Главная » Измерения
Призовой фонд
на май 2017 г.
1. Тестер компонентов MG328
Паяльник
2. Осциллограф DSO138
Паяльник
3. Регулируемый паяльник 60 Вт
Паяльник
4. 100 руб.
От пользователей

Похожие статьи:


Измеритель емкости электролитических конденсаторов с тестом на утечку

Одной из самых частых причин выхода радиоэлектронной аппаратуры из строя или ухудшения ее параметров является изменение свойств электролитических конденсаторов. Иногда при ремонте аппаратуры (особенно произведенной в бывшем СССР), изготовленной с применением некоторых типов электролитических конденсаторов (например, K50-...), для восстановления работоспособности устройства прибегают к полной или частичной замене старых электролитических конденсаторов. Все это приходится делать из-за того, что свойства материалов, входящих в электролитический (именно электролитический, т.к. в составе используется электролит) конденсатор, под электрическим, атмосферным, тепловым воздействиями со временем изменяются. И таким образом важнейшие характеристики конденсаторов, такие как емкость и ток утечки - так же изменяются (конденсатор "высыхает" и емкость его увеличивается, часто даже более чем на 50% от первоначальной, а ток утечки возрастает, т.е. внутреннее сопротивление, шунтирующее конденсатор уменьшается), что естественно приводит к изменению характеристик, а в худшем случае и к полному отказу аппаратуры.

Схема измерителя емкости электролитических конденсаторов с тестом на утечку

Вашему вниманию предлагается схема и пример конструкции измерителя емкости электролитических конденсаторов с тестом их на утечку. Сразу оговорюсь - оригинальная идея схемы не моя, а разработана [1], мною была исправлена одна ошибка, добавлена встроенная калибровка и тест на утечку конденсатора, разработан вариант конструкции и произведено изготовление с настройкой, испытаниями. Прекрасные результаты работы прибора заставили меня поделиться информацией с Вами.

Измеритель обладает следующими качественными и количественными характеристиками :

1) измерение емкости на 8 поддиапазонах :

  • 0 ... 3 мкф;
  • 0 ... 10 мкф;
  • 0 ... 30 мкф;
  • 0 ... 100 мкф;
  • 0 ... 300 мкф;
  • 0 ... 1000 мкф;
  • 0 ... 3000 мкф;
  • 0 ... 10000 мкф.

2) оценка тока утечки конденсатора по светодиодному индикатору;
3) возможность точного измерения при изменении напряжения питания и температуры окружающей среды (встроенная калибровка измерителя);
4) напряжение питания 5-15 В ;
5) определение полярности электролитических (полярных) конденсаторов;
6) ток потребления в статическом режиме ............ не более 6 мА;
7) время измерения емкости .................................... не более 1 с;
8) ток потребления во время измерения емкости с каждым поддиапазоном возрастает, 
но ................................................................................. не более 150 мА на последнем поддиапазоне.

Теория.

Суть прибора - измерение напряжения на выходе дифференцирующей цепи, рис.1.

Теория

Напряжение на резисторе: Ur = i*R ,
где i - общий ток через цепь, R - зарядное сопротивление ;

Т.к. цепь дифференцирующая, то ее ток : i = С*(dUc/dt) ,
где С - заряжаемая емкость цепи, но конденсатор будет линейно заряжаться через источник тока, т.е. стабилизированным током : i = С*const,
значит напряжение на сопротивлении (выходное для этой цепи): Ur = i*R = C*R*const - прямо пропорционально емкости заряжаемого конденсатора, а значит измеряя вольтметром напряжение на резисторе мы измеряем в некотором масштабе и исследуемую емкость конденсатора.

Схема представлена на рис. 2.
В исходном положении испытуемый конденсатор Сх (или калибровочный С1 при включенном тумблере SA2) разряжен через R1. Измерительный конденсатор, на котором (не на испытуемом непосредственно) измеряется напряжение, пропорциональное емкости испытуемого Сх, разряжен через контакты SA1.2. При нажатии кнопки SA1 испытуемый Сх (С1) заряжается через соответствующие поддиапазону (галетный переключатель SA3) резисторы R2 ... R11. При этом зарядный ток Сх (С1) проходит через светодиод VD1, чья яркость свечения позволяет судить о токе утечки (сопротивлении, шунтирующем конденсатор) в конце заряда конденсатора. Одновременно с Сх (С1) через источник стабилизированного тока VT1,VT2,R14,R15 заряжается и измерительный (заведомо исправный и с малым током утечки) конденсатор С2. VD2, VD3 используются для предотвращения разряда измерительного конденсатора через источник напряжения питания и стабилизатор тока соответственно. После заряда Сх (С1) до уровня, определяемого R12, R13 (в данном случае до уровня примерно половины напряжения источника питания), компаратор DA1 отключает источник тока, синхронный с Сх (С1) заряд С2 прекращается и напряжение с него, пропорциональное емкости испытуемого Сх (С1) индицируется микроамперметром PA1 (две шкалы со значениями кратными 3 и 10, хотя можно настроить на любую шкалу) через повторитель напряжения DA2 с высоким входным сопротивлением, что также обеспечивает долгое сохранение заряда на С2.

Настройка

При настройке положение калибровочного переменного резистора R17 фиксируется в каким-либо положении (например, в среднем). Подключая эталонные конденсаторы с точно известными значениями емкости в соответствующем диапазоне, резисторами R2, R4, R6-R11 производится калибровка измерителя - подбирается такой ток заряда, чтобы эталонные значения емкостей соответствовали определенным значениям на выбранной шкале.

В моей схеме точные значения зарядных сопротивлений при напряжении питания 9 В составили:

Диапазон
Зарядное сопротивление,кОм
Примечания
1
510 кОм
сумма сопротивлений R2,R3
2
113,5 кОм
сумма сопротивлений R4,R5
3
33,0 кОм
 
4
7,97 кОм
 
5
2,38 кОм
 
6
0,628 кОм
 
7
0,26 кОм
 
8
0,096 кОм
 

После калибровки один из эталонных конденсаторов становится калибровочным С1. Теперь при изменении напряжения питания (изменения температуры окружающей среды, например при сильном охлаждении готового отлаженного прибора на морозе показания емкости у меня получались заниженными процентов на 5) или просто для контроля точности измерений достаточно подключить С1 тумблером SA2 и, нажав SA1, калибровочным резистором R17 произвести подстройку PA1 на выбранное значение емкости С1.

Конструкция

Перед началом изготовления прибора необходимо выбрать микроамперметр с подходящей шкалой(-ами), габаритами и током максимального отклонения стрелки, но ток может быть любым (порядка десятков, сотен микроампер) благодаря возможности настройки и калибровки прибора. Я применил микроамперметр ЭА0630 с Iном = 150 мкА, классом точности 1.5 и двумя шкалами 0 ... 10 и 0 ... 30.

Плата была разработана с учетом того, что она будет крепиться непосредственно на микроамперметре при помощи гаек на его выводах, рис.3. Такое решение обеспечивает и механическую, и электрическую целостность конструкции. Прибор размещается в подходящий по габаритам корпус, достаточный для размещения также (кроме микроамперметра и платы):

- SA1 - кнопка КМ2-1 из двух малогабаритных переключателей;
- SA2 - малогабаритный тумблер МТ-1;
- SA3 - малогабаритный галетный переключатель на 12 положений ПГ2-5-12П1НВ;
- R17 - СП3-9а - VD1 - любой, я применил какой-то из серии КИПх-хх, красного цвета свечения;
- 9-ти вольтовая батарея «Корунд» с габаритами 26.5 х 17.5 х 48.5 мм (без учета длины контактов).

SA1, SA2, SA3, R17, VD1 закрепляются на верхней крышке (панели) прибора и располагаются над платой (батарея укрепляется при помощи проволочного каркаса прямо на плате), но соединяются с платой проводами, а все остальные радиоэлементы схемы располагаются на плате (и под микроамперметром непосредственно тоже) и соединяются печатным монтажом. Отдельного выключателя питания я не предусматривал (да и в выбранный корпус он бы уже не поместился), совместив его с проводами для подключения испытуемого конденсатора Сх в разъеме типа СГ5. «Мама» XS1 разъема имеет пластмассовый корпус для установки на печатную плату (она устанавливается в углу платы), а «папа» XP1 подключается через отверстие в торце корпуса прибора. При подключение разъема «папа» своими контактами 2-3 включает питание прибора. К проводам Сх параллельно неплохо приладить разъем (колодку) какой-либо конструкции для подключения отдельных отпаянных конденсаторов.

Работа с прибором

При работе с прибором нужно быть внимательным с полярностью подключения электролитических (полярных) конденсаторов. При любой полярности подключения индикатор показывает одно и то же значение емкости конденсатора, но при неправильной полярности подключения, т.е. «+» конденсатора к «-» прибора, светодиод VD1 индицирует большой ток утечки (после заряда конденсатора светодиод продолжает ярко гореть), тогда как при правильной полярности подключения светодиод вспыхивает и постепенно гаснет, демонстрируя уменьшение зарядного тока до очень малой величины, практически до полного потухания (следует наблюдать 5-7 секунд), при условии, что испытуемый конденсатор обладает малым током утечки. Неполярные неэлектролитические конденсаторы имеют очень малый ток утечки, что и видно по очень быстрому и полному гашению светодиода. А если же ток утечки велик (сопротивление, шунтирующее конденсатор мало), т.е. конденсатор старый и «течет», то свечение светодиода видно уже при Rутечки = 100 кОм, а при меньших шунтирующих сопротивлениях светодиод горит еще ярче.
Таким образом можно по свечению светодиода определять полярность электролитических конденсаторов: при том подключении, когда ток утечки меньше (светодиод менее ярок) - полярность конденсатора соответствует полярности прибора.

Мой вариант конструкции измерителя емкости

Важное замечание!

Для большей точности показаний любое измерение следует повторять не менее 2-х раз, т.к. в первый раз часть тока заряда идет на создание оксидного слоя конденсатора, т.е. показания емкости чуть-чуть занижены.

РадиоХобби 5'2000

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнот
DA1, DA2 МикросхемаК140УД6082 К140УД708 или КР544Поиск в FivelВ блокнот
VT1, VT2 Биполярный транзистор
КТ315Б
2 Поиск в FivelВ блокнот
VD2, VD3 Диод
КД521А
2 КД522Поиск в FivelВ блокнот
С1 Электролитический конденсатор2.2 мкФ1 Поиск в FivelВ блокнот
С2 Электролитический конденсатор22 мкФ1 Поиск в FivelВ блокнот
R1 Резистор
1.3 Ом
1 Поиск в FivelВ блокнот
R2, R4, R6 Подстроечный резистор100 кОм3 Поиск в FivelВ блокнот
R3 Резистор
470 кОм
1 Поиск в FivelВ блокнот
R5 Резистор
30 кОм
1 Поиск в FivelВ блокнот
R7, R8 Подстроечный резистор10 кОм2 Поиск в FivelВ блокнот
R9 Подстроечный резистор2.2 кОм1 Поиск в FivelВ блокнот
R10, R11 Подстроечный резистор470 Ом2 Поиск в FivelВ блокнот
R12, R13 Резистор
1 кОм
2 Поиск в FivelВ блокнот
R14 Резистор
13 кОм
1 Поиск в FivelВ блокнот
R15 Резистор
1 МОм
1 В схеме по ошибке указан как R14Поиск в FivelВ блокнот
R16 Резистор
3 кОм
1 Поиск в FivelВ блокнот
R17 Переменный резистор6.8 кОм1 Поиск в FivelВ блокнот
VD1 Светодиод1 Поиск в FivelВ блокнот
XP1, XS1 Разьемная пара5 выводов1 Поиск в FivelВ блокнот
GW1 Батарея питания9 В1 Поиск в FivelВ блокнот
SA1 Кнопка1 Сдвоенного переключенияПоиск в FivelВ блокнот
SA2 ПереключательДва положения1 Поиск в FivelВ блокнот
SA3 ПереключательВосемь положений1 Поиск в FivelВ блокнот
РА1 Микроамперметр100 - 150 мкА1 Поиск в FivelВ блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

none Опубликована: 2005 г. 0 0
Я собрал 0 0
x

Оценить статью

  • Техническая грамотность
  • Актуальность материала
  • Изложение материала
  • Полезность устройства
  • Повторяемость устройства
  • Орфография
0

Средний балл статьи: 0 Проголосовало: 0 чел.

Комментарии (4) | Я собрал (0) | Подписаться

0
Эдуард #
вы не совсем правы.. конечно есть необходимость в проверке конденсаторов без выпаивания в ремонтируемом аппарате, но как известно многие радиолюбители и ремонтники используют детали иногда выпаяные из плат, купленных на ЗИП - вот тут и возникает необходимость проверить исправные на вид конденсаторы и возможность их использования при дальнейших ремонтах. да и новые проверить никто не мешает - часто в магазинах бывает брак



с уважением, Эдуард Р.
Ответить
0
-=AND=- #
измерение емкости конденсатора без выпаивания из платы невозможно, потому что детали (например микросхемы и транзисторы) подсоединеные к нему, а также сами дорожки (при измерении кондеров с емкостью до 100пф) будут изменять емкость
Ответить
0
Эндрю #
Не понятно, а как же узнать ёмкость испытуемого конденсатора? Как градуировать шкалу микроамперметра в фарадах? Или как узнать ёмкость по показаниям микроамперметра? Чем можно заменить ЭА0630? Так как этот раритет сейчас трудно найти...
Ответить
0
RON #
В схеме допущена ошибка: нижний вывод резистора R1 необходимо завести на контакт 3 переключателя SA2, отключив его от общей шины резисторов R2 -R11, поскольку заряжаться через светодиод проверяемый конденсатор будет, а вот разряжаться нет. То есть один раз его проверить можно, а второй раз(для верности ) не получится, так как несмотря на установку тумблера SA1 в нижнее положение конденсатор останется заряженным.Для разрядки контрольной емкости С1 я использовал сводную группу тумблера SA2, которая разряжает его в положении "Измерение". Ну, можно и кнопку параллельно светодиоду поставить для разрядки емкостей. А так прибор вполне нормально работает.
Ответить
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется сила тока?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

Мультиметр Mastech MS8239C
Мультиметр Mastech MS8239C
Набор начинающего радиолюбителя Raspberry Pi 2
вверх