Прибор для проверки конденсаторов: аналоговый ЭПС-метр. Приборы для проверки конденсаторов Схемы и приборы для определения эпс конденсаторов

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.

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

ESR метр своими руками . Есть широкий перечень поломок аппаратуры, причиной которых как раз является электролитический . Главный фактор неисправности электролитических конденсаторов, это знакомое всем радиолюбителям «высыхание», которое возникает по причине плохой герметизации корпуса. В данном случае увеличивается его емкостное или, иначе говоря, реактивное сопротивление в следствии уменьшения его номинальной емкости.

Помимо этого, в ходе работы в нем проходят электрохимические реакции, которые разъедают точки соединения выводов с обкладками. Контакт ухудшается, в итоге образуется «контактное сопротивление», доходящее иногда до нескольких десятков Ом. Это точно также, если к исправному конденсатору последовательно подключить резистор, и к тому же этот резистор размещен внутри него. Такое сопротивление еще именуют «эквивалентное последовательное сопротивление» или же ESR.

Существование последовательного сопротивления отрицательно влияет на работу электронных устройств, искажая работу конденсаторов в схеме. Чрезвычайно сильное влияние оказывает повышенное ESR (порядка 3…5 Ом) на работоспособность , приводя к сгоранию дорогих микросхем и транзисторов.

Ниже в таблице приведены средние величины ESR (в миллиоммах) для новых конденсаторов различной емкости в зависимости от напряжения, на которое они рассчитаны.

Не секрет, что реактивное сопротивление уменьшается с повышением частоты. К примеру, при частоте 100кГц и емкости 10мкФ емкостная составляющая будет не более 0,2 Ом. Замеряя падение переменного напряжения имеющего частоту 100 кГц и выше, можно полагать, что при погрешности в районе 10…20% итогом замера будет активное сопротивление конденсатора. Поэтому совсем не сложно собрать .

Описание ESR метра для конденсаторов

Генератор импульсов, имеющий частоту 120кГц, собран на логических элементах DD1.1 и DD1.2. Частота генератора определяется RC-цепью на элементах R1 и C1.

Для согласования введен элемент DD1.3. Для увеличения мощности импульсов с генератора в схему введены элементы DD1.4…DD1.6. Далее сигнал проходит через делитель напряжения на резисторах R2 и R3 и поступает на исследуемый конденсатор Сх. Блок измерения переменного напряжения содержит диоды VD1 и VD2 и мультиметр, в качестве измерителя напряжения, к примеру, М838. Мультиметр необходимо перевести в режим измерения постоянного напряжения. Подстройку ESR метра осуществляют путем изменения величины R2.

Микросхему DD1 — К561ЛН2 можно поменять на К1561ЛН2. Диоды VD1 и VD2 германиевые, возможно использовать Д9, ГД507, Д18.

Радиодетали ESR метра расположены на , которую можно изготовить своими руками. Конструктивно устройство выполнено в одном корпусе с элементом питания. Щуп Х1 выполнен в виде шила и прикреплен к корпусу устройства, щуп X2 – провод не более 10 см в длину на конце которого игла. Проверка конденсаторов возможна прямо на плате, выпаивать их не обязательно, что существенно облегчает поиск неисправного конденсатора во время ремонта.

Настройка устройства

1, 5, 10, 15, 25, 30, 40, 60, 70 и 80 Ом.

К щупам X1 и X2 необходимо подсоединить резистор в 1 Ом и вращением R2 добиться, чтобы на мультиметре было 1мВ. Затем вместо 1 Ом подключить следующий резистор (5 Ом) и не изменяя R2 записать показание мультиметра. То же самое проделать и с оставшимися сопротивлениями. В результате этого получится таблица значений, по которой можно будет определять реактивное сопротивление.

Очень часто причиной отказов разной электронной техники являются электролитические конденсаторы, и не потеря их ёмкости, а увеличение их внутреннего сопротивления.
Этот параметр играет основную роль в работе импульсных устройствах, а обычные измерители ёмкости в большинстве своём, этот параметр не видят.

Решил попробовать собрать испытатель электролитических конденсаторов на обычной рассыпухе, без всяких МК и дисплеев, простой, надёжный в работе и легко повторяемый.
Было сделано несколько таких приборов, и здесь приведена схема последнего, очень удачного варианта, позволяющего с определённой степенью вероятности проверять электролитические конденсаторы не выпаивая их из схемы, если питающее напряжение в данной цепи 5 вольт и более.

Принцип работы.

При включении питания - заряжается конденсатор С9 (ёмкостью 100-47мкФ), после нажатия кнопки SA3 кратковременно срабатывают контакты реле Р1 и заряжают испытываемый конденсатор через низкоомный резистор R2 (R5), на нём создаётся коротенький импульс и он через делитель R3, R4 открывает (или не открывает если его не достаточно) тиристор на что указывает светодиод VD3.
Если внутреннее сопротивление конденсатора более 0,05 (0,1) Ом, то падения напряжения не достаточно для открывания и это говорит о неисправности электролитического конденсатора.

Резистором R4 настраивается чувствительность прибора, переключателем SA1 переключается чувствительность. Резистор R1 служит для мягкого разряда конденсатора.

Настройка сводится к установке порога срабатывания по плёночному конденсатору 1мкФ (был взят из строчной развёртки старого монитора, при проверке промышленным прибором показал внутренне сопротивление 0 Ом, при нижнем пределе измерений прибора 0,01 Ом), это позволяет на более чувствительном пределе (выключатель SA1 разомкнут) испытывать электролитические конденсаторы до 47мкФ, и на менее чувствительном пределе (SA1 замкнут) конденсаторы более 47мкф, хотя очень качественные электролитические конденсаторы и меньшей ёмкости срабатывающие на этом пределе.
Результаты сравнивались с промышленным прибором измерителем внутреннего сопротивления.
Перед настройкой прибора, нужно установить потенциометр в крайнее правое по схеме положение, замкнуть измерительные щупы, и нажимая периодически кнопку «Пуск» вращать потенциометр до срабатывания светодиода. Это для проверки исправности схемы, далее подключаем к щупам плёночный конденсатор 1мкФ и потихоньку вращаем дальше нажимая кнопку «Пуск». Момент срабатывания светодиода и будет нужным порогом.

С корпусом и дизайном заморачиваться не стал, задача была - собрать работоспособный прибор.
Корпус для него взял от старого компьютерного ИБП, поэтому за внешний вид особо не "пинайте". Так же и с печаткой. Так как деталей в схеме не много, то сделал монтаж навесным способом.

Все радиоэлементы для схемы были взяты из старой техники. Сетевой трансформатор любой, с выходным напряжением 10-14 вольт, рассчитанный на ток вторичной обмотки 0,2-0,5А, диодный мост любой на примерно такой же ток, стабилизатор напряжения на 5 вольт любой из серии LM7805, KA7805.
Конденсаторы С2-С6 нужны хорошие, взяты из старой материнской платы, предварительно проверены на исправность. Для хорошего качества работы прибора, лучше взять больше конденсаторов в параллель, обязательно в параллель!!!
Реле взято от старого бесперебойника с обмоткой на 9 вольт, можно и на 12 вольт, главное что бы оно кратковременно срабатывало от конденсатора С9, если обмотка реле будет с небольшим сопротивлением, то возможно придётся подобрать ёмкость конденсатора С9 (в сторону увеличения).
Тиристор взят от старого импульсного блока питания телевизора 3УСЦТ (строчной развёртки), нужен быстродействующий тиристор.
Для верности измерений, цепи где протекают измерительные токи, нельзя выполнять тонким проводом. Я использовал провода сечением 0,75кв.мм., щупы прибора тоже желательно делать не длинными 30-40см. Светодиоды любые, какие кому нравятся, желательно большие яркие.

Да, единственное что необходимо соблюдать при проверке электролитических конденсаторов - это полярность их подключения к прибору.

В статье приводятся варианты схемы простого прибора, позволяющего находить неисправные электролитические конденсаторы, не выпаивая их из схемы. Кроме того, данным прибором можно “прозванивать” электрические цепи, проверять прохождение сигнала в устройствах ВЧ и НЧ, оценивать моточные изделия на предмет наличия короткозамкнутых витков.

Несколько лет назад в Интернете автор обнаружил схему несложного прибора, позволяющего выявлять неисправные электролитические конденсаторы. Заинтересовавшись этим, автор решил собрать и испытать этот “измеритель ESR”. Результат превзошел все ожидания: телевизор Toshiba, находившийся в ремонте несколько дней (не запускался БП), был отремонтирован буквально за 5 минут. С помощью этого прибора были обнаружены два электролитических конденсатора с повышенным ESR, которые до этого были выпаяны из платы и проверены обычным тестером на “подергивание стрелки”. Стрелка отклонялась, и исправность конденсаторов не вызывала сомнений. После замены конденсаторов телевизор нормально заработал.

Итак, обо всем по порядку. Для начала позвольте немного теории, чтобы полнее представлять суть проблемы. ESR - это аббревиатура от английских слов Equivalent Serial Resistance, в переводе означает “эквивалентное последовательное сопротивление”. В упрощенном виде электролитический (оксидный) конденсатор представляет собой две алюминиевые ленточные обкладки, разделенные прокладкой из пористого материала, пропитанного специальным составом - электролитом. Диэлектриком в таких конденсаторах является очень тонкая оксидная пленка, образующаяся на поверхности алюминиевой фольги при подаче на обкладки напряжения определенной полярности. К этим ленточным обкладкам присоединяются проволочные выводы. Ленты сворачиваются в рулон, и все это помещается в герметичный корпус. Благодаря очень малой толщине диэлектрика и большой площади обкладок оксидные конденсаторы при малых габаритах имеют большую емкость.

Cхема простейшего измерителя ESR





Рис. 5 Внешний вид прибора
Рис. 6 Расположение деталей внутри корпуса
Рис. 7 RC-генератор

• Спасибо китайцам... при всём патриотизме... тогда достать такие детали как в нём было сложно и дорого чтоб спаять... теперь... купить его за 40 тонн... и в случае ремонта... наверное уже невозможно... Так что при союзе... это было в мочь только военке видьмо... :) https://www....1&d=1521698404
• Превратились в более компактные приборы,отвечающие современным требованиям. https://prist.ru/produces/pdf/akip-6106,6107.pdf
• Та...ты... шо?! Эт те рекламный диллер расказал... или ты сам он и есть? " Измеритель RLC Е7-13 Измерен. емкости 0,1пФ - 10мкФ, индуктивн. 1мкГн - 10Гн, сопротивл. 0,01 Ом - 1МОм, проводимости 0,001мкС - 100мС. Базов. погр. 0,2%. Питание 220В/5,6 - 10В (аккум). Цифр. индикация. Рабоч. темп. от -10 до 50*С. Габариты 227х200х70мм. Масса 2кг. "
• Это приборы-измерители имитанса. Измеряют R, L, C либо полное сопротивление. Даже не представляю как найти ЭПС. Теоретически можно будет высчитать ЭПС, для этого нужно знать полное сопротивление и емкостное сопротивление. Но емкостное сопротивление можно высчитать том случае, когда мы точно знаем емкость. Но ESR приходится мерить уже старых конденсаторов: у них емкость может заметно снизиться(из за усыхания). Поэтому определить невозможно. Да и к тому же рабочая частота всего одна- 1 кГц.
• http://js.mamydirect.com/redir/click...98%26page%3D21 По таблицам.
• Нахер тебе реактивка? Тебе ЭПС нужно. А когда кондер просажен, то и это не поможет
• Наверно тогда частота 100кГц не была так востребована.Чего не скажешь про наше время. http://tel-spb.ru/esr.html
• Всё востребовано. Е7-15, сделано в СССР Технические характеристики приборов измерители иммитанса Е7-15: Диапазоны измерения - 0,1пФ-20мФ, 1 МОм-20 МОм, 0,1мГн-16кГн; Управление процессором прибора измеритель иммитанса E7-15; Погрешность измерения - 0,25%; Рабочие частоты - 100Гц, 1кГц; Напряжение смещения прибора измеритель иммитанса E7-15 - 5В; Уровень сигнала - 2В эфф; Индикация - цифровая, 3,5 десятичных разряда; Питание прибора измеритель иммитанса E7-15 - 220В; 50Гц, 400Гц; Габариты - 228X120X380мм; Масса - 3кг. Цена на радиорынке в Краснодаре 4 тыс.руб. Бери не хочу.
• Нет 10 и 100кГц. Е7-14-100Гц,1кГц,10кГц.
• Ну как бы их проверяли не на какой-то там эпс, а согласно параметрам в ТУ. По тангенсу или по добротности что собственно одно и то же. А эпс... кого интересовал тот всегда мог пересчитать из тангенса. И насчет частоты, последовательного сопротивления и иже с ним... Согласно ТУ измерение тангенса\ добротности (сдаточный параметр) проводилось\проводится на одной частоте, чаще всего на 50 гц, однако как обязательные справочные данные приводится либо таблица либо график зависимости добротности от частоты, для каждого из присутствующих в ТУ номиналов. А чем меряли... мостами обычно. Тем же Е7-8 к примеру. На нем кстати удается померять добротность фторпласта, не прямо естественно. А большего имхо почти никогда и не надоть.
• Norman777 Кто Вам мешает измерить ёмкость, а потом измерить и сравнить ESR по таблице или datasheet? Измерители ESR работают на таких частотах, когда реактивное сопротивление на столько мало, что может не учитываться в значении ESR .
• Часто мелькает таблица качества конденсаторов.
• Это не корректная таблица. Значение ESR зависит и от напряжения, на которое рассчитан конденсатор.
• sergeisam, Данные таблицы близки к характеристикам конденсаторов заявляемым производителями. Вы можете убедиться в этом ознакомившись с https://www....le&dlfileid=53
• В февральском номере журнала "Радио" за этот год была методика измерения ёмкости и ESR при помощи генератора и осциллографа: Кто что может про неё сказать и можно ли в данном случае пользоваться недорогими китайскими осциллографами-конструкторами?
• Можно, наверное, просто зачем? Готовый ESR - метр стоит порядка 10 - 15 у.е., измеряет ESR, емкости, индуктивности, сопротивления... А эта схема - анахронизм... Вот, например, гораздо дешевле десятки: https://3v3.com.ua/product_4734.html Я купил себе нечно подобное, полезнейшая штука. Рекомендую...
• batareika Схема интересна тем,что измерения делаются на плате.Измерительное напряжение 0,1-0,3в. kovigor Готовый ESR метр адаптирован под измерения на плате?
• Нет... в том плане что если есть напруга... требуется доработка... а так... вроде меряет...
• Забудьте о корректных измерениях на плате без выпайки - компоненты, установленные рядом и соединенные с интересующим вас компонентом, будут вносить в результаты измерений неконтролируемые погрешности. Да и не нужны эти измерения без выпайки никому, разве только новичкам-лентяям. Неужели так трудно отпаять одну ножку компонента, если это DIP, или выпаять компонент феном, если это SMD, и провести настоящее, корректное измерение? Ну, допустим, там 0.1 - 0.3В. Полупроводники влиять не будут (в первом приближении). Но ведь плата не из одних полупроводников состоит. Резисторам, конденсаторам, индуктивностям глубоко по боку, 0.1В там или, скажем, 12В...
• Работает хорошо, панелька - говно. Вы конечно правы,но это если лезть в академические дебри о точности. Если же подходить к вопросу с точки зрения оценочных измерений, то ESR-Micro V4.0S которым я пользуюсь вполне способен и в плате измерять, не выпаивая. И я на этом форуме выкладывал фото, где esr-micro и прибор по вашей ссылке(кстати сделанный немцем, бескорыстно выложены в сеть исходники и т.п. и т.д. и бессовестно размножаемые китайцами) показывают совершенно идентичные цифры.

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.

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.

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

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:

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.

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