситуация, когда важно проверить емкость, — это нарушение его работы от различных причин случайного характера — скачков напряжения или работы в условиях повышенной температуры. Неисправный элемент может послужить причиной неисправной работы всего устройства.

Чтобы изучить ситуацию, необходимо определить, соответствует ли емкость конденсатора номинальному значению. Для этой цели применяют тестеры конденсаторов.

Они могут быть цифровыми или аналоговыми. Во время проверки может определяться емкость или ESR, параметр, который представляет собой последовательное эквивалентное сопротивление.

В некоторых мультиметрах имеется возможность непосредственной проверки емкости.

ESR-измерители производят определение эквивалентного последовательного сопротивления. Здесь речь идет о реактивном сопротивлении, которое обусловлено емкостью. Оно может существенно возрастать при увеличении частоты. Этот параметр оценивают с помощью сложных алгоритмов. Если он принимает слишком большую величину, то в некоторых ситуациях может быть нарушен температурный режим работы элемента. Это особенно опасно для электролитических элементов.

Существуют специальные измерители емкости.

ESR-метр

Такой измерительный прибор оснащен жидкокристаллическим дисплеем. У него имеются 2 щупа: красный и черный. Первый считается положительным, второй — отрицательным. Перед тем, как проверять, элемент разряжают, закорачивая выводы друг на друга. Чтобы провести измерение, щупы соединяют с выводами конденсатора. Если используется полярная модель, необходимо при этом учитывать полярность щупов.

Затем прибор включают и через несколько секунд на экране появляются величины емкости и параметра ESR.

Мультиметр

Для определения исправности конденсатора мультиметр можно перевести в режим определения сопротивления. Переключатель нужно установить на 2 МОм или 200 Ком. Нужно подобрать этот параметр таким образом, чтобы зарядка происходила не сразу, а в течение нескольких секунд.

К его выводам элемента, который нужно выпаять из схемы, подключают красный и черный щупы. Теперь необходимо следить за данными на дисплее. Если там 0, то это означает обрыв контактов или другое механическое повреждение. Если tester показывает увеличивающиеся цифры и в конце концов появляется 1, то это говорит о работоспособности детали. Если сразу появляется единица, то это означает, что в конденсаторе произошел пробой.

При использовании аналогового прибора у исправной детали можно будет увидеть постепенное движение стрелки. Мгновенная установка минимального значения говорит об обрыве, а максимального — свидетельствует о пробое.

В мультиметре предусмотрена возможность непосредственного измерения емкости. Для этого нужно установить переключатель аппарата для ее измерения и выбрать наиболее подходящую шкалу. Обычно для контактов конденсатора предусматриваются особые клеммы. Если их нет, надо воспользоваться красным и черными щупами. В последнем случае необходимо воспользоваться такими же клеммами, как при измерении сопротивления.

Если значение емкости равно или близко к номинальному, то элемент исправен и может быть использован. В противном случае он неработоспособен. Считается, что совпадение с разницей не более 20% говорит о радиотехнической пригодности детали.

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.

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

Параметры приборов

У каждого конденсатора предусмотрено использование номинального напряжения. При тестировании его работы нужно, чтобы измерительный прибор был настроен именно на эту величину.

Для косвенных измерений можно использовать омметр или вольтметр. Некоторые радиолюбители собирают самодельный измерительный прибор.

Как сделать прибор для проверки конденсаторов своими руками

Провести измерение емкости можно с помощью несложного прибора. Для него необходимы следующие детали:

  • источник постоянного тока;
  • резистор;
  • конденсатор;
  • вольтметр.

Эта схема подойдет для проверки электролитических конденсаторов. Нужно выбрать входное напряжение таким, чтобы оно было немного меньше по сравнению с номинальным напряжением конденсатора. Один из выводов конденсатора к источнику питания подсоединяют через резистор. Вольтметр присоединяют к выводам конденсатора.

После подключения измерителя начинается процесс зарядки конденсатора. Нужно засечь время, в течение которого он будет длиться. Величину сопротивления можно подобрать в значительной степени произвольно. При этом нужно ориентироваться на скорость зарядки. Нужно, чтобы она была такой, которую удобно измерять.

При проведении зарядки на вольтметре можно будет увидеть возрастание напряжения. В какой-то момент оно достигнет предельной величины и перестанет расти. Это будет конечный момент отсчета времени. Для вычисления емкости достаточно воспользоваться формулой: t=RC. В ней известно время и величина сопротивления резистора. Емкость можно определить из соотношения C=t/R.

Проверяют конденсатор на наличие пробоя с помощью схемы самоделки — последовательно соединенной с ним лампочки 40 Вт, включенных в обычную сеть переменного тока. Если лампочка светит в половину накала, то деталь исправна. При ярком свете имеется пробой, при отсутствии — повреждены контакты.

Как правильно использовать прибор

Если номинальное напряжение неизвестно, то можно действовать исходя из того, что оно составляет 10-12 В. Обычно используют резисторы, имеющие сопротивление 5-10 КОм.

Чтобы проверить деталь, не выпаивая ее из схемы, параллельно с ней можно подсоединить конденсатор с такими же параметрами в рабочем состоянии. Если схема восстановит свою работу, то это означает, что деталь была неисправна и ее следует заменить.

Измерение емкости без выпаивания с платы сложно и доступно только профессиональному специалисту. Прибор для проверки электролитических конденсаторов без выпайки может быть использован только с учетом схемы подключения конденсатора. Дело в том, что полученный результат будет существенно зависеть от способа подключения детали и в различных ситуациях может показать труднообъяснимые результаты. Например, если параллельно с ним включена катушка, то при измерении емкости без выпайки будет показано нулевое сопротивление.

Если неисправен конденсатор, надо его проверить, применив один из имеющихся методов. В случае неисправности потребуется его заменить, чтобы плата восстановила свою работоспособность.


Как измерить емкость конденсатора своими руками

Конденсатор — элемент электрической цепи, состоящий из проводящих электродов (обкладок), разделённых диэлектриком. Предназначен для использования его электрической ёмкости. Конденсатор, ёмкостью С, к которому приложено напряжение U, накапливает заряд Q на одной стороне и — Q — на другой. Ёмкость здесь в фарадах, напряжение — вольтах, заряд — кулоны. Когда ток силой 1 А протекает через конденсатор ёмкостью 1 Ф напряжение изменяется на 1 В за 1 с.

Одна фарада ёмкость огромная, поэтому обычно применяются микрофарады (мкФ) или пикофарады (пФ). 1Ф = 106 мкФ = 109 нФ = 1012 пФ. На практике используются значения от нескольких пикофарад до десятков тысяч микрофарад. Зарядный ток конденсатора отличается от тока через резистор. Он зависит не от величины напряжения, а от скорости изменения последнего. По этой причине для измерения ёмкости требуются специальные схемные решения, применительно к особенностям конденсатора.

Обозначения на конденсаторах

Проще всего определить значение ёмкости по маркировке, нанесённой на корпус конденсатора.

Электролитический (оксидный) полярный конденсатор, ёмкостью 22000 мкФ, рассчитанный на номинальное напряжение 50 В постоянного тока. Встречается обозначение WV — рабочее напряжение. В маркировке неполярного конденсатора обязательно указывается возможность работы в цепях переменного тока высокого напряжения (220 VAC).

Плёночный конденсатор ёмкостью 330000 пФ (0.33 мкФ). Значение в этом случае, определяется последней цифрой трёхзначного числа, обозначающей количество нолей. Далее буквой указана допустимая погрешность, здесь — 5 %. Третьей цифрой может быть 8 или 9. Тогда первые две умножаются на 0.01 или 0.1 соответственно.

Ёмкости до 100 пФ маркируются, за редкими исключениями, соответствующим числом. Этого достаточно для получения данных об изделии, так маркируется подавляющее число конденсаторов. Производитель может придумать свои, уникальные обозначения, расшифровать которые не всегда удаётся. Особенно это относится к цветовому коду отечественной продукции. По стёртой маркировке узнать ёмкость невозможно, в такой ситуации не обойтись без измерений.

Вычисления с помощью формул электротехники

Простейшая RC — цепь состоит из параллельно включённых резистора и конденсатора.

Выполнив математические преобразования (здесь не приводятся), определяются свойства цепи, из которых следует, что если заряженный конденсатор подключить к резистору, то он будет разряжаться так, как показано на графике.

Произведение RC называют постоянной времени цепи. При значениях R в омах, а C — в фарадах, произведение RC соответствует секундам. Для ёмкости 1 мкФ и сопротивления 1 кОм, постоянная времени — 1 мс, если конденсатор был заряжен до напряжения 1 В, при подключении резистора ток в цепи будет 1 мА. При зарядке напряжение на конденсаторе достигнет Vo за время t ≥ RC. На практике применяется следующее правило: за время 5 RC, конденсатор зарядится или разрядится на 99%. При других значениях напряжение будет изменяться по экспоненциальному закону. При 2.2 RC это будет 90 %, при 3 RC — 95 %. Этих сведений достаточно для расчёта ёмкости с помощью простейших приспособлений.

Схема измерения

Для определения ёмкости неизвестного конденсатора следует включить его в цепь из резистора и источника питания. Входное напряжение выбирается несколько меньшим номинального напряжения конденсатора, если оно неизвестно — достаточно будет 10–12 вольт. Ещё необходим секундомер. Для исключения влияния внутреннего сопротивления источника питания на параметры цепи, на входе надо установить выключатель.

Сопротивление подбирается экспериментально, больше для удобства отсчёта времени, в большинстве случаев в пределах пяти — десяти килоом. Напряжение на конденсаторе контролируется вольтметром. Время отсчитывается с момента включения питания — при зарядке и выключении, если контролируется разряд. Имея известные величины сопротивления и времени, по формуле t = RC вычисляется ёмкость.

Удобнее отсчитывать время разрядки конденсатора и отмечать значения в 90 % или 95 % от начального напряжения, в этом случае расчёт ведётся по формулам 2.2t = 2.2RC и 3t = 3RC. Таким способом можно узнать ёмкость электролитических конденсаторов с точностью, определяемой погрешностями измерений времени, напряжения и сопротивления. Применение его для керамических и других малой ёмкости, с использованием трансформатора 50 Hz, вычислением емкостного сопротивления — даёт непрогнозируемую погрешность.

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.

Самодельный С — метр

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.

Конструкция и детали

R1, R5 6,8k R12 12k R10 100k C1 47nF

R2, R6 51k R13 1,2k R11 100k C2 470pF

R3, R7 68k R14 120 C3 0,47mkF

R4, R8 510k R15 13

Диод VD1 — любой маломощный импульсный, конденсаторы плёночные, с малым током утечки. Микросхема — любая из серии 555 (LM555, NE555 и другие), русский аналог — КР1006ВИ1. Измерителем может быть практически любой вольтметр с высоким входным сопротивлением, под который проведена калибровка. Источник питания должен иметь на выходе 5–15 вольт при токе 0.1 А. Подойдут стабилизаторы с фиксированным напряжением: 7805, 7809, 7812, 78Lxx.

Вариант печатной платы и расположение компонентов

Видео по теме

Приборы для проверки конденсаторов

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 h2. 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
Илья Липавский. © 2003
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.

Всего хорошего, пишите to Elremont © 2005

Приборы для проверки конденсаторов

Бывает так, что при монтаже печатной платы возникает необходимость в проверке устанавливаемых конденсаторов на предмет обрывов выводов, отсутствия внутреннего замыкания или значительной утечки. Особенно это касается конденсаторов большой ёмкости, в частности оксидных.


Для быстрой проверке конденсаторов ёмкостью не менее 50 пФ подойдёт прибор (Рис.1), содержащий цифровую микросхему, светодиод, стрелочный индикатор и несколько других деталей.
На элементах DD1.1 – DD1.3 собран генератор прямоугольных импульсов, следующих с частотой около 75 кГц. ( она зависит от сопротивления резистора R1 и ёмкости конденсатора С1 ). Через инвертор DD1.4 импульсы генератора поступают на цепь нагрузки – она составлена из резисторов R2, R3, конденсатора С2 и проверяемого конденсатора Сх. Параллельно резистору R2 подключен через диод VD1 стрелочный индикатор РА1.
Детали цепи нагрузки подобраны так, что при подключении кнопкой SB2 источника питания GB1 через индикатор протекает ток около 15 мкА. Если же параллельно конденсатору С2 будет подключён кнопкой SB1 исправный проверяемый конденсатор, ток возрастёт и будет находиться в пределах 40 … 60 мкА независимо от ёмкости конденсатора. Эти пределы принимают за нормальные и отмечают на шкале ( или на стекле индикатора ), скажем цветным сегментом.
Следует учитывать, что при проверке конденсаторов ёмкостью более 5 мкФ стрелка индикатора вначале резко отклоняется в сторону конечного деления шкалы ( 100 мкА ), а затем возвращается в пределы сегмента. При проверке полярных оксидных конденсаторов их плюсовой вывод обязательно соединяют с гнездом XS1 (” + “).
В случае подключения испытываемого конденсатора с внутренним обрывом, стрелка индикатора останется на делении 15 мкА. Если же выводы конденсатора замкнуты ( конденсатор пробит ), стрелка индикатора может отклониться за конечное деление шкалы. При подключении конденсатора с утечкой стрелка индикатора выйдет за пределы сегмента, если сопротивление утечки менее 60 кОм.
Напряжение питания прибора контролируется светодиодом HL1, ток через который ограничен резистором R4.
Деталей в приборе немного, и их можно разместить в любом подходящем корпусе, габариты которого определяются стрелочным индикатором и источником питания.
Налаживают прибор в такой последовательности. Нажав кнопку SB2 убеждаются в отклонении стрелки индикатора на деление 15 мкА. В случае отклонении показаний более чем на 20%, нужно подобрать резистор R3.
Далее подключают к гнёздам XS1 и XS2 конденсатор ёмкостью 250 пФ и нажав кнопку SB1 ( конечно, одновременно с SB2 ), замечают показания стрелочного индикатора. Подбором резистора R2 доводят стрелку индикатора до деления 50 мкА ( середина сегмента ). Замкнув после этого гнёзда, убеждаются в отклонении стрелки индикатора за конечное деление шкалы.
Конденсатор можно проверить иначе – измерить его ёмкость. Для целей во многих случаях окажется достаточным собрать приставку к авометру, позволяющую измерять ёмкость конденсаторов от 100 пФ до 1 мкФ. Схема такой приставки приведена на Рис.2


На транзисторах VT1, VT2 и трансформаторе Т1 собран генератор импульсов, частоту следования которых можно изменять переключателем SA1. Со вторичной обмотки трансформатора сигнал генератора поступает через диод VD1 на переменный резистор R6 – это регулятор установки своеобразного “нуля” отсчёта. С его движка сигнал поступает через один из эталонных конденсаторов С2 – С5 или проверяемый конденсатор ( его подключают к зажиму ” Сх ” ) на выпрямительный диод VD2 и авометр, подсоединённый к зажимам XS3 и XS4.
Пользуются приставкой так. В зависимости от ёмкости проверяемого конденсатора устанавливают переключателем один из пределов измерения. К примеру, в положении ” 1 ” переключателя можно измерять ёмкости от 0,1 до 1мкФ, в положении ” 2 ” от 0,01 до 0,1 мкФ, в положении ” 3 ” – от 1000 пФ до 0,01 мкФ в положении ” 4 ” – от 100 до 1000 пФ.
Переключатель SA2 устанавливают в положении ” Калибровка “ и переменным резистором R6 добиваются отклонением стрелки авометра на десятую часть шкалы. Тогда вся шкала будет соответствовать десяти “единицам” выбранного диапазона измерений. Поэтому удобно пользоваться, например, шкалой постоянных напряжений до 10 В – стрелку индикатора устанавливают на одно деление 1 В.
Подключают к зажимам XS1 и XS2 проверяемый конденсатор и переводят переключатель SA2 в положение ” Сх “. По отклонению стрелки авометра судят о ёмкости конденсатора. К примеру, стрелка отклонилась на 2,5 деления, а переключатель SA1 стоит в положении ” 3 “. Значит, ёмкость конденсатора равна 1000 пФ Х 2,5 = 2500 пФ. Точность измерений зависит в основном от точности подбора ёмкости эталонных конденсаторов.
Трансформатором в пробнике может быть согласующий трансформатор от радиоприёмников марки ” ВЭФ” ( “ВЭФ-12”, “ВЭФ-201”, “ВЭФ-204”). Транзисторы – любые из серий МП39 – МП42 с коэффициентом передачи тока не менее 50. Диоды – любые из серий Д2, Д9. Источник питания – “Крона” или две батареи 3336, соединённых последовательно, а также другие подобные напряжением 9 В.

Б. С. Иванов ” В ПОМОЩЬ РАДИОКРУЖКУ”, ” Радио и связь”, Москва, 1990 г, стр. 19 – 21

Прибор для проверки конденсатора: виды устройств и техника измерений

Измеритель LOW ESR конденсаторов

Автор: Simurg
Опубликовано 17.08.2012
Создано при помощи КотоРед.

Всё гениальное – просто!

Что такое ЭПС, или по английскому ESR все знают. Существуют множество пробников по выявлению неисправных или некачественных конденсаторов (если покупаете на рынке). А вот как определить некачественный конденсатор с низким внутренним сопротивлением LOW ESR, которые все чаще устанавливаются в различной технике, компьютерах, и т д.? Очень часто неисправности плат возникают из-за повышенных пульсаций питающего напряжения, а в цепях питания почти всегда присутствуют электролитические конденсаторы. Именно они в первых рядах имеют самую низкую надежность. Практика показывает, что большинство материнских плат, работающих с внезапными перезагрузками и выключениями, а также нестабильностью работы, связаны в большинстве случае неисправностью электролитических конденсаторов. Например, глючит видеокарта, вы снимаете её ставите заведомо исправную и все работает. Тогда начинаете ближе разбираться с неисправной в надежде возобновить исправную работу. Визуально все нормально, конденсаторы все как новые ровные, не надутые. Но ведь даже у визуально не вспухшего конденсатора может быть недопустимо высокий ESR — 0,10 ом! Такой конденсатор ощутимо разогревается, и может протечь на плату, попортив переходные отверстия электролитом. Для работы в ШИМ-преобразователях он просто не годится. Предельно допустимое значение для LOW ESR конденсаторов в ответственных и нагруженных цепях — 0,04 Ом, а лучше до 0,03 и менее.

Внешний вид устройства. В данный момент на фото запечатлен найденный неисправный конденсатор, который, если очень внимательно рассмотреть слегка надут в отличие от рядом стоящего.

Это и была настоящая неисправность, из-за которой видеокарту подвергли не нужному прогреву чипа, накручиванию большого радиатора и, в конце концов, она была доломана и отдана мне на детали (но было уже поздно, на платформе чипа прокрутили саморезом дорожки, при установке еще большего радиатора на не греющийся чип : ) )…..

А это показания исправного конденсатора:

Общий вид измерителя

Цели, которые достигались при проектировании измерителя:

– измерение на частоте 100 – 110 кГц

– измерение низким напряжением (до 0,2 вольт)

– растянутая шкала в диапазоне до 0,5 Ома

– работа от одного аккумулятора напряжением 1,2 вольта

– длительная работа без зарядки аккумулятора

– отсутствие неудобных проводов витой пары

– мощные щупы для пробивания окислов и лака

– минимум корректирующих настроек

Было собрано несколько вариантов измерителей. Варианты, когда схема с измерителем и микроамперметром находятся в коробке, а щупы выведены проводами крайне не удобна, так как провода необходимо плотно скручивать вместе, и они не могут быть длинными. При частоте 100 кГц даже слегка раскрутившийся провод, дает ухудшение показаний и исправный конденсатор может быть ошибочно забракован, а реальная неисправность не найдена. Фото старого варианта исполнения измерителя:

Решено было перенести схему с высокочастотной частью и питанием в отдельный блок в виде пинцета, а микроамперметр отдельно. Так как микроамперметр питается постоянным напряжением, то провода к нему не нужно скручивать и они могут быть любой длинны.

Для особо пугливых к трансформаторам, то предупрежу заранее, ничего мотать не придется, просто берутся готовые трансформаторы ТМС, со старых CRT мониторов, которые сейчас все выбрасывают (про трансы расскажу дальше).

Схема измерителя безупречно проста, и полностью соответствует цели, которая была поставлена в начале статьи.

Приведу структурную схему устройства для более понятного назначения каждого компонента:

Схема состоит из автоколебательного блокинг – генератора,

собранного на транзисторе VTI, выпаянном из серверной материнки:

Но можно и любой другой например аналог КТ3102 в smd корпусе.

Генератор выполнен по традиционной и хорошо зарекомендовавшей себя на практике схеме «индуктивной трехточки». Имеет эмиттерную RC-цепочку, задающую режим работы транзистора по постоянному току. Для создания обратной связи в генераторе от катушки индуктивности есть отвод (из-за того что трансы готовые, то он сделан от середины). Нестабильность работы генераторов на биполярных транзисторах обусловлена заметным шунтирующим влиянием самого транзистора на колебательный контур. При изменении температуры и/или напряжения питания свойства транзистора заметно изменяются, поэтому частота генерации незначительно меняется. Но нам для наших нужд данный момент не страшен.

Далее идет мост сопротивлений или Мост Уинстона (мост Уитстона, мостик Витстона) через развязывающий конденсатор (он же резонансный, входит в контур), устройство для измерения электрического сопротивления, предложенное в 1833 Самуэлем Хантером Кристи, и в 1843 году усовершенствованное Чарльзом Уитстоном. Принцип измерения основан на взаимной компенсации сопротивлений двух звеньев, одно из которых включает измеряемое сопротивление. В качестве индикатора обычно используется чувствительный гальванометр, показания которого должны быть равны нулю в момент равновесия моста. Работает как на постоянном токе, так и на переменном.

Далее идет согласующий трансформатор повышающий сопротивление и выходное напряжение для работы удвоителя и микроамперметра.

В схеме используются трансформаторы типа ТМС (трансформатор межкаскадный строчный) используемый в CRT мониторах, коих великое множество пошло на разбор и детали.

Стоит он обычно около выходного строчного транзистора

Довольно часто он собран на Ш-образном железе. Он то нам и надо. Только вот у него по схеме включения нет отвода от середины. Нужно выбрать для ТР1 такой, у которого этот отвод есть, но вывод укорочен и не используется в самом мониторе. Его необходимо подпаять до нормальной длинны.

Для ТР2 можно ставить без выведенного отвода (таких большинство).

Наконечники пинцета выполнены из латунного клемника от счетчика электроэнергии, и заточены на наждаке.

При проверке конденсаторов, для лучшего контакта необходимо с усилием надавливать на наконечники, поэтому они сделаны с обратной стороны широкими, что бы было удобно нажимать пальцами, и не соскальзывал пинцет.

Некоторые фото проведенных измерений:


Установка в ноль проводится замыканием пинцета с усилием, для обеспечения хорошего контакта.

Шкалу не затирал, а просто дописал значения выше. Фото шкалы.

Заключается в установке режимов работы по постоянному току и устойчивому возбуждению на 100 кГц, а не на 2-3 мГц.

Для этого вместо R1, R2 впаиваем переменное сопротивление (только не проволочное) сопротивлением 4,7к или 10к. бегунок на базу, 1 конец на + 1,2 в, 2 конец на -1,2 вольта. Выставляем на середину. Замыкаем пинцет, (запаиваем проволочку). Подключаем микроамперметр. Резистор установки 0 в минимальное сопротивление. Включаем вместо включателя миллиамперметр на предел 200мА. далее вращая переменное сопротивление в сторону уменьшения части, которая относилась к R1 и смотрим за потребляемым током и отклонением микроамперметра. Показания будут расти, а затем падать, а ток потребления расти, а потом резко увеличится. Выставить такое положение когда показания почти на максимуме, но немного меньше, то есть не переходят за порог их уменьшения. Ток при этом примерно будет 50 – 70 мА. Теперь резисторы замерять и впаять постоянные. Далее настроим С2 по максимуму отклонения стрелки микроамперметра. Всё, далее настраиваем 0 и берем низкоомные сопротивления, и тарируем деления на шкале. Использовать магазин сопротивлений нельзя, также нельзя использовать проволочные сопротивления. Если нет микроамперметра на 50 мкА, то можно использовать на 100 мкА, но питание надо поднять до 2,4 вольт, (от двух аккумуляторов) и провести настройку на данное напряжение заново как написано выше.

Сигналы на эмиттере могут принимать самые причудливые формы. Но на выходе пинцета будет такой или похожий почти всегда.

Как видно амплитудное напряжение не превышает 0,2 вольт. Поэтому никакой полупроводник не откроется, и измерения можно проводить вполне безопасно.

Также было проведено испытание на устойчивость к заряженному от сеи конденсатору.

Была небольшая искра, потом измерение. Током не бьет, хотя держу руками контакты площадок. Диоды VD1, VD2 защищают вход схемы и ваши пальцы.

Желаю побольше отремонтированных вами устройств с помощью данного измерителя, и больше прибыли, а также больше свободного времени, которое поможет высвободить данный пинцетик!

P.S. Так же не забывать про «черный список» (GSC, G-Luxon, Licon (или Li-con, или Lycon), Jackcon, JPcon, D.S VENT, Chssi, OST) конденсаторов, которые надо менять не зависимо от их состояния всегда, что бы устранить проблемы в будущем.

Плату еще оптимизирую, и выложу на форум. (хотя она очень простая).

УНИВЕРСАЛЬНЫЙ СТРЕЛОЧНЫЙ ПРИБОР ДЛЯ ПРОВЕРКИ ДЕТАЛЕЙ

Аналоговые (со стрелочной измерительной головкой) тестеры типа 4353, 43101 и аналогичные были в своё время широко распространены и, возможно, есть в «закромах» многих радиолюбителей. Современные цифровые приборы, конечно, имеют гораздо меньшие габариты и большую функциональность и универсальность, тем не менее, из такого «старого» тестера можно при желании сделать вполне удобный измерительный прибор. Тем более, что стрелочный индикатор во многих случаях оказывается гораздо удобнее и нагляднее для отображения информации, если, конечно, при измерениях не требуется запредельная точность.

Так например, с использованием стрелочной головки от подобного тестера мной был сделан небольшой настольный измерительный прибор, который позволяет с достаточной для радиолюбителя точностью измерить ёмкость конденсаторов ( 5 пФ — 10 мкФ), индуктивности катушек ( от единиц мкГн до 1 Гн ), ёмкости электролитов ( 1 мкФ — 10 000 мкФ) и их ESR, иметь «под рукой» фиксированные образцовые частоты ( 10, 100. 1000 Гц, 10, 100, 1000 кГц ). И, кроме того, имеет встроенный модуль для оперативной проверки работоспособности различных транзисторов малой и большой мощности и определения цоколёвки неизвестных транзисторов. Причём проверить параметры большинства элементов можно, не выпаивая их из схемы.

Прибор собирался в корпусе меньших размеров, чем «родной» от тестера и делался по «модульному» принципу — по желанию можно добавлять или исключать отдельные измерительные узлы и при этом не производить никаких существенных изменений в остальной схеме. Можно сохранить также и изначальные фунции измерения напряжений и токов, если это потребуется. Причём совсем не обязательно ориентироваться на применённую здесь стрелочную головку от взятого мной тестера — подойдёт любая другая с током полного отклонения 50 … 200 мкА, это не принципиально. Ниже будут даны схемы и описания отдельных функциональных узлов-«модулей», структурная схема их соединений в приборе в целом.

Каждый «модуль» предназначен для измерения-проверки различных радиодеталей широкого применения и может использоваться не только в составе такого прибора, но и, конечно, отдельно, в виде небольшой независимой конструкции. Сами схемы измерительных узлов, входящие в состав, не новы и не раз были опубликованы в своё время в различных источниках и проверены на практике многими радиолюбителями, показав стабильную и надёжную работу, Никаких редких и дорогих элементов констукция не содержит, схемы чрезвычайно «лаконичные» и просты в понимании, не требуют особых приборов для настроек, при этом обеспечивают достаточную точность измерений при внимательной и грамотной сборке и применении заведомо исправных деталей.

Генератор образцовых частот

Даже простейший генератор сигналов в радиолюбительской практике полезен сам по себе и часто входит в других приборов, например, измеряющих ёмкости и индуктивности. Здесь удобно применить в качестве генератора широко известная схема на цифровых элементах, простую и легко повторяемую:

Задающий генератор на МС типа К561ЛА7 (или К561ЛЕ5, К176ЛА7, ЛЕ5 и подобные) выдаёт на своём выходе частоту, которая стабилизирована кварцевым резонатором в цепи обратной связи — в данном случае 1 МГц. Далее сигнал проходит через несколько каскадов-делителей частоты на 10 например, на МС К176ИЕ4, СD4026 или любых других счётчиков-делителей на 10) и с выхода каждого каскада снимается сигнал с частотой, в десять раз меньше предудыщей.

С помощью любого подходящег переключателя коммутируем один из выходов счётчиков-делителей и получаем, таким образом, набор фиксированных частот. Конденсатором С1 можно подстроить частоту в небольших пределах, если это необходимо, никаких других настроек данная схема не требует и питается от источника напряжением 9-12 вольт (при указанных выше типах микросхем).

Модуль измерения L, C

Первая схема представляет собой узел измерения емкостей конденсаторов от 10 пФ до 10 мкФ и индуктивностей от 10 мкГ до 10 Гн (рис.2).

Сигнал на вход подается с выхода генератора сигналов ( в нашем случае – с движка переключателя SA1 на рис.1). Через транзистор VT1, работающий в режиме ключа, прямоугольный импульсный сигнал можно снять с выхода «F» и использовать для проверки или настройки других внешних устройств, при этом уровень сигнала можно регулировать резистором R4 в широких пределах. Этот же импульсный сигнал подаётся на измеряемые элементы — конденсаторы или индуктивности, подключаеые к соответствующим клеммам «C» или «L», выставив переключатель SA2 в соответствующее положение.

К выходу Uизм. подключаем непосредственно нашу измерительную головку (может понадобиться добавочное сопротивление, об этом будет сказано подробнее далее – «Модуль индикации»). Резистором R5 устанавливаем пределы измерений индуктивностей, а R6 — ёмкостей (например, подключаем к клеммам «Сх» и «Общ.» образцовый конденсатор 0,1 мкФ на диапазоне с частотой 1 кГц (см. схему рис.1) и подстроечником R6 устанавливаем стрелку прибора на конечное деление шкалы. ). Питание этого модуля может быть 6-12 вольт.

Примечание: при настройке этого модуля была совсем исключена из схемы ёмкость С1 (1000 пФ), так как при её наличии не удавалось настроить диапазон измерений 1-100 пФ. При настройке также возможен подбор сопротивлений R2, R3 в зависимости от напряжения питания и конкретного типа применённого транзистора (может быть любой маломощный p-n-p структуры). В качестве выпрямительных использовались «старинные» германиевые диоды типа Д9, обеспечивающие более линейную характероистику отображения показаний стрелочной головки. Возможно применение кремниевых, но в данном случае я этот вариант не пробовал, так как диодов Д9 давно лежала без дела небольшая кучка.

Модуль измерения электролитических конденсаторов (+ C и ESR)

Для проверки электролитических конденсаторов был собран узел по схеме (рис.3):

Как и в предыдущей схеме, на вход (резистор R1) подается сигнал с движка переключателя частот генератора-делителя (схема рис.1), при этом схему можно включать параллельно с предыдущим модулем. Резистор R1 подбирается в зависимости от типа транзистора Т1 и чувствительности используемой измерительной головки. В отличие от других модулей, здесь требуется пониженное стабильное питание 1,2 — 1,8 В (схема такого стабилизатора будет приведена ниже, на рис.6). При измерениях полярность подключения конденсаторов к клеммам «+Сх» и «Общ» не имеет значения, а измерения можно проводить без выпайки конденсаторов из схемы. Перед началом измерений прибор калибруется, то есть стрелка устанавливается на нулевую отметку шкалы резистором R4.

Узел измерения ESR содержит отдельный генератор на 100 кГц, собранный на МС типа 561ЛА7 (ЛЕ5), по такой же схеме, как и задающий генератор на рис.1. Можно, конечно же, использовать и уже имеющуюся частоту 100 кГц, которая присутствует на нашем основном генераторе с делителями частоты. Но при пользовании прибором оказалось гораздо удобнее иметь независимый генератор для этого модуля, так как это упрощает коммутацию.

Здесь частота может быть в пределах 80-120 кГц, поэтому применение кварца не требуется. От величины ESR подключенного к кле

лаборатория конденсаторов

лаборатория конденсаторов
Конденсаторы лабораторные

последнее обновление: 18 сентября 2002 г.



П повторная лаборатория:
Предварительная лаборатория и инструкции для предварительной лаборатории расположены по адресу http: // www2.hawaii.edu/~jmcfatri/labs/capsprelab.html . Предварительная лаборатория должна быть проведена в начале класс. Для каждой группы требуется одна предварительная лаборатория.

О цели
Цели эта лаборатория:
1) создать измеритель емкости
2) для определения емкости конденсаторов в последовательно и параллельно
3) измерить емкость самодельного конденсатора

N Примечания к главе 7
стр. 43 - 46 вашей лабораторной книги

1.Конденсаторы:
А конденсатор это элемент схемы, который накапливает заряд. Все, что хранит заряд это конденсатор. Ты, , конденсатор! (Если бы вы не были, вы не смог бы поцарапать ногу о ковер и прикончить друзей!) У вас есть емкость около 100 пФ (100 x 10 -12 Ф). Для всех конденсаторов есть значение, которое описывает, сколько заряда Можно поставить на конденсатор , емкость .Емкость измеряется в фарадах (F = C / V).
Емкость количество заряда (Q) в конденсаторе на единицу напряжения (V): C = Q / V 2. Параллельная пластина конденсатор:
Самый простой Тип конденсатора - конденсатор с параллельными пластинами . Параллель пластинчатый конденсатор состоит из двух металлических пластин, разделенных расстоянием, d, и между которыми имеется разность напряжений В.Мы можем описать этот конденсатор аналитически (другие конденсаторы намного сложнее!)
ср можно довольно легко определить с помощью уравнений, которые мы изучили до сих пор что емкость конденсатора с параллельными пластинами равна:
C = k 0 А / д
где A - площадь пластины, 0 - диэлектрическая проницаемость свободного пространства = 8.85 х 10 -12 Ф / м, а k - диэлектрическая проницаемость. Если там нет материала между пластинами конденсатора (вакуум), то k равно 1. Вы узнаете о диэлектриках на лекциях; в лаборатории все, что вам нужно знать, это то, что диэлектрик увеличивает емкость конденсатор (т.е. k> 1).

3. Конденсаторы в цепях переменного тока:
В В цепи переменного тока конденсатор действует как резистор.Энергия теряется как электрическая поля конденсаторов создаются и разрушаются. Мы можем лечить конденсаторы в качестве резисторов с сопротивлением: X = 1 / C, где - угловая частота источника переменного напряжения. Вместо сопротивления, мы называем эту величину реактивным сопротивлением конденсатора .
4. Конденсаторы последовательно и параллельно:
Вы можно добавлять сопротивления последовательно и параллельно; те же правила применяются для реактивные сопротивления:

серия: X eff = X 1 + X 2
параллельно: 1 / X eff = 1 / X 1 + 1 / X 2

Вы можете заменить в определении реактивного сопротивления конденсатора в приведенном выше уравнение для получения:
серии:

1

=

1

+

1

С эфф

К 1

С 2


параллельно: C eff = C 1 + C 2
Мы проверим эти два уравнения в нашем эксперименте.
5. Мостовая схема:
Мостовая схема, которую мы используем в этом эксперименте, - это один из способов найти емкость неизвестного конденсатора. Неизвестный конденсатор в цепи C 2 , как указано на принципиальной схеме в процедуре и в вашей предварительной лаборатории. Теперь вы знаете, что конденсатор действует как резистор в цепь переменного тока. Итак, сначала проанализируем поведение резисторов в мостовую схему, потом замените резисторы на конденсаторы.потом наша схема будет выглядеть как на картинке ниже.

Теперь давайте воспользуемся правилом напряжения Кирхгофа, чтобы найти R 4 , которое заменяет неизвестный конденсатор. Пройдем две петли. Первый цикл, который я назову "верхним" запускается от АКБ, проходит через рэнд 3 , потом через R4 потом обратно на аккум. Вторая петля, которую я буду звонок "низ" начинается с АКБ, проходит через R1 и затем через R 2 и обратно к АКБ.Я также сделаю важное предположение: Предполагаю, что сопротивление осциллографа, как и всех вольтметров, составляет очень высокий, и поэтому через него не проходит ток.

«верхнее» уравнение: V 0 - I верхняя R 3 - I верх R 4 = 0
"низ" уравнение V 0 - I нижний R 1 -I нижний 2 = 0
Перестановка дает:
I верхняя = V 0 / ( 3 + 4 )
I нижний = V 0 / (R 1 + R 2 ) .
Теперь найдем разницу напряжений, которую видит осциллограф. Мы будет называть V A напряжение вверху (где осциллограф подключен), а V B - это напряжение внизу.
V A = V 0 - I верхняя R 3 = V 0 - (В 0 R 3 ) / ( 3 + R 4 )
V B = V 0 - I нижний R 1 = V 0 - (В 0 Р 1 ) / ( Р 1 + Р 2 )
V A - V B - разница напряжений.Это не Кажется, это поможет нам получить R 4 , что мы и хотим найти. Но помните, что R 1 и R 2 - переменные резисторы. Мы можем сделать их ценность такой, какой захотим. Может мы не сможем решить эту проблему в общем, но мы можем решить проблему для конкретного случая. Предположим меняем R 1 и R 2 на V A = V B . Тогда разница напряжений равна нулю, и вы увидите показание 0 В на осциллограф.потом
0 R 3 ) / (В 3 + R 4 ) = (В 0 1 ) / ( 1 + 2 )
Решая это, я получаю
4 рупий = 3 рупий ( 2 / 1 )
Теперь вместо сопротивления поставим реактивное сопротивление конденсаторов.( 3 = X 1 , 3 R = 2 ). Решение это новое уравнение для C 2 , вы получите:
C 2 = C 1 (R 1 / R 2 )
и теперь у нас есть измеритель емкости, потому что мы можем найти C 2 если мы знаем C 1 , R 1 и R 2 .
Процедура:
Часть I: Измерение емкости
1) Схема ниже уже построена для вас.Вам нужно только подключить осциллограф и частоту генератор (как в вашей предварительной лаборатории). С 1 = 0,22 мкФ.

2) Подключите конденсатор А к цепи. 3) Измените два сопротивления R 1 и R 2 на поворачивая черные ручки на коробке. Делайте это до тех пор, пока амплитуда выходной сигнал на осциллографе минимален (почти ровная линия).Вам нужно переведите осциллографы на более чувствительную шкалу, чтобы увидеть это (в мВ диапазон минимум!)

4) Отсоедините осциллограф и генератор частоты, соблюдая осторожность. не менять номинал резисторов. Измерьте два сопротивления с цифровым мультиметром.

5) Определите емкость A. C 2 = C 1 * ( 1 / 2 ).

6)

Повторите для конденсаторов B - E.

Часть II: Эффективная емкость конденсаторов, подключенных последовательно и параллельно
1) Используя ваши измеренные значения для A и B, аналитически определите эффективная емкость A и B, когда они включены последовательно.

2) Соедините A и B последовательно.Повторите часть I, шаги 1-5, но вместо конденсатора A подключите конденсатор «A серии B». Это экспериментально определенная эффективная емкость A последовательно с B.

3) Повторите действия для A и B параллельно.

Часть III: Самодельный конденсатор

Самодельный конденсатор представляет собой конденсатор, сделанный из двух листов. из алюминиевой фольги с прозрачностью между ними.Емкость нашего самодельного устройства очень мала (~ 10 нФ). Чтобы определить емкости, нам придется сделать наш емкостной измеритель более чувствительным.

1) Выберите самый маленький конденсатор из части I и соедините их последовательно. к оригиналу C 1 . Эти два конденсатора теперь новые C 1 . Camke, убедитесь, что ваш осциллограф прикреплен к концу нового C 1 , а не старый.

2) С помощью модифицированного измерителя емкости найдите емкость самодельного конденсатор.

Важный! Чтобы измерить емкость самодельного конденсатора, вам понадобится должны касаться выводов с обеих сторон самодельного конденсатора.
  • Не зажимайте провода на алюминиевой фольге (иначе это не параллельная пластина. конденсатор, и концы начнут скручиваться).
  • Не касайтесь металлических частей конденсатора или провода неизолированным Руки. Если вы будете следовать пункту 3 ниже, это не опасно, но это изменит результаты . У вас небольшая емкость 0.1 нФ и то, что вы пытаетесь измерить всего порядка 10 нФ.
  • Не включайте напряжение на генераторе частоты выше 10% (или просто уменьшите его, если у вас нет процентной ставки). Поверь мне, когда я это говорю случайное прикосновение к металлическим частям конденсатора при выходной мощности 90% - не приятный.

Данные:
Часть I. Создание и тестирование Измеритель емкости

Код конденсатора

1
()

2
()

К 2
()

C 2 ожидается
()

А

В

С

D

E



Часть II: Последовательный и параллельный

Конфигурация конденсатора

1
()

2
()

К 2
()

C 2 ожидается
()

Серия B

А || В

Часть III Самодельный конденсатор:
Предположим, что d = 0.006 см
Измерьте длину фольги: _____________ ± ___________
Измерьте ширину фольги: _____________ ± ____________

Конденсатор

1
()

2
()

С самодельное
C 1 не 0.22 мкФ
()

самодельный


Назначение:

1.Какое значение k у нашего самодельного конденсатора? (Покажи свой работа)




2. Если я добавлю конденсатор (C1) последовательно к другому (C2), Увеличиваю или уменьшаю емкость всей цепи? Обосновать ваш ответ.

3. Если я добавлю конденсатор параллельно другому, буду ли я увеличивать или уменьшить емкость всей цепи? Обоснуйте свой ответ.


Лучший измеритель емкости емкости - Выгодные предложения на измеритель емкости емкости от глобальных продавцов емкостных измерителей емкости

Отличные новости !!! Вы попали в нужное место для измерителя емкости конденсаторов.К настоящему времени вы уже знаете, что что бы вы ни искали, вы обязательно найдете это на AliExpress. У нас буквально тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях. Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress.

Вы найдете официальные магазины торговых марок наряду с небольшими независимыми продавцами со скидками, каждый из которых предлагает быструю доставку и надежные, а также удобные и безопасные способы оплаты, независимо от того, сколько вы решите потратить.

AliExpress никогда не уступит по выбору, качеству и цене. Каждый день вы найдете новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны. Но вам, возможно, придется действовать быстро, так как этот измеритель емкости верхнего конденсатора вскоре станет одним из самых востребованных бестселлеров. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что приобрели измеритель емкости конденсатора на AliExpress.Благодаря самым низким ценам в Интернете, дешевым тарифам на доставку и возможности получения на месте вы можете еще больше сэкономить.

Если вы все еще не уверены в измерителе емкости и думаете о выборе аналогичного товара, AliExpress - отличное место для сравнения цен и продавцов. Мы поможем вам решить, стоит ли доплачивать за высококлассную версию или вы получаете столь же выгодную сделку, приобретая более дешевую вещь.А если вы просто хотите побаловать себя и потратиться на самую дорогую версию, AliExpress всегда позаботится о том, чтобы вы могли получить лучшую цену за свои деньги, даже сообщая вам, когда вам будет лучше дождаться начала рекламной акции. и ожидаемая экономия.AliExpress гордится тем, что у вас всегда есть осознанный выбор при покупке в одном из сотен магазинов и продавцов на нашей платформе. Реальные покупатели оценивают качество обслуживания, цену и качество каждого магазина и продавца.Кроме того, вы можете узнать рейтинги магазина или отдельных продавцов, а также сравнить цены, доставку и скидки на один и тот же продукт, прочитав комментарии и отзывы, оставленные пользователями. Каждая покупка имеет звездный рейтинг и часто имеет комментарии, оставленные предыдущими клиентами, описывающими их опыт транзакций, поэтому вы можете покупать с уверенностью каждый раз. Короче говоря, вам не нужно верить нам на слово - просто слушайте миллионы наших довольных клиентов.

А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет.Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны - и вы сэкономите еще больше. Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress. Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, вы сможете приобрести емкость для конденсаторов по самой выгодной цене.

У нас всегда есть новейшие технологии, новейшие тенденции и самые обсуждаемые лейблы.На AliExpress отличное качество, цена и сервис всегда в стандартной комплектации. Начните самый лучший шоппинг прямо здесь.

PPT - Темы Основные типы конденсаторов конденсаторов Параллельные конденсаторы Конденсаторы в цепях постоянного тока Презентация PowerPoint

  • Темы Основные типы конденсаторов Параллельные конденсаторы Конденсаторы в цепях постоянного тока Конденсаторы в цепях переменного тока Применение конденсаторов

  • • Конденсатор: • Электрическое устройство, состоящее из двух параллельных проводящих пластин, разделенных изоляционным материалом (диэлектриком).• Способность сохранять заряд - это определение емкости. Диэлектрик

  • Первоначально незаряженный Источник удален Полностью заряжен Зарядка Основной конденсатор Процесс зарядки… Конденсатор с накопленным зарядом может действовать как временный аккумулятор.

  • Емкость Емкость - это отношение заряда к напряжению C = Емкость (способность накапливать заряд) Q = Заряд (кулоны) V = Вольт

  • Емкость • Емкость (фарад) • Фарад • Количество емкость, когда один кулон заряда сохраняется с одним вольт на пластинах.Величина заряда конденсатора определяется размером конденсатора (C) и напряжением (V). Если конденсатор 22 мФ подключен к источнику 10 В, заряд составляет 220 мКл.

  • Накопитель энергии Конденсатор накапливает энергию в виде электрического поля, которое создается противоположными зарядами на двух пластинах. Энергия заряженного конденсатора определяется уравнением, где W = энергия в джоулях C = емкость в фарадах V = напряжение в вольтах

  • Электрические характеристики Номинальное напряжение - величина напряжения, которое может выдержать через Пробой пластин или рабочее напряжение - напряжение, при котором происходит физическое повреждение конденсатора.Диэлектрическая прочность - мера способности соединения служить изолятором. В / мил (0,001 дюйма или 2,54 * 10-5 м) См. Таблицу 9-2 - Страница 392 Температурный коэффициент - указывает величину и направление изменения значения емкости в зависимости от температуры. Утечка - количество заряда, протекающего через диэлектрик

  • Физические характеристики Площадь пластины - Емкость прямо пропорциональна площади пластины. Разделение пластин - емкость обратно пропорциональна расстоянию между пластинами.

  • Диэлектрическая постоянная (или относительная диэлектрическая проницаемость) - мера способности материала создавать электрическое поле. Емкость прямо пропорциональна диэлектрической проницаемости.

  • Диэлектрическая постоянная (или относительная диэлектрическая проницаемость) - мера способности материала создавать электрическое поле. Емкость прямо пропорциональна диэлектрической проницаемости. Абсолютная диэлектрическая проницаемость вакуума = (эпсилон) A = площадь в метрах2 d = метрах c = фарады Емкость

  • Типы конденсаторов Слюда - очень твердые, термостойкие конденсаторы из минеральной слюды небольшого размера с высоким рабочим напряжением.er (5)

  • Типы конденсаторов Керамический диск Керамические диски представляют собой небольшие неполяризованные конденсаторы Они имеют относительно высокую емкость из-за высокого er (1200)

  • Типы конденсаторов Пластиковая пленка Конденсаторы с пластиковой пленкой имеют небольшие размеры и неполяризованный. Они имеют относительно высокую емкость из-за большей площади пластины.er (зависит от используемой пленки)

  • Типы конденсаторов Электролитические (два типа) • Электролитические конденсаторы имеют очень высокую емкость • не так точны, как другие типы, и • имеют тенденцию имеют больший ток утечки.• Поляризованы только электролитические конденсаторы. Алюминиевый электролитический Танталовый электролитический символ для любого электролитического конденсатора

  • Конденсатор дефибриллятора может обеспечить более 500 джоулей энергии Коррекция коэффициента мощности

  • Типы конденсаторов Переменные • Переменные конденсаторы: • имеют небольшие значения сопротивления и • регулируются вручную • так называемые триммеры, прокладки или подстроечные конденсаторы, потому что они используются для очень точной регулировки в цепи.• Варакторный диод - полупроводник с емкостной характеристикой; регулируется электрическим сигналом.

  • Измеритель емкости

  • Маркировка конденсаторов На них часто проставляются значения малых конденсаторов, например, 0,001 или 0,01, что подразумевает единицы микрофарад. Электролитические конденсаторы имеют большие значения, поэтому читаются как мФ. Обычно маркируется как mF, но некоторые более старые могут отображаться как MF или MMF).

  • Создайте этот простой "электронный электроскоп", электрометр на полевых транзисторах

    СОВЕТЫ ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ

    Предупреждение: не подключайте аккумулятор, пока не убедитесь, что подключили все в точности правильно.Можно сжечь полевой транзистор или светодиод если они подключены неправильно. Не допускайте ударов проводов транзистора вместе даже ненадолго, иначе светодиод мигнет и погаснет.

    ПРИМЕЧАНИЕ. Никогда не подключайте какой-либо светодиод напрямую к 9-вольтовой батарее, это будет перегоревший светодиод. Без транзистора для ограничения тока голый светодиод требуется резистор на 1000 Ом, подключенный последовательно при подключении к аккумулятор на 9 вольт.

    Предупреждение: Не прикасайтесь к проводу затвора полевого транзистора.Любые маленькие искры прыжок с пальца на провод затвора может повредить транзистор внутренне.

    БЫСТРЫЕ ИНСТРУКЦИИ:
    Используйте три зажима. Согните Провод затвора полевого транзистора направлен вверх (см. Небольшую схему выше, чтобы увидеть, какой свинец - Врата, или проверьте схему на картоне Радиохижины FET.) Gate действует как антенна, поэтому оставьте его неподключенным. Используйте один зажим для подключения среднего вывода транзистора к красному положительному проводу для зажима батареи 9 В.Подключите оставшийся вывод транзистора к положительный вывод светодиода (более длинный провод светодиода обычно является положительным 1) Подключите оставшийся провод светодиода (отрицательный) к черному отрицательный вывод для зажима батареи 9 В. Дважды проверьте все соединения, затем осторожно подсоедините батарею 9V к зажиму батареи. Светодиод должен загораться. Если светодиод не горит, попробуйте зажечь его, помахав электрифицированная пластиковая ручка или линейка возле провода ворот (наэлектризовать пластик втирая его в волосы.)

    Резистор на 1 мегапиксель помогает защитить полевой транзистор от любых повреждений. случайные искры к его воротам приводят.Схема будет работать нормально без этого резистора. Только не надо намеренно "взламывать" ворота. провод с наэлектризованным предметом или пальцем.

    Чтобы проверить схему, наэлектризуйте волосы ручкой или расческой, а затем помашите им. рядом с маленьким "антенным" проводом. Светодиод должен погаснуть. Когда ты уберите наэлектризованную ручку или расческу, светодиод должен снова загореться.

    ЕСЛИ ЭТО НЕ РАБОТАЕТ, возможно, влажность слишком высока. Или ваш светодиод может быть подключен наоборот, или транзистор подключен неправильно, или, может быть, ваш транзистор перегорел.Убедитесь, что транзистор подключен похож на маленький рисунок выше. Также, если полярность светодиода перевернут, светодиод не загорится. Попробуйте изменить подключения к светодиоду, чтобы изменить их порядок, затем подключите аккумулятор и снова проверьте схему. Если вы подозреваете, что влажность очень высокая, проверьте это, потерев по руке воздушный шар или пластиковый предмет. Если баллон не притягивает волосы на руках, слишком высокая влажность.


    ЭКСПЕРИМЕНТЫ:

    1.SENSE E-FIELDS

    Подключите схему к батарее, и светодиод загорится. Расчешите свой волосы, затем поднесите расческу к проводу затвора полевого транзистора (FET). Светодиод погаснет. Это указывает на то, что в расческе имеется избыток отрицательный электрический заряд, и полевой транзистор реагирует на электростатическое поле окружающие гребень. Он действует как выключатель и выключается. Снимите гребешок и светодиод снова загорится. Пошевелите расческой и вы увидите, насколько велик расстояние, которое цепь все еще обнаруживает.Удивительно, как далеко электронное поле распространяется вокруг наэлектризованного объекта. (Но тогда электронные поля должны расширяться до бесконечность, нет?)

    В зимний день с очень низкой влажностью контур сработает. на гораздо большем расстоянии. Это происходит потому, что при низкой влажности расчесывание волос приводит к более сильному разделению электрический заряд на поверхности расчески. Учтите, что металлическая расческа не Работа, поскольку любой разделенный электрический заряд немедленно ослабевает, распространяясь на твоя рука и по всему телу.Пластиковая или жесткая резиновая расческа подойдет. потому что резина является изолятором, и несбалансированные заряды не могут вытекать расческа.

    Попробуйте просто НАДНЯТЬСЯ пластиковой ручкой к волосам. FET обнаружит даже этот крошечный отрицательный чистый заряд на ручке. Датчик обычно не указывает на то, что появляется на ваших волосах, поскольку волосы становятся проводящими благодаря влажности, а положительный чистый заряд утечки в вашу голову. Полярность электрического заряда на поверхности расческа или пластиковая ручка отрицательная.Правило для этого полевого транзистора: отрицательное электрическое заряд поворачивается выключатель (и светодиод) выключены.

    2. ЧУВСТВО ПОЛОЖИТЕЛЬНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО НАПРАВЛЕНИЯ

    Этот датчик FET не является идеальным образовательным устройством, потому что он реагирует иначе положительный, чем отрицательный. Создайте положительный чистый заряд прикрепив небольшой пучок волос или шерсти к концу пластикового предмета (ручка или линейка), затем потрите волосы о другой пластиковый предмет. (Если мы электризовать некоторые волосы, мы можем избежать потерь утечки, не касаясь их пальцами или другим заземленным предметом.) Принесите положительно-наэлектризованные волосы возле полевого транзистора. Обратите внимание, что светодиод становится ярче, но когда волосы при удалении светодиод погаснет и останется прежним. Принесите волосы поближе снова, и снова загорится светодиод. Правила для этого FET:

    • отрицательные объекты отключают светодиод, он загорается снова при удалении.
    • положительные объекты делают светодиод ярким, а при удалении - темным.
    Снова включить светодиод, одновременно коснувшись пальцами провода "Ворота". и в какую-то другую часть схемы.Или прикоснитесь пластиковой ручкой к волосы, затем помашите ими возле датчика, и светодиод загорится. Помните этот трюк при проведении других демонстраций. (Примечание: профессиональный электрометры не страдают от этого эффекта "перезагрузки", но профессиональные электрометры стоят как минимум несколько сотен долларов!)

    MPF-102 - это транзистор с N-каналом, который выключается, когда подвижные отрицательные электроны в корпусе транзистора выталкиваются из кремний, превратив его в изолятор. Вы также можете купить «П-канал» транзисторы, работающие в обратном направлении: их кремний полон подвижных положительные заряды, называемые «дырами», и они отключаются положительным заряд на воротах.Попробуйте купить несколько транзисторов 2N5460 от обычных поставщики ( Jameco, Mouser, Digikey )

    3. СОХРАНЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЗАРЯДА

    Закрепите пучок волос на пластиковом стержне и убедитесь, что он полностью разряжается и не влияет на полевой транзистор. Возьмите второй пластиковый стержень (или пластиковая ручка!) и убедитесь, что она полностью нейтральна. (Ласкайте ручку целиком слегка влажными руками, если нет). Теперь возьмитесь за пластиковую ручку. и коснитесь пучком волос кончика ручки, разделите их, затем удерживайте их до датчика по одному.Вы обнаружите, что конец пластиковая ручка теперь отрицательна и на мгновение выключает светодиод. Волосы пучок положительный и включает светодиод, а затем гаснет.

    Контакт между волосами и пластиком вызвало некоторое ассиметричное разделение равных положительных и отрицательных «электричество» внутри них. Когда они расстались, некоторые отрицательные электрические заряды остался с пластиком, оставив на нем больше минусов, чем положительных (чистый отрицательный заряд.) В то же время в волосах осталось меньше отрицательные, чем положительные, для чистого положительного заряда.Атомы разорвались "ионизировались", и пары электронов и протонов были разлучены и разделены на огромные расстояния. Примечание: «статическое электричество» не вызвано трение, вызванное контактом разнородных материалов с последующим по разделению. Можно сказать, что это вызвано «шелушением».

    4. ПИЛИНГ ВЫЗЫВАЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ СИСТЕМУ

    Эффект «отслаивания» можно продемонстрировать с помощью рулона пластикового клея. лента. Снимите с рулона несколько дюймов ленты и поднесите ее к цепь. Светодиод покажет, что лента сильно наэлектризована.В настоящее время используйте датчик для проверки диспенсера ленты. Вы обнаружите, что Рулон ленты имеет противоположную полярность по сравнению с полосой ленты. Этот показывает, что «статическая» электрификация не требует трения, она требуется только тесный контакт на большой площади между разнородными материалами.

    Материя состоит из положительного и отрицательного электрического заряда, и отслаивание ленты может разделить электрические заряды, которые уже были в материи. Потому как пластиковая основа ленты - это другой материал, чем клей, когда они соприкасаются друг с другом, происходит асимметричная связь и обмен электронами.Это приводит к отделению противоположного заряда, когда мы отслаиваем ленту от ее рулон. Также попробуйте взять две полоски изоленты, приклеить их задом наперед (сложить маленькие вкладки, чтобы их можно было снова разделить), промокните их влажным руками, чтобы разрядить их, а затем отделите их. Держите каждую возле датчика. Одна полоса указывает на строго положительное значение, другая - на столь же отрицательное. В полоски будут притягивать друг друга. Попробуйте другие демонстрации от Sticky Электростатика с использованием детектора заряда для определения полярности различных части ленты.

    [ПРИМЕЧАНИЕ: люди обнаружили, что клейкая лента «Скотч» тоже не работает. для вышеуказанного действия. Он содержит некоторые химические вещества, которые предотвращают электрификация. Вместо этого используйте ленту другой, недорогой марки.]

    5. ПЕРЕДАЧА ЭЛЕКТРОНОВ, «ГОЛОСОВОЙ КОНТРОЛЬ» Если вы построите крошечную компактную версию схемы на полевом транзисторе (припаяйте ее к разорван разъем аккумулятора) можно попробовать следующий трюк. Держи цепь в руке, убедитесь, что светодиод горит, встаньте на коврик, затем прыгайте вверх и вниз.Светодиод будет мигать. Прогуляйтесь, и то же самое вещь бывает. Когда подошва обуви соприкасается с ковром, а затем отслаивается вдали от него все ваше тело становится электрифицированным. Это делает датчик реагировать. И во время прыжка, если вы снова положите обувь на противоположно наэлектризованные следы, вы отменяете чистый электрический заряд, и датчик показывает другой полярность изменение. Потрите обувь, топайте и опускайтесь, прыгайте, и датчик будет дико мигать. Продемонстрируйте зрителям, что датчик не реагирует, когда вы встряхиваете его вверх и вниз, но он реагирует, когда вы прыгаете.В сухой день вы можете управлять датчиком малейшим движением: потертости один ботинок, затем поднимите носок, чтобы включить и выключить датчик. Скажите "на", "выключено" при движении пальца ноги, и у вас есть волшебный трюк с "голосовым управлением". Пусть какой-нибудь бедняга осмотрит датчик, накричит на него и т. Д. Это только ответь на твой голос! (ухмылка!)

    6. ИЗМЕНИТЬ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ

    Схема усиливает крошечные напряжения, и мы можем изменить его «усиление». Возьмите небольшой конденсатор емкостью менее 100 пикофарад. Любое значение Сделаю.Подключите это между выводом затвора полевого транзистора и одним другим выводом полевого транзистора (не имеет значения какой именно.) Это значительно снижает чувствительность устройства. В ситуациях, когда датчик слишком чувствительный, это может иметь большое значение. Конденсаторы емкостью более 100 пФ можно использовать, но они ДЕЙСТВИТЕЛЬНО стирают чувствительность. Большой значение, тем меньше чувствительность. Конденсатор делает это, потому что он образует часть схемы, называемая «емкостным делителем напряжения», своего рода регулировка громкости для невидимых полей напряжения.

    Затем сделайте схему БОЛЕЕ чувствительной. Возьмите провод с зажимом типа «крокодил» и подсоедините его к выводу затвора полевого транзистора. Пусть это висеть, ничего не касаясь. Вы обнаружите, что это значительно увеличил чувствительность вашей схемы полевого транзистора. Это достигается за счет увеличения емкость между затвором полевого транзистора и источником сигнала напряжения. На сухой день это будет реагируют на расчесывание волос с расстояния 20 футов. Если олдскульный телевизор в эрт-стиле экран доступен, датчик будет вести себя странно (особенно когда люди проходят между экраном и датчик.) Кабель с зажимом действует как дополнительная антенна, и чем длиннее он , тем более чувствительной становится схема на полевом транзисторе.

    7. ИСКАЖЕНИЯ ПОЛЯ

    Электризуйте пластиковый предмет, поместите его на изолирующую опору, поместите Датчик полевого транзистора рядом с ним, затем убедитесь, что светодиод включен. Если вы сейчас машете рукой рядом с объектом или датчиком, светодиод среагирует. Твоя рука вызывает искажение и изменение электронного поля вокруг объекта. Даже если ваша рука не наэлектризована, реагирует полевой транзистор. Вы создали своего рода Система "DC Radar", которая посылает сигнал, а затем реагирует, когда рядом объекты «отражают» сигнал.Некоторые типы промышленных датчиков (датчики приближения или емкостные датчики) используют этот эффект. Какой-то грабитель будильники тоже.

    8. VANDEGRAAFF SENSING

    Посмотрите, на каком расстоянии ваш электрометр на полевом транзисторе может определять электрическое поле от операционный настольный электростатический генератор VandeGraaff. Вдруг разрядите генератор с помощью заземленного сферического электрода и посмотрите дальний полевой транзистор отвечает. Вы действительно излучаете радиоволны с почти нулевая частота, когда вы это делаете. FET на самом деле не реагировать мгновенно, есть задержка скорости света (около одной наносекунды на фут расстояния.) Требуется некоторое время, чтобы волна исчезновения электронное поле для доступа к датчику. Радиоволны просто распространяют изменения в электрических полях, поэтому ваша машина VDG и датчик FET представляют собой простой радиопередатчик и приемник.

    9. КОНДЕНСАТОРЫ ДОМАШНИЕ

    Схема полевого транзистора настолько чувствительна, что обнаруживает энергию, запасенную в миниатюрный самодельный конденсатор. Сделайте простой конденсатор из алюминиевой фольги, пенополистирол (из кофейной чашки) и провода. Храните энергию в конденсаторе ненадолго подключив его к батарее 9 В.Теперь прикоснитесь к одному проводу конденсатора отрицательный полюс батареи цепи полевого транзистора и коснитесь другого провод конденсатора к клемме затвора (не прикасайтесь к проводам пальцами, это разрядит конденсатор.) Светодиод будет указывать на накопленная энергия. Используйте батарею 9 В, чтобы поменять полярность конденсатор, затем проверьте его снова с помощью полевого транзистора и обратите внимание, что полярность действительно наоборот. Примечание: не используйте бумагу для диэлектрика конденсатора, бумага становится слабопроводящей при повышении влажности, и ваши энергия таинственным образом исчезнет, ​​потому что бумага предлагает путь утечки, поэтому разделенные электрические заряды могут рекомбинировать.Другое примечание: это эксперимент демонстрирует, что «статическое электричество» и схемы батарей одинаковы. Полевой транзистор обнаруживает разность потенциалов, создаваемую батареей 9 В, просто поскольку он обнаруживает гораздо большие потенциалы в пространстве вокруг электрифицированного объекты. Не будет ошибкой сказать, что «статическое электричество» просто "напряжение". Повседневные схемы управляются "статическим электричество », произведенное их низковольтными источниками питания.

    10. ДИПОЛЬНАЯ АНТЕННА

    После того, как вы некоторое время воспользуетесь этим устройством на полевых транзисторах, вы поймете, что в нем только один антенный терминал.Однако, как и все вольтметры, на самом деле имеет два. Остальная часть схемы действует как другой терминал. Чтобы продемонстрировать это, построить миниатюрную версию схемы детектора на верх батареи 9 В. Если держать батарею как обычно, Gate делает действуют как антенна, а отрицательные объекты заставляют светодиод гаснуть. В настоящее время осторожно возьмитесь за провод затвора между пальцами и поднимите все устройство в воздухе. Не прикасайтесь к аккумулятору. Если вы сейчас отрицательно электрифицированный объект рядом с аккумулятором, светодиод станет ярче вместо диммер.Полярность работы была обратной. Если вы положите все устройство на изолирующую поверхность и подойти к нему с электрифицированным объекты, вы обнаружите, что провод затвора полевого транзистора отвечает одной полярности, в то время как батарея и остальная часть схемы отвечают другим. Пытаться Подключите провод затвора к заземлению, затем приостановите остальную цепь с изолирующей ручкой. Если вы держите предметы, имеющие различные полярности, вы обнаружите, что полярность работы противоположна полярности проволока для ворот.

    11. «ИЗВИНИТЕ МЕНЯ, ПОКА Я ЧУВСТВУЮ НЕБО»

    По всей земле грозы переносят отрицательный электрический ток. заряжать вниз и положительный заряд вверх. В результате земля электрифицирован везде отрицательно, а небо положительно. (Фактически, это проводящая ионосфера, которая положительна.) Датчик FET может обнаружить это. Выносите его на улицу, подальше от деревьев или зданий. Погоди высоко в воздухе, затем опустите его на землю, наблюдая за светодиодом.(Возможно, попросите сделать это высокого взрослого.) Светодиод станет темнее, когда устройство опускается и становится ярче, когда оно поднимается. Земля это отрицательный! Может быть, повесить антенну с зажимом на провод датчика для улучшения чувствительность. (Эта полярность меняется, когда прямо идет гроза. над головой, но я бы не советовал выделяться на открытом воздухе, когда есть шанс, что может ударить молния!)

    12. НАПРЯЖЕНИЕ АККУМУЛЯТОРА (ОПАСНО!)

    ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ! ПРИСУТСТВИЕ ОПАСНОГО НАПРЯЖЕНИЯ
    Только для учителей естественных наук и опытных экспериментаторов.Напряжение выше 60 В может привести к поражению электрическим током! Если вы не умеете безопасно работать с опасным высоким напряжением, тогда не выполняйте этого эксперимент.
    ВНИМАНИЕ! ПРИСУТСТВИЕ ОПАСНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

    Возьмите десять батареек на 9 В. (Старые батареи в порядке, если они еще выходят 8 В или более.) Сформируйте их в цепочку, например: поместите пять батареек рядом на столе, чтобы все разъемы были выровнены одинаково. Затем соедините их вместе, вставив остальные пять батарей в перевернутом виде. в первые батареи.Это создает связанный блок батарей. Это батарея на девяносто вольт. Теперь помашите антенной полевого транзистора цепь вокруг этой аккумуляторной цепи. НЕ ДОПУСКАЙТЕ АНТЕННУ КАСАТЬСЯ НИКАКОЙ ИЗ БАТАРЕИ ИЛИ ИХ РАЗЪЕМЫ! Вы обнаружите, что отрицательный конец цепь батареи погаснет светодиод.

    Смотрите, что происходит? Батареи могут создавать эффект «статического электричества». Но это бывает только при высоком напряжении. Напряжение одной батареи 9В не влияет на датчик полевого транзистора, потому что электрическое поле батареи 9 В является немного слабоват.Но батарея на 90 В создает электронное поле в десять раз сильнее!

    13. НЕПРОВЕРЕННЫЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ

    Вот несколько вещей, которые стоит попробовать. Я их не тестировал, не знаю знать, насколько хорошо они работают. Будь первым!

    Электрифицировать большой пластиковый предмет, пока никто не видит, а затем попросите группу люди с детекторами заряда на основе полевых транзисторов пытаются найти, какой объект в комната имеет несбалансированный электрический заряд.

    Пусть все построят электрометры на полевых транзисторах.Выровняйте их все в ряд, электризуйте пластмассовый предмет, а затем проведите им вперед и назад. Ты будешь уметь «видеть» электростатическое поле, окружающее объект. Держать ваша рука возле ряда детекторов, стоя на коврике. Подпрыгните и вниз и посмотрим, что произойдет.

    С помощью куска ткани создайте небольшое электрическое пятно на пластиковой книге. покрытие. Используйте устройство FET, чтобы найти место. Нарисуйте наэлектризованную форму используя ткань как кисть, затем посмотрите, сможете ли вы использовать датчик для выяснить, что это за форма.

    Постройте ряд полевых транзисторов и светодиодов на деревянной палочке. Подключите их все к одна батарея. Поместите отрицательно наэлектризованный предмет на стол в тускло освещенную комнату, затем быстро проведите полевым транзистором мимо объекта. Вернись и вперед очень быстро, и вы должны увидеть ряд красных линий, вызванных движущиеся светодиоды. Посередине красных линий будет черное пятно вызвано электростатическим полем, окружающим отрицательный объект! Повторение этот тест, но на этот раз используйте кусок ткани, чтобы написать букву «А» на пластиковая обложка книги в невидимке, отрицательный заряд.Вы видите "А" когда ты водишь палкой вперед и назад? Установите ряд светодиодов на вроде моторизованного пропеллера, и у вас будет автоматический "детектор заряда" диск ".

    ОТКУДА ЭТО ПРИШЛО ОТ

    Схема представляет собой электронную версию электроскопа. Электроскопы - это простые научные инструменты для измерения высокого напряжения. Электроскопы использовались сотни лет.

    Эта схема детектора заряда на полевом транзисторе основана на гораздо более ранней схеме, называемой «Электронный электрометр» выполнен на вакуумной лампе.В детстве я нашел схема в старой книге в мягкой обложке о проектах радиолюбителей от Pop. Журнал электроники. Использовался 6J7 лампочка и лампочка NE2 и 100К резистор, подключенный к пластинчатому выводу. я потратил деньги на несколько недель, чтобы купить эту трубку (плюс 6,3 В трансформатор, плюс причудливый бакелитовый ящик.) Используется сетевое напряжение 120 В переменного тока. подключен к катоду и светодиоду (лампа тогда действует как выпрямитель). Трубка 6J7 имеет клемму на верхняя часть, которая соединяется с клеммой Grid трубки (скорее, "крышка решетки" чем более обычный пластинчатый колпачок.) Моя 'антенна' появилась из-под кофейной канистры через консервный нож, плюс пластиковая крышка банки для защиты острых металлический край. Когда отрицательно наэлектризованная пластиковая ручка была помахал рукой возле сетки, светящийся NE2 погаснет. Зимой дней чувствительность была довольно удивительной.

    Другие современные устройства также реагируют на близлежащие электрифицированные объекты. когда Полевые транзисторы сначала были проданы, я купил один и измерил сопротивление омметром. источник / сток. Конечно, когда наэлектризованный объект махали возле неподключенный провод сетки, показания омметра сходили с ума.Кроме того, если у вас есть микросхему операционного усилителя на полевых транзисторах (TL072 и т. д.), и вы оставляете вход плавающим, или если у вас есть логические микросхемы CMOS с плавающими входами, они иногда вести себя как сумасшедший, когда вы машете им рукой. Если влажность не очень высоко, ваше тело обычно заряда постоянного тока достаточно, чтобы включить или выключить их.

    Я протестировал несколько распространенных полевых транзисторов, чтобы найти чувствительный, и обнаружил, что MPF102 был намного более чувствительным, чем оригинальная вакуумная лампа, которую я имел в качестве дитя. С помощью пары футов провода клеммы ворот я мог включать и выключать размахивая наэлектризованной пластиковой расческой взад и вперед с расстояния более десяти футов прочь.(С более длинными антеннами он начал улавливать гул 60 Гц и был перегружен.) Позже в Музее науки в Бостоне я спроектировал выставку, массив многих сотен таких вещей, каждая с маленьким стальным винтом в качестве антенна. См. «Аура Тестер ». Также см. Подробнее о схеме.

    КАК ЭТО РАБОТАЕТ

    Полное описание этого устройства требует вникания в физику его твердотельная электроника. Вместо этого вот краткое описание, основанное на жидкая аналогия электрического заряда.

    Металлы действуют как проводники НЕ потому, что через них может проходить заряд. Вместо этого они проводники, потому что они содержат заряд, который может двигаться. Считайте металлическую проволоку как шланг, который всегда наполнился водой. И помните, вакуум - это изолятор, даже если он не препятствует зарядам. Но вакуум не содержит зарядов, которые могут двигаться.

    «Море заряда» в металле не очень сжимаемо. Сжать (или удалить) даже крошечный его кусочек потребует огромного количества энергии.В металлах «электрическая жидкость» плотна, как вода, поскольку каждый атом вносит один электрон в «электронное море». Число атомов огромные, поэтому количество мобильных зарядов тоже огромно. Внутри металлов, , крайние электроны атомов не придерживаются отдельных атомов, а вместо этого вращаются по всему материалу. (Так, металлический предмет похож на резервуар «жидкого электричества», а металлический провод - как полная труба.) если мы могли бы удалить все подвижные электроны из металла, этот металл стать изолятором.К сожалению, удаление электронов даже из самая тонкая металлическая проволока требует электростатической силы в миллиарды Ньютонов, и вырабатывает миллиарды вольт разности потенциалов. («Газиллионы» означает какое-то огромное число с очень большим количеством нулей!). Металлы бывают высокая проводимость, и мы не можем легко это изменить.

    Вот здесь и появляется кремний. В то время как электронное вещество металла действует подобно плотной жидкости, в кремнии подвижные заряды действуют как разреженные и сжимаемый газ.В кремнии лишь очень немногие атомы вносят подвижный электрон к «морю заряда». На самом деле кремний не совсем вносят электроны вообще, а сверхчистый кремний является изолятором. Вместо этого только крошечные частицы примесных атомов в кремнии будут вносят подвижные электроны. Если мы поместим только крошечную, крошечную долю процентов примесей в смеси кремния, то полученный материал подвижное электронное вещество становится намного более сжимаемым, чем "электрон море »в металле.Он действует почти как газ, а не как несжимаемый жидкость. Это снижает необходимое напряжение и силу (на миллиард раз!) уменьшая силу, необходимую для выталкивания подвижных зарядов кремния. Электронное море металла не очень сжимаемо. Электронный газ в кремнии очень сжимаем.

    И что? Что ж, если мы можем вытолкнуть «электронное море» из проводника, мы может превратить его в изолятор. Это все равно, что зажать шланг, так что жидкость не могла течь.Я бы хотел выключить выключатель, но почти для этого не требуется никакой работы. Просто примените электрический "толчок" в форма электростатического отталкивания, тогда кремний становится изолирующим, поэтому большие токи можно включать и выключать.

    Полевой транзистор представляет собой крошечную кремниевую пластину с ребра, подключенные к проводам «Источник» и «Слив», а также к проводу «Ворота» связаны к металлической пластине, уложенной на поверхность кремниевой пластины. Когда ввод ворот электрифицирован отрицательный, он отталкивает электронный газ из кремния и преобразует его в изолятор.Кремниевая пластина действует как электрический выключатель, который выключен чистым вольтаж. Если представить силикон как резиновый шланг, наполненный воды, то заслонка прикладывает боковую силу, которая зажимает шланг закрыто. Размещение отрицательного сетевого заряда на проводе затвора вызывает "переключатель" выключится, а светодиод погаснет. Просто отрицательно Электрифицированный объект рядом с выводом Врат приложит силу к электронам в той маленькой проволоке ворот, которая проталкивает их в металлическую пластину, которая отталкивает электроны в кремнии, которые защемляют токопроводящий путь.

    Интересная часть: на выключение полевого транзистора действительно не требуется энергии. Оно делает возьмите электростатическую силу, но сила - это не энергия! Так что даже очень удаленный объект со слабым нетто-зарядом может повлиять на FET и контролировать гораздо большую энергию, направляемую на светодиод.

    Полевой транзистор на самом деле не выключается из-за отрицательного чистого заряда. Это чрезмерно упрощенное описание. Он действительно отключен РАЗНИЦОМ в чистый заряд между кремнием и металлической пластиной.Вы также можете электризовать металлическую пластину отрицательно или электризовать кремний положительно (который также электризует аккумулятор, светодиод и провода цепи.) Оба будут выключите полевой транзистор, выталкивая (или вытягивая) электроны из кремния. Снова подумайте о резиновом шланге: либо вы можете зажать его пальцами, или вы можете снизить давление всего водяного контура, и шланг сморщится за счет «всасывания» (фактически под давлением воздуха)

    Для чего нужны полевые транзисторы? Что ж, большинство современных компьютеров построены почти полностью из полевых транзисторов.Мегабайты памяти формируются из маленьких решеток миллионов микроскопических полевых транзисторов, каждый с чистым зарядом хранится на его проводе ворот, обозначающем ноль или единицу. Чипы процессора состоят из логических переключателей с напряжением затвора на входе и включения / выключения переключение как их выход. Другое: могут быть построены супер-полевые транзисторы, которые на самом деле содержат многие тысячи маленьких транзисторов FET, все подключенные параллельно. Эти VFET или HEXFET часто используются в качестве основных транзисторов. больших усилителей звука.Крошечное вибрирующее напряжение на их выводе затвора может направить много ампер зарядового потока на звуковой частоте через громкоговорители и несколько пластин FET размером с ноготь контролировать мощность звука для всего рок-концерта.

    Конденсаторы

    • • Определите распространенные типы конденсаторов и способы их использования.
    • • Основные обозначения схем конденсаторов

    Рис 2.1.1 Основные обозначения схем конденсаторов

    Конденсаторы (и катушки индуктивности) обладают способностью накапливать электрическую энергию, катушки индуктивности накапливают энергию в виде магнитного поля вокруг компонента, но конденсатор сохраняет электрическую энергию в виде ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО ПОЛЯ, которое создается между двумя тонкими листами металла, называемыми «пластинами», которые у каждого свой электрический потенциал (или напряжение).

    На рис. 2.1.1 показаны обозначения схем в Великобритании и США для различных типов конденсаторов. Основной конденсатор с фиксированным номиналом состоит из двух пластин, сделанных из металлической фольги, разделенных изолятором.Это может быть сделано из различных изоляционных материалов с хорошими ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ свойствами. Некоторые основные типы конструкции конденсатора показаны на рис. 2.1.2а.

    Рис. 2.1.2 Общие типы конденсаторов

    Конденсаторы

    имеют много применений.

    Конденсаторы

    находят множество применений в электронных схемах. Каждая цель использует одну или несколько функций, описанных в этом модуле. На рис. 2.1.2 показаны различные конденсаторы. Типичное использование:

    • Высоковольтный электролитик, используемый в источниках питания.
    • аксиальный электролитический; меньшее напряжение меньшего размера для общего назначения, где требуются большие значения емкости.
    • Керамический диск высокого напряжения; малый размер и значение емкости, отличные характеристики допуска.
    • Металлизированный полипропилен; небольшой размер для значений до 2 мкФ, хорошая надежность.
    • Субминиатюрный конденсатор с многослойным керамическим чипом (поверхностный монтаж). относительно высокая емкость для размера, достигаемая за счет нескольких слоев. Фактически несколько конденсаторов параллельно.

    Рис. 2.1.3 Конструкция - Конденсаторы постоянной величины

    Конструкция конденсатора

    Конструкция неполяризованных конденсаторов во многих типах аналогична конструкции. Различия заключаются в площади пластин и типе диэлектрического материала, используемого для данной емкости; В идеале диэлектрик, выбранный для любого конденсатора, должен соответствовать трем основным критериям.

    1. Он будет максимально тонким, потому что емкость обратно пропорциональна расстоянию между пластинами.

    2. Диэлектрическая проницаемость материала должна быть максимально высокой, поскольку диэлектрическая проницаемость напрямую влияет на эффективность диэлектрика.

    3. Электрическая прочность должна быть достаточной, чтобы выдерживать требуемое номинальное напряжение конденсатора.

    Каждый из основных типов конденсаторов, показанных на рис. 2.1.3 (кроме типов миниатюрных керамических чипов), будет покрыт изолирующим слоем (часто эпоксидной смолой).

    Рис. 2.1.4 Конструкция электролитического конденсатора

    Конденсаторы электролитические

    Конструкция электролитических конденсаторов в некотором роде похожа на конденсатор из фольги.За исключением того, что, как показано на рис. 2.1.4, слои между фольгой теперь представляют собой два очень тонких слоя бумаги, один из которых образует изолятор (3), разделяющий свернутые пары слоев, а другой - слой ткани (4). между положительной (1) и отрицательной (2) пластиной из фольги, пропитанной электролитом, который делает ткань проводящей!

    Из предыдущего абзаца может показаться, что намокшая ткань вызывает короткое замыкание между пластинами. Но настоящий диэлектрический слой создается после завершения строительства в процессе, называемом «Формование».Через конденсатор пропускается ток, и под действием электролита на положительной пластине образуется очень тонкий слой оксида алюминия (5). Именно этот чрезвычайно тонкий слой используется в качестве изолирующего диэлектрика. Это обеспечивает конденсатор очень эффективным диэлектриком, что дает значения емкости во много сотен раз больше, чем это возможно для обычного пластикового пленочного конденсатора аналогичного физического размера.

    Обратной стороной этого процесса является то, что конденсатор поляризован и к нему не должно подаваться напряжение обратной полярности.Если это происходит, изолирующий оксидный слой очень быстро отделяется от положительной пластины, позволяя конденсатору пропускать большой ток. Когда это происходит в герметичном контейнере, «жидкий» электролит быстро закипает и быстро расширяется. Это может привести к сильному взрыву в считанные секунды! НИКОГДА не подключайте электролитический конденсатор неправильно! Из-за этой опасности электролитические конденсаторы имеют маркировку, показывающую полярность их соединительных проводов. Общая маркировка полярности (6) показана на рис.2.1.4, состоящий из полосы символов «минус» (-) для обозначения отрицательного вывода конденсатора.

    Также обратите внимание, что на конце конденсатора есть три канавки для обеспечения слабого места в герметичном корпусе, так что в случае взрыва верхняя часть корпуса выйдет из строя, что, как мы надеемся, минимизирует повреждение окружающих компонентов.

    Все конденсаторы, независимо от их типа, также имеют максимально безопасное рабочее напряжение (Vwkg). Если напряжение, указанное на конденсаторе (7), превышено, существует высокий риск того, что изоляция диэлектрического слоя, разделяющего две пластины, выйдет из строя и вызовет короткое замыкание между пластинами, это также может вызвать быстрый и сильный перегрев, приводящий к возможный взрыв.

    Рис. 2.1.5 Переменные конденсаторы

    Конденсаторы переменной емкости

    Переменные конденсаторы, показанные на рис. 2.1.5 используются в качестве настроечных конденсаторов в радиоприемниках AM, хотя они в значительной степени были заменены диодами «варикап» (переменная емкость), имеющими небольшую емкость, которая может изменяться путем приложения переменного напряжения. но конденсаторы с механической регулировкой все еще можно найти на принципиальных схемах и в каталогах поставщиков для замены.

    Настроечные конденсаторы, независимо от их типа, обычно имеют очень малые значения емкости, обычно от нескольких пФ до нескольких десятков пФ. Большие типы воздушных диэлектриков, подобные анимированному на рис. 2.1.5, были заменены миниатюрными типами диэлектриков из ПВХ, как показано в правом верхнем углу на рис. 2.1.5. Виды спереди и сзади показывают крошечные предустановленные или подстроечные конденсаторы, доступ к которым осуществляется через отверстия в задней части корпуса).

    Символы переменных конденсаторов

    Рис. 2.1.6 Обозначения переменных и предварительно установленных конденсаторов

    Обозначения для переменных конденсаторов приведены на рис. 2.1.6. Переменные конденсаторы часто доступны как компоненты GANGED. Обычно два переменных конденсатора регулируются с помощью одного управляющего винта. Символ стрелки указывает на переменный конденсатор (настраивается пользователем оборудования, а диагональ Т-образной формы указывает на предварительно установленный конденсатор, только для технической настройки. Пунктирная линия, соединяющая пару переменных конденсаторов, указывает, что они объединены в группу.

    Эти небольшие предустановленные конденсаторы доступны во множестве очень маленьких конструкций и работают аналогично более крупным переменным, с крошечными вращающимися пластинами и, как правило, диэлектрическими слоями ПВХ-пленки между ними.Их емкость составляет всего несколько пикофарад, и они часто используются в сочетании с более крупными переменными конденсаторами (и даже устанавливаются внутри корпуса настраивающих конденсаторов) для повышения точности.

    Электронные компоненты: как считывать значения емкости конденсатора

    1. Программирование
    2. Электроника
    3. Компоненты
    4. Электронные компоненты: как считывать значения емкости на конденсаторе

    Дуг Иф Лоу на конденсаторе, большинство производителей электронных компонентов печатают емкость непосредственно на конденсаторе вместе с другой информацией, такой как рабочее напряжение и, возможно, допуски.Однако в небольших конденсаторах для всего этого недостаточно места. Многие производители конденсаторов используют сокращенные обозначения для обозначения емкости на маленьких крышках.

    Если у вас есть конденсатор, на котором не напечатано ничего, кроме трехзначного числа, третья цифра представляет количество нулей, добавляемых к концу первых двух цифр. Полученное число - это емкость в пФ. Например, 101 представляет 100 пФ: цифры 10, за которыми следует один дополнительный ноль.

    Если в списке всего две цифры, то это просто емкость в пФ.Таким образом, цифры 22 указывают на конденсатор 22 пФ.

    Это показывает, как некоторые общие значения конденсаторов представлены с использованием этого обозначения:

    Маркировка Емкость (пФ) Емкость (мкФ)
    101 100 пФ 0,0001 мкФ
    221 220 пФ 0,00022 мкФ
    471 470 пФ 0,00047 мкФ
    102 1000 пФ 0.001 мкФ
    222 2200 пФ 0,0022 мкФ
    472 4700 пФ 0,0047 мкФ
    103 10 000 пФ 0,01 мкФ
    223 22000 пФ 0,022 мкФ
    473 47000 пФ 0,047 мкФ
    104 100 000 пФ 0,1 мкФ
    224 220 000 пФ 0.22 мкФ
    474 470 000 пФ 0,47 мкФ
    105 1,000,000 пФ 1 мкФ
    225 2,200,000 пФ 2,2 мкФ
    475 4,700,000 пФ 4,7 мкФ

    Вы также можете увидеть букву, напечатанную на конденсаторе, чтобы указать допуск. Букву допуска можно интерпретировать следующим образом:

    Письмо Допуск
    A ± 0.05 пФ
    Б ± 0,1 пФ
    С ± 0,25 пФ
    D ± 0,5 пФ
    E ± 0,5%
    Ф ± 1%
    G ± 2%
    H ± 3%
    Дж ± 5%
    К ± 10%
    л ± 15%
    М ± 20%
    N ± 30%
    п –0%, + 100%
    S –20%, + 50%
    Вт –0%, + 200%
    X –20%, + 40%
    Z –20%, + 80%

    Обратите внимание, что допуски для кодов от P до Z немного странные.Для кодов P и W производитель обещает, что емкость будет не меньше заявленного значения, но может быть на 100% или 200% больше указанного значения.

    Для кодов S, X и Z фактическая емкость может быть на 20% ниже указанного значения или на 50%, 40% или 80% выше указанного значения. Например, если маркировка 101P, фактическая емкость составляет не менее 100 пФ, но может достигать 200 пФ. Если маркировка 101Z, емкость составляет от 80 до 180 пФ.

    Об авторе книги
    У Дуга Лоу до сих пор есть набор экспериментатора электроники, который дал ему отец, когда ему было 10 лет. Хотя он стал программистом и написал книги по различным языкам программирования, Microsoft Office, веб-программированию и ПК (в том числе более 30 книг для чайников), Дуг никогда не забывал свою первую любовь: электронику.

    .
  • Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *