Как измерить ёмкость конденсатора мультиметром?

Измерение емкости конденсатора

Измерение ёмкости

Емкость является основной характеристикой конденсатора. Она указывается на внешней оболочке прибора, и при наличии тестера можно замерить реальное значение и сравнить его с номиналом.

Переключатель мультиметра переводится в диапазон измерений. Значение ставится равное или близкое к номиналу, указанному на компоненте. Сам конденсатор устанавливается в специальные отверстия –CX+ (если они есть на мультиметре) или с помощью щупов. Подключаются щупы так же, как и при измерении в режиме сопротивления.

При подключении щупов на мониторе должно появиться значение сопротивления. Если оно близко к номинальной характеристике, конденсатор исправен. Когда расхождение полученного и номинального значений отличаются более чем на 20% , устройство пробито, и его нужно поменять.

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.

Проверка мультиметром

Наиболее простым, и в то же время доступным способом тестирования является проверка мультиметром. Этот прибор способен измерять различные электротехнические величины, от сопротивления до напряжения и частоты. В частности, он может измерить и емкость конденсатора. Проверка емкости не происходит мгновенно. Тестеру нужно время для того, чтобы зарядить элемент до определенного уровня напряжения, а потом разрядить его. По величине тока разряда и времени производится заключение о емкости.

Измерение емкости

Перед установкой любых элементов в аппаратуру при ремонте или проектировании требуется протестировать их исправность и соответствие заданным параметрам. Поэтому необходимо знать, как проверить емкость конденсатора мультиметром. Нужно выполнить несколько простых действий:

1. Установить измерительные щупы мультиметра в подходящие отверстия на его корпусе. Черный щуп — в отверстие с маркировкой COM, а красный — в гнездо с надписью Ом, Hz, U.

2. Выбрать режим проверки конденсаторов ручкой на лицевой панели прибора. Обычно этот режим обозначен условным значком электроконденсатора — двумя параллельными линиями с выводами.
3. Прикоснуться щупами мультиметра к выводам элемента. При этом на экране тестера должно отобразиться значение его емкости в микрофарадах. Обычно измерительный прибор показывает, в каких величинах производится измерение, либо эти данные есть на его измерительной шкале.
4. Если полученное значение отличается от номинального более чем на допуск, указанный в описании этого типа электроконденсаторов (может быть от 0,5 до 80%), значит, элемент не должен применяться по назначению.

Знать, как измерить емкость конденсатора мультиметром, необходимо также и при проверке электроприбора на ошибки в работе. Любой электротехнический прибор может начать работать нестабильно, и причиной этого может служить выход из строя одного или нескольких элементов. Если провести измерение емкости используемых в приборе конденсаторов, можно выявить и устранить причину неисправности.

Тест сопротивления

Для этого нужно выполнить все действия, описанные для проверки емкости, но режим измерения нужно выбрать другой — проверку сопротивления. Этот режим обычно обозначен диапазоном измерения в Омах. Для проверки конденсаторов лучше выбрать диапазон, равный 200 Ом. Если при прозвонке элемента выявлено сопротивление ниже 50 Ом, такой элемент подвергся пробою и не может быть использован.

В новейшей аппаратуре используются smd электроконденсаторы, имеющие микроскопичный размер, так что выпаивание одного из его выводов оказывается очень сложной задачей. В этом случае нужно выпаять оба вывода либо приподнять один из выводов после его отпаивания и изолировать от схемы.

Знать, как проверить конденсатор мультиметром, не выпаивая, необходимо при кропотливой проверке электротехнических приборов на возможную неисправность, если точно известно, что неисправность заключается в одном из элементов. При этом следует выпаять одну из ножек каждого элемента и поочередно померить их сопротивление и емкость. Таким образом можно выявить вышедшие из строя элементы.

Как проверить керамический конденсатор

Конденсаторы неполярные (керамические, бумажные и т. п.) проверяются мультиметром немного другим способом:

Если в результате этих действий на экране прибора величина сопротивления будет больше 2 Мом. – конденсатор исправен. Если полученное показание сопротивления будет меньше 2 Мом. – элемент неисправен (конденсатор пробит или закорочен). Его необходимо заменить исправным.

Помните, что при измерении на максимальных режимах сопротивления, нужно обязательно исключить касание проводящих частей. Связано это с тем, что сопротивление человеческого тела намного меньше сопротивления конденсатора. Это сопротивление и оказывает большое влияние на точность измерения. Тестер не показывает правильные параметры.

Мнение эксперта
Стребиж Виктор Павлович, эксперт по освещению и электрике
Любые вопросы задавайте мне, я помогу!

Принцип работы, на котором основана работа этого радиоэлемента заключается в том, что при использовании его в электрических схемах он способен накапливать электрический заряд. Если же вам что-то непонятно, пишите мне!

Маркировка на конденсаторах

Знать характеристики электронных приборов требуется для точной и безопасной работы.

Определение ёмкости конденсатора включает измерение величины приборами и чтение маркировки на корпусе. Обозначенные значения и полученные при измерениях отличаются. Это вызвано несовершенством производственных технологий и эксплуатационным разбросом параметров (износ, влияние температур).

На корпусе указана номинальная емкость и параметры допустимых отклонений. В бытовых устройствах используют приборы с отклонением до 20%. В космической отрасли, военном оборудовании и в автоматике опасных объектов разрешают разброс характеристик в 5-10%. Рабочие схемы не содержат значений допусков.

Номинальная емкость кодируется по стандартам IEC — Международной электротехнической комиссии, которая объединяет национальные организации по стандартам 60 стран.

Стандарт IEC использует обозначения:

1. Кодировка из 3 цифр. 2 знака в начале — количество пФ, третий — число нулей, 9 в конце — номинал меньше 10 пФ, 0 спереди — не больше 1 пФ. Код 689 — 6,8 пФ, 152 — 1500 пФ, 333 — 33000 пФ или 33 нФ, или 0,033 мкФ. Для облегчения чтения десятичная запятая в коде заменяется буквой «R». R8=0,8 пФ, 2R5 — 2,5 пФ.
2. 4 цифры в маркировке. Последняя — число нулей. 3 первых — величина в пФ. 3353 — 335000 пФ, 335 нФ или 0,335 мкФ.
3. Использование букв в коде. Буква µ — мкФ, n — нанофарад, p — пФ. 34p5 — 34,5 пФ, 1µ5 — 1,5 мкФ.
4. Планерные керамические изделия кодируют буквами A-Z в 2 регистрах и цифрой, обозначающей степень числа 10. K3 — 2400 пФ.
5. Электролитические SMD приборы маркируются 2 способами: цифры — номинальная емкость в пФ и рядом или во 2 строчке при наличии места — значение номинального напряжения; буква, кодирующая напряжение и рядом 3 цифры, 2 определяют емкость, а последняя — количество нулей. А205 значит 10 В и 2 мкФ.
6. Изделия для поверхностного монтажа маркируются кодом из букв и чисел: СА7 — 10 мкФ и 16 В.
7. Кодировки — цветом корпуса.

Маркировка IEC, национальные обозначения и кодировки брендов делают запоминание кодов бессмысленным. Разработчикам аппаратуры и мастерам-ремонтникам требуются справочные источники.

Как проверить конденсатор мультиметром без функции определения емкости

Визуально бывает проще всего определиться с неисправностью электролитических конденсаторов импортного производства. Если конденсатор вздулся или дополнительно разгерметизировался в месте насечки, его необходимо заменить в обязательном порядке

Безопасный и надежный способ разрядить конденсатор — замыкаем выводы при помощи обычной лампы накаливания на 220 В

Разряжать емкость при помощи обычного проводника не стоит — можно добиться выходя из строя элемента. Это может сработать без особого вреда только на емкостях, рассчитанных на невысокий вольтаж и имеющих небольшую емкость. Исправные лампы накаливания есть у всех, так что лучше используйте их.

В режиме омметра

Перед тем как проверить конденсатор мультиметром в режиме измерения сопротивлений, надо вспомнить, как изменяется его сопротивление в процессе работы. Без заряда сопротивление близко к нулю, но не ноль. По мере накопления заряда оно растет.

Еще раз: сопротивление разряженной емкости очень невелико — почти ноль. Но короткого быть не должно. То есть, если поставить мультиметр на прозвонку и прикоснуться к выводам разряженного конденсатора, звенеть не будет. Если звенит — можно дальше не тестировать, элемент не исправен.

Проверить работоспособность можно так: переводим переключатель мультиметра в режим измерения сопротивлений. Предел изменений зависит от параметров измеряемого конденсатора. Чем выше напряжение, на которое рассчитан элемент, тем выше ставим предел. Например, для 50 В выставляем 20 кОм, для 1000 В выбираем 2 МОм. И, лучше, выставить более высокий предел, чем низкий.

Подготовив прибор, к разряженному элементу прикладываем щупы, смотрим на экран. Сначала высвечивается цифра 1, затем показания начинают расти. Это накапливается заряд. В какой-то момент рост прекращается, на экране снова цифра «1». Конденсатор зарядился.

Проверка напряжения на заряженном конденсаторе

Прибор для проверки конденсаторов: схема, без выпайки
При наличии же в измеряемом конденсаторе какого-пибо из описанных выше дефектов, в нем повышается значение ESR. Часть переменного тока потечет через обмотку, и стрелка будет все меньше отклоняться от значения «бесконечность».

Мнение эксперта
Стребиж Виктор Павлович, эксперт по освещению и электрике
Любые вопросы задавайте мне, я помогу!

Трансформатор Т1 наматывают на ферритовом кольце с внешним диаметром 10 15 мм и магнитной проницаемостью 600 2000 значения не критичны. Если же вам что-то непонятно, пишите мне!

Физическое определение конденсатора

Конденсатор — электрический элемент, служащий для накопления заряда или энергии. Конструктивно радиоэлемент представляет собой две пластины, выполненные из токопроводящего материала, между которыми располагается слой диэлектрика. Токопроводящие пластины называются обкладками. Они не связаны между собой общим контактом, но при этом каждая имеет собственный вывод.

Конденсаторы имеют многослойный вид, в них слой диэлектрика чередуется со слоями обкладок. Они представляют собой цилиндр или параллелепипед с закруглёнными углами. Основной параметр электрического элемента — это ёмкость, единицей измерения которой является фарада (F, Ф). На схемах и в литературе радиодеталь обозначается латинской буквой C. После символа указывается порядковый номер на схеме и значение номинальной ёмкости.

Так как одна фарада — это довольно большая величина, то реальные значения ёмкости конденсатора значительно ниже. Поэтому при записи принято использовать условные сокращения:

• П — пикофарада (pF, пФ);
• Н — нанофарада (nF, нФ);
• М — микрофарада (mF, мкФ).

Принцип работы

Принцип действия радиодетали зависит от вида электрической сети. При подключении к выводам обкладок источника постоянного тока носители заряда попадают на токопроводящие пластины конденсатора, где происходит их накопление. Вместе с тем на выводах обкладок появляется разность потенциалов. Её значение увеличивается до тех пор, пока не достигнет величины, равной источнику тока. Как только это значение выровняется, на обкладках перестаёт накапливаться заряд, а электрическая цепь разрывается.

В сети с переменным током конденсатор представляет собой сопротивление. Его величина связана с частотой тока: чем она выше, тем ниже сопротивление и наоборот. При воздействии на радиоэлемент переменной силы тока происходит накопление заряда. Со временем ток заряда уменьшается и пропадает полностью. Во время этого процесса на обкладках устройства концентрируются заряды разных знаков.

Диэлектрик, проложенный между ними, препятствует их перемещению. В момент смены полуволны происходит разряд конденсатора через нагрузку, подключённую к его выводам. Возникает ток разряда, то есть в электрическую цепь начинает поступать накопленная радиоэлементом энергия.

Характеристики и виды

Измерения параметров конденсаторов связаны с нахождением величин их характеристик

Но среди них наиболее важной является ёмкость, которая обычно и измеряется. Эта величина обозначает количество заряда, которое может накопить радиоэлемент. В физике электроёмкостью называют величину, равную отношению заряда на любой обкладке к разности потенциалов между ними

В физике электроёмкостью называют величину, равную отношению заряда на любой обкладке к разности потенциалов между ними.

При этом ёмкость конденсатора зависит от площади обкладок элемента и толщины диэлектрика. Кроме ёмкости радиоприбор характеризуется также полярностью и величиной внутреннего сопротивления. Применяя специальные приборы, эти величины также можно измерить. Сопротивление устройства влияет на саморазряд элемента. Кроме этого, к основным характеристикам конденсатора относят:

1. Сопротивление утечки. Это внутренний импеданс, через который происходит разряд конденсатора, неподключенного к внешней цепи.
2. Эквивалентную индуктивность. Это паразитная характеристика, влияющая на работу элемента на высоких частотах.
3. Эквивалентное последовательное сопротивление (ESR). Состоит из обобщённого сопротивления выводов и обкладок, представляется как резистор, подключённый последовательно с конденсатором.

Классифицируются конденсаторы по разным критериям, но в первую очередь их разделяют по типу диэлектрика. Он может быть газообразным, жидким и твёрдым. Чаще всего в качестве него используются стекло, слюда, керамика, бумага и синтетические плёнки. Кроме того, конденсаторы различаются по способности изменения величины ёмкости и могут быть:

1. Постоянными. Относящиеся к этому виду конденсаторы обладают постоянным значением ёмкости.
2. Переменными. К ним относятся радиоэлементы, величину ёмкости которых можно изменять в процессе работы устройства. Изменение происходит за счёт смены температурного режима, электрических параметров цепи и механических методов.
3. Построечными. Позволяют изменять ёмкость при настройке аппаратуры, при этом элемент не должен быть подключён к источнику питания.

С использованием мультиметра и формул

Если в вашем распоряжении есть мультиметр с функцией измерения параметра «Cx», то измерить ёмкость конденсатора довольно просто: следует переключить прибор в режим «Сх», после чего выбрать оптимальный диапазон измерения, соответствующий параметрам конденсатора. Ножки конденсатора вставляем в соответствующее гнездо (соблюдая полярность подключения) и считываем его параметры.

Режим «Сх» в мультиметре

Менее точно можно определить ёмкость с помощью тестера, у которого нет режима «Сх». Для этого потребуется источник питания, к которому подключают конденсатор по простой схеме (рис. 2).

Рис. 2. Схема подключения конденсатора

Алгоритм измерения следующий:

1. Измерьте напряжение источника питания щупами контактов измерительного прибора.
2. Образуйте RC-цепочку с конденсатором и выводами резистора номиналом 1 – 10 кОм.
3. Закоротите выводы конденсатора и подключите RC-цепочку к источнику питания.
4. Замерьте напряжение образованной цепи с помощью мультиметра.
5. Если напряжение изменилось, необходимо подогнать его до значения, близкого к тому, которое вы получили на выходе источника питания.
6. Вычислите 95% от полученного значения. Запишите показатели измерений.
7. Возьмите секундомер и включите его одновременно с убиранием закоротки.
8. Как только мультиметр покажет значение напряжения, которое вы вычислили (95%), остановите секундомер.
9. По формуле С = t/3R, где t – время падения напряжения, вычисляем ёмкость конденсатора в фарадах, если единицы измерения сопротивление резистора выразили в омах, а время в секундах.

Рис. 3. Измерение с помощью тестера. Проверка

Подчеркнём ещё раз, что точность измерения ёмкости данным способом не слишком высока, но определить работоспособность радиоэлемента на основании такого измерения вполне возможно. Некоторые узлы электронных приборов исправно работают, если есть небольшие отклонения от номинальных емкостей, главное, чтобы не было электрического пробоя.

Таким же методом можно вычислить параметры керамического радиоэлемента. Для этого необходимо подключить RC-цепочку через трансформатор и подать переменное напряжение. Значение ёмкости в данном случае определяем по формуле: C = 0.5*π*f*Xc , где f – частота тока, а Xc – ёмкостное сопротивление.

Определение параметров

Самостоятельно проверить элемент на работоспособность очень просто. Современные мультиметры и тестеры имеют для этого соответствующую функцию. Главным параметром при проверке будет соответствие заявленной и фактической емкости, а также пропускная способность радиодетали. Проводить проверку можно как на самой плате, так и произведя демонтаж детали с печатной платы.

Проверка емкости

Часто конденсаторы, — особенно старые — имеют нечеткое обозначение емкости на своем корпусе. Для того чтобы узнать емкость рабочего устройства, необходимо воспользоваться мультиметром, который имеет функцию замера емкости. Современные мультиметры имеют измерительный диапазон от 20 nF до 200 mF. Чтобы определить емкость не маркированного конденсатора, придется тестировать его в 5 режимах: 20 nF, 200 nF, 2 mF, 20 mF, 200 mF. Также придется учесть полярность, если элемент является полярным. Перед измерением необходимо выпаять конденсатор с цепи.

Инструкция:

1. Прибор переключается в режим проверки емкости. Обязательно переключение щупов в гнездо cX.
2. Испытуемый элемент перед проверкой нужно разрядить. Это делается путем замыкания обоих концов.
3. Оба щупа присоединяются к выводам.

Полученное значение является номиналом емкости.

Определение полярности

Для определения полярности можно провести визуальный осмотр корпуса. Определение «+»:

1. Советские конденсаторы имели на корпусе знак «+» со стороны одной из ножек.
2. Современные радиодетали также имеют обозначение на корпусе знаком «+».
3. SMD конденсаторы имеют на одной из сторон знак «+» или маркируются цветной полосой.

Минус определяется также визуально:

Современные конденсаторы имеют различный цвет корпуса. На корпусах черного или синего цвета минус обозначается как полоса серебряного цвета или синяя стрелочка. SMD элементы имеют обозначение синей или черной полосой. Часто на них «+» сторона имеет выпуклость, а минус просто ровный на конце. Новые конденсаторы, еще до своего монтажа, имеют плюсовую ножку, которая гораздо длиннее минусовой.

Применение формул

Что делать, если под рукой нет такого мультиметра с гнездами измерения, а есть только обычный бытовой прибор? В таком случае необходимо вспомнить законы физики, которые помогут определить емкость.

Для начала вспомним, что в случае, когда конденсатор заряжается от источника неизменного напряжения через резистор, то существует закономерность, согласно которой напряжение на устройстве будет подходить к напряжению источника и в конечном итоге сравняется с ним.

Но для того чтобы этого не ожидать, можно процесс упростить. Например, за определенное время, которое равняется 3*RC, во время заряжения элемент достигает напряжения 95% примененного к RC цепи. Таким образом, по току и напряжению можно определить константу времени. А правильнее, если знать вольтаж в блоке питания, номинал самого резистора, происходит определение постоянной времени, а затем и емкости устройства.

Например, есть электролитический конденсатор, узнать емкость которого можно по маркировке, где прописывается 6800 мкф 50в. Но что если устройство давно лежало без дела, а по надписи сложно определить его рабочее состояние? В этом случае лучше проверить его емкость, чтобы знать наверняка.

Для этого необходимо выполнить следующее:

1. С помощью мультиметра измерить сопротивление резистора в 10 кОм. Например, оно получилось равно 9880 Ом.
2. Подключаем блок питания. Мультиметр переводим в режим замера постоянного напряжения. Затем подключаем его к блоку питания (через его выводы). После этого в блоке устанавливается 12 вольт (на мультиметре должна появиться цифра 12,00 В). Если же не удалось отрегулировать напряжение в блоке питание, то тогда записываем те результаты, которые получились.
3. С помощью конденсатора и резистора собираем электрическую RC-цепь. На схеме ниже указана простая RC-цепочка:
4. Закоротить конденсатор и подключить цепь к питанию. С помощью прибора еще раз определить напряжение, которое подается на цепь, и записать это значение.
5. Затем необходимо высчитать 95% от полученного значения. К примеру, если это 12 Вольт, то это будет 11,4 В. То есть, за определенное время, которое равняется 3*RC, конденсатор получит напряжение в 11,4 В. Формула выглядит следующим образом:
6. Осталось определить время. Для этого устройство раскорачиваем и с помощью секундомера производим отсчет. Определение 3*RC будет вычисляться таким образом: как только напряжение на устройстве будет равно 11,4 В, то это и будет означать нужное время.
7. Производим определение. Для этого полученное время (в секундах) делим на сопротивление в резисторе и на три. Например, получилось 210 секунд. Эту цифру делим на 9880 и на 3. Получилось значение 0,007085. Это величина указывается в фарадах, или 7085 мкф. Допустимое отклонение может быть не более 20%. Если учитывать, что на изделии указано 6800 мкф, наши расчеты подтверждаются и укладываются в норматив.

А как определить емкость керамического конденсатора? В этом случае можно сделать определение с помощью сетевого трансформатора. Для этого RC-цепочку подсоединяем ко вторичной обмотке трансформатора, и его подсоединяют в сеть. Далее с помощью мультиметра осуществляется замер напряжения на конденсаторе и на резисторе. После этого необходимо сделать подсчеты: высчитывается ток, что проходит через резистор, затем его напряжение делится на сопротивление. Получается емкостное сопротивление Хс.

Если есть частота тока и Хс, можно определить емкость по формуле:

Как проверить электролитический конденсатор мультиметром

• Настраиваем прибор на режим измерения сопротивления до 100 Ком.
• Дотрагиваемся до контактных выводов этого кондера измерительными проводами мультиметра, при это необходимо строго соблюдать полярность.
• Внимательно контролируем изменение показаний на шкале измерительного прибора.

Оцениваем результат измерения:

• Если сопротивление начинает расти (происходит заряд) и достигает большого значения, а затем медленно начинает уменьшаться (он разряжается) — элемент исправен.
• Если сопротивление на шкале мультиметра увеличивается, но нет обратного движения показаний (происходит заряд, но нет разряда) – проводящая пластина находится на обрыве. Такой элемент подлежит замене.
• Если сопротивление остаётся малым (не происходит заряд измеряемого элемента) – электролит находится в состоянии короткого замыкания. Его необходимо заменить.

Обязательно нужно разряжать электролит перед его проверкой, чтобы не попасть под напряжение. Разрядить его легко, коснувшись одновременно двух контактов электролита любой отвёрткой с изолированной рукояткой.

Вывод

Среди многих начинающих мастеров-радиолюбителей бытует мнение, что можно прозвонить конденсатор мультиметром не выпаивая его, но мало кто знает, что такие измерения имеют очень большую погрешность. Единственным наиболее правильным методом проверки элемента является визуальная оценка его состояния, на наличие потемнения, взбухания и других дефектов.

Примечательно, что поломка такого характера зачастую происходит в стиральных машинах, телевизорах, микроволновых печах и других видах бытовой техники. В связи с этим, столкнувшись с подобной проблемой вы самостоятельно сможете прозвонить конденсаторы мультиметром, благодаря описанной выше инструкции.