Прибор для тестирования конденсаторов

Приборы для проверки конденсаторов

Прибор для тестирования конденсаторов
28 ноября 2005 г.
  www.elremont.ru

Часто в руки радиолюбителей попадают электролитические конденсаторы, качество которых вызывает сомнение. Дело в том, что с течением времени электролит в них высыхает и их емкость падает. Иногда почти до нуля. Устанавливать такие конденсаторы в схему, конечно, нельзя.

Но как их проверить? Как узнать, годится этот конденсатор или нет? Приборы, предназначенные для измерения емкости электролитических конденсаторов, сложны и дороги. В любительских условиях вполне можно обойтись простейшим прибором, описание которого приведено в этой статье. Он позволяет проверить работоспособность конденсаторов, в том числе и электролитических, с рабочим напряжением более 4,5 В и емкостью от 0,5 до 1000 мкФ.

Таким образом можно определить пробой в конденсаторе, наличие большой утечки и ориентировочно оценить даже его емкость.

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

Принципиальная схема прибора приведена на рисунке 1.

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

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

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

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

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

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

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

НАЛАЖИВАНИЕ ПРИБОРА начинайте с установки максимального значения величины резистора R3, поставив его движок в нижнее (по схеме) положение. Для начала поставьте резистор R1 величиной 680 Ом. Включив питание, проверьте работу мультивибратора. Если он работает, то лампочка должна мигать. В противном случае увеличьте величину резистора R2.

Добившись работы мультивибратора, подберите величину R1. Она может быть выбрана в пределах 680 Ом -4,7 кОм. При больших величинах лампочка горит дольше, но мультивибратор работает менее устойчиво. Поэтому надо установить такую величину резистора R1, при которой генератор устойчиво работает и лампочка достаточно ярко светит на максимальной частоте. Эту частоту устанавливают резистором R3.

В смонтированном образце она равна примерно 10 Гц.

Мигающая лампочка служит хорошим индикатором включения прибора. Подключение проверяемого конденсатора уменьшает частоту мигания лампочки. Для опытного глаза изменение частоты заметно уже при подключении конденсатора в 0,05 мкФ.

Подключение пробитого конденсатора или конденсатора с большой утечкой вызывает непрерывное свечение лампочки. Лампочка довольно долго горит при подключении конденсаторов большой емкости — 100 — 1000 мкФ.

Поэтому, чтобы воспользоваться прибором, надо предварительно потренироваться, подключая к прибору заведомо исправные конденсаторы в 5, 10, 20, 50 и более микрофарад. Прибором, несомненно, можно проверять и неэлектролитические конденсаторы.

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

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.

Читайте также  Каким прибором измеряется сопротивление изоляции?

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. 2Принципиальная 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

Источник: https://www.elremont.ru/electrik/kond_probnik.php

Универсальный тестер радиокомпонентов

Прибор для тестирования конденсаторов

Радиоэлектроника для начинающих

Любому, кто работает с электроникой, требуется тестер радиоэлектронных компонентов. В большинстве случаев электронщики всех мастей обходятся цифровым мультиметром. Им можно проверить с достаточной точностью самые частоиспользуемые электронные компоненты: диоды, биполярные транзисторы, конденсаторы, резисторы и пр.

Но, среди радиодеталей есть и такие, проверить которые рядовым мультиметром сложно, а порой и невозможно. К таким можно отнести полевые транзисторы (как MOSFET, так и J-FET). Также, обычный мультиметр не всегда имеет функцию замера ёмкости конденсаторов, в том числе и электролитических. И даже если таковая функция имеется, то прибор, как правило, не измеряет ещё один очень важный параметр электролитических конденсаторов – эквивалентное последовательное сопротивление (ЭПС или ESR).

С недавнего времени стали доступны по цене универсальные измерители R, C, L и ESR. Многие из них обладают возможностью проверки практически всех ходовых радиодеталей.

Давайте узнаем, какими возможностями обладает такой тестер. На фото универсальный тестер R, C, L и ESR — MTester V2.07 (QS2015-T4). Он же LCR T4 Tester. Приобрёл я его на Алиэкспресс. Не удивляйтесь, что прибор без корпуса, с ним он стоит куда дороже. Вот здесь вариант без корпуса, а вот здесь с корпусом.

Тестер радиодеталей собран на микроконтроллере Atmega328p. Также на печатной плате имеются SMD-транзисторы с маркировкой J6 (биполярный S9014), M6 (S9015), интегральный стабилизатор 78L05, TL431 — прецизионный регулятор напряжения (регулируемый стабилитрон), SMD-диоды 1N4148, кварц на 8,042 МГц. и «рассыпуха» — планарные конденсаторы и резисторы.

Прибор запитывается от батарейки на 9V (типоразмер 6F22). Впрочем, если такой нет под рукой, прибор можно запитать и от стабилизированного блока питания.

На печатной плате тестера установлена ZIF-панель. Рядом указаны цифры 1,2,3,1,1,1,1. Дополнительные клеммы верхнего ряда ZIF-панели (те, которые 1,1,1,1) дублируют клемму под номером 1. Это для того, чтобы было легче устанавливать детали с разнесёнными выводами. Кстати, стоит отметить, что нижний ряд клемм дублирует клеммы 2 и 3. Для 2 отведено 3 дополнительных клеммы, а для 3 уже 4. В этом можно убедиться, осмотрев разводку печатных проводников на другой стороне печатной платы.

Итак, каковы же возможности данного тестера?

Читайте также  Каким прибором измеряется освещенность рабочей поверхности?

Замер ёмкости и параметров электролитического конденсатора

Для начала проверим электролитический конденсатор на 1000 мкФ * 16V. Подключаем один вывод электролита к выводу 1, а другой к выводу 3.

Можно подключит один из выводов к клемме 2. Прибор сам определит, к каким выводам подключен конденсатор. Далее жмём на красную кнопку.

На экране результат: ёмкость — 1004 мкФ (1004 μF); ЭПС — 0,05 Ом (ESR = 0,05Ω); Vloss = 1,4%. О параметре Vloss расскажу позднее.

Проверка танталового электролитического конденсатора 22 мкФ * 35в.

Результат: ёмкость — 24,4 мкФ; ЭПС — 0,2 Ом., Vloss = 0,4%

Тестер можно использовать и для замера ёмкости у обычных конденсаторов с ёмкостью где-то от 20 пикофарад (20pF). Если подключить к ZIF-Панели выносные щупы, то можно проверять и детали, выполненные в корпусах для поверхностного (SMT) монтажа. Я, например, с помощью этого тестера подбирал SMD-конденсаторы и резисторы.

Обращаю внимание! Перед тестированием конденсаторов, особенно электролитических, их необходимо разрядить! Иначе можно повредить прибор высоким остаточным напряжением. Особенно это относится к электролитам, выпаянным с плат.

Таинственный параметр Vloss

При проверке конденсаторов, кроме ёмкости и ESR, универсальный тестер показывает ещё такой параметр, как Vloss. Что же он означает? К сожалению, точного и конкретного обоснования этого термина я не нашёл. Но, судя по всему, он косвенно указывает на уровень утечки конденсатора. Как известно, реальный конденсатор имеет сопротивление диэлектрика между обкладками. Благодаря этому сопротивлению конденсатор медленно разряжается из-за, так называемого, тока утечки.

Так вот, при заряде конденсатора коротким импульсом тока напряжение на его обкладках достигает определённого уровня. Но, как только заряд конденсатора прекращается, напряжение на заряженном конденсаторе падает на очень небольшую величину. Разность между максимальным напряжением на конденсаторе и тем, что наблюдается после завершения заряда и выражают как Vloss. Чтобы было удобней, Vloss выражают в процентах.

Падение напряжения на обкладках конденсатора объясняют как внутренним рассеиванием заряда, так и сопротивлением между обкладками, которое имеется у всех конденсаторов, так как любой диэлектрик имеет, пусть и большое, но сопротивление.

Для керамических и электролитических конденсаторов высокий показатель Vloss в несколько процентов свидетельствует о плохом качестве конденсатора.

Проверка полевых J-FET и MOSFET транзисторов

Теперь давайте протестируем широко известный MOSFET транзистор IRFZ44N. Вставляем его в панель так, чтобы его выводы были подключены к клеммам 1,2,3.

Никаких правил подключения соблюдать не надо, как уже говорилось, прибор сам определить цоколёвку детали и выдаст результат на дисплей.

На дисплее, кроме цоколёвки транзистора и его типа (n-канальный MOSFET), тестер указывает величину порогового напряжения открытия транзистора VGS(th) (Vt = 3,74V) и ёмкость затвора транзистора Ciis (C = 2,51nF). Если заглянуть в даташит на IRFZ44N и найти там значение VGS(th), то можно обнаружить, что оно находится в пределах 2 — 4 вольт.

Более подробно об основных параметрах MOSFET-транзисторов я уже писал здесь.

Также советую заглянуть на страничку, где рассказывается о разновидностях полевых транзисторов и их обозначении на схеме. Это поможет понять, что же вам показывает прибор.

Проверка биполярных транзисторов

В качестве подопытного «кролика» возьмём наш КТ817Г. Как видим, у биполярных транзисторов измеряется коэффициент усиления hFE (он же h21э) и напряжение смещения Б-Э (открытия транзистора) Uf. Для кремниевых биполярных транзисторов напряжение смещения находится в пределах 0,6 ~ 0,7 вольт. Для нашего КТ817Г оно составило 0,615 вольт (615mV).

Составные биполярные транзисторы тоже распознаёт. Вот только параметрам на дисплее я бы верить не стал. Ну, действительно. Не может составной транзистор иметь коэффициент усиления hFE = 37. Для КТ973А минимальный hFE должен быть не менее 750.

Как оказалось, структуру для КТ973А (PNP) и КТ972А (NPN) определяет верно. Но вот всё остальное замеряет некорректно.

Стоит учесть, что если хотя бы один из переходов транзистора пробит, то тестер может определить его как диод.

Образец для испытаний — диод 1N4007.

Для диодов указывается падение напряжения на p-n переходе в открытом состоянии Uf. В техдокументации на диоды указывается как VF — Forward Voltage (иногда VFM). Замечу, что при разном прямом токе через диод величина этого параметра также меняется.

Для данного диода 1N4007: VF=677mV (0,677V). Это нормальное значение для низкочастотного выпрямительного диода. А вот у диодов Шоттки это значение ниже, поэтому их и рекомендуют применять в устройствах с низковольтным автономным питанием.

Кроме этого тестер замеряет и ёмкость p-n перехода (C=8pF).

Результат проверки диода КД106А. Как видим, ёмкость перехода у него во много раз больше, чем у диода 1N4007. Аж 184 пикофарады!

Если вместо диода установить светодиод и включить проверку, то во время тестирования он будет задорно помигивать.

Читайте также  Прибор для измерения давления воздуха в помещении

Для светодиодов тестер показывает ёмкость перехода и минимальное напряжение, при котором светодиод открывается и начинает излучать. Конкретно для этого красного светодиода оно составило Uf = 1,84V.

Как оказалось, универсальный тестер справляется и с проверкой сдвоенных диодов, которые можно встретить в компьютерных блоках питания, преобразователях напряжения автоусилителей, всевозможных блоках питания.

Проверка сдвоенного диода MBR20100CT.

Тестер показывает падение напряжения на каждом из диодов Uf = 299mV (в даташитах указывается как VF), а также цоколёвку. Не забываем, что сдвоенные диоды бывают как с общим анодом, так и общим катодом.

Проверка резисторов

Данный тестер отлично справляется с замером сопротивления резисторов, в том числе переменных и подстроечных. Вот так прибор определяет подстроечный резистор типа 3296 на 1 кОм. На дисплее переменный или подстроечный резистор отображается в виде двух резисторов, что не удивительно.

Также можно проверить постоянные резисторы с сопротивлением вплоть до долей ома. Вот пример. Резистор сопротивлением 0,1 Ома (R10).

Замер индуктивности катушек и дросселей

На практике не менее востребована функция замера индуктивности у катушек и дросселей. И если на крупногабаритных изделиях наносят маркировку с указанием параметров, то вот на малогабаритных и SMD-индуктивностях такой маркировки нет. Прибор поможет и в этом случае.

На дисплее результат измерения параметров дросселя на 330 мкГ (0,33 миллиГенри).

Кроме индуктивности дросселя (0,3 мГ) тестер определил его сопротивление постоянному току — 1 Ом (1,0Ω).

Маломощные симисторы данный тестер проверяет без проблем. Я, например, проверял им MCR22-8.

А вот более мощный тиристор BT151-800R в корпусе TO-220 прибор протестировать не смог и отобразил на дисплее надпись «? No, unknown or damaged part», что в вольном переводе означает «Отсутствует, неизвестная или повреждённая деталь».

Кроме всего прочего, универсальный тестер может замерять напряжение батареек и аккумуляторов.

Я был обрадован ещё и тем, что данным прибором можно проверить оптопары. Правда, проверить такие «составные» детали можно только в несколько этапов, поскольку они состоят минимум из двух изолированных между собой частей.

Покажу на примере. Вот внутреннее устройство оптопары TLP627.

Излучающий диод подключается к выводам 1 и 2. Подключим их к клеммам прибора и посмотрим, что он нам покажет.

Как видим, тестер определил, что к его клеммам подключили диод и отобразил напряжение, при котором он начинает излучать Uf = 1,15V. Далее подключаем к тестеру 3 и 4 выводы оптопары.

На этот раз тестер определил, что к нему подключили обычный диод. В этом нет ничего удивительного. Взгляните на внутреннюю структуру оптопары TLP627 и вы увидите, что к выводам эмиттера и коллектора фототранзистора подключен диод. Он шунтирует выводы транзистора и тестер «видит» только его.

Так мы проверили исправность оптопары TLP627. Похожим образом мне удалось проверить и маломощное твёрдотельное реле типа К293КП17Р.

Теперь расскажу о том, какие детали этим тестером НЕ проверить.

  • Мощные тиристоры. При проверке тиристора BT151-800R прибор показал на дисплее биполярный транзистор с нулевыми значениями hFE и Uf. Другой экземпляр тиристора определил как неисправный. Возможно, это действительно так и есть;

  • Стабилитроны. Определяет как диод. Основных параметров стабилитрона вы не получите, но можно удостовериться в целостности P-N перехода. Производителем заявлено корректное распознавание стабилитронов с напряжением стабилизации менее 4,5V.
    При ремонте всё-таки рекомендую не полагаться на показания прибора, а заменять стабилитрон новым, так как бывает, что стабилитроны исправны, но напряжение стабилизации «гуляет»;

  • Любые микросхемы, такие как интегральные стабилизаторы 78L05, 79L05 и им подобные. Думаю, пояснения излишни;

  • Динисторы. Собственно, это понятно, так как динистор открывается только при напряжении в несколько десятков вольт, например, 32V, как у распространённого DB3;

  • Ионисторы прибор также не распознаёт. Видимо из-за большого времени заряда;

  • Варисторы определяет как конденсаторы;

  • Однонаправленные супрессоры определяет как диоды.

Универсальный тестер не останется без дела у любого радиолюбителя, а радиомеханикам сэкономит кучу времени и денег.

Стоит понимать, что при проверке неисправных полупроводниковых элементов, прибор может определить тип элемента некорректно. Так, биполярный транзистор с одним пробитым p-n переходом, он может определить как диод. А вздувшийся электролитический конденсатор с огромной утечкой распознать как два встречно-включенных диода. Такое бывало. Думаю, не надо объяснять, что это свидетельствует о негодности радиодетали.

Но, стоит учесть тот факт, что также имеет место и некорректное определение значений из-за плохого контакта выводов детали в ZIF-панели. Поэтому в некоторых случаях следует повторно установить деталь в панель и провести проверку.

» Радиоэлектроника для начинающих » Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

Источник: https://go-radio.ru/universalniy-tester-radiokomponentov.html