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.
Вам это будет интересно Измерители сопротивления
При измерении параметра ESR используются сложные алгоритмы. В таком тестере используются специальные микросхемы для управления процессом проверки.
Виды конденсаторов
Измерительные приборы
Как и любую радиодеталь, ёмкостной элемент можно измерить. Для этого используются измерительные приборы: омметр или мультиметр. В ходе работы неисправный конденсатор можно определить на вид ещё до того, как выпаивать из платы.
Проверка конденсатора мультиметром
Выявить обрыв детали по снижению или полному отсутствию ёмкости можно мультиметром с опцией измерителя емкости электролитических конденсаторов. Если в результате проверки ёмкость отсутствует или понижена, элемент цепи не исправен.
Когда ёмкость детали больше 20 мкФ, то проверку поможет провести любой тестер в режиме омметра. Выставляется предел измерения «200 кОм». После выпаивания для снятия остаточного заряда выводы детали кратковременно закорачиваются между собой.
На выводах измеряется сопротивление, которое будет расти в зависимости от ёмкости. Чем она меньше, тем быстрее растёт величина сопротивления и достигает бесконечности. Бесконечность показывает полностью заряженный конденсатор. Если этого не происходит, а на дисплее сразу значение бесконечности, значит, у детали есть обрыв.
Важно! При значении ёмкости менее 20 мкФ такой способ не годится. Увеличение сопротивления до бесконечной величины в этом случае происходит быстро, его невозможно заметить
Измерение фактических емкостных значений
Пробой между пластинами происходит в результате внутреннего короткого замыкания. Измерение емкости омметром при этом показывает ноль или некоторое сопротивление, которое не растёт. Даже если чуть увеличивается, то не достигает бесконечности.
При внешнем осмотре такие элементы заметны. У электролитических конденсаторов на верхней части корпуса имеются насечки крестом. При коротком замыкании пластин электролит внутри закипает и выделяет газ. Газ пытается выйти наружу и в этом месте раскрывает деталь. Верхушки неисправных элементов разорваны или вспучены.
Измерение прибором ESR
Для измерения емкости конденсатора для определения увеличения внутреннего сопротивления применяют особый прибор – ESR. При его использовании деталь выпаивать не обязательно.
При заряде или разряде неисправного конденсатора увеличение этого параметра указывает на снижение пикового тока через элемент. Картина такая, как будто в цепи с измеряемым элементом находится последовательно подключенный резистор и вносит задержку.
Это называется эквивалентное последовательное сопротивление – ЭПС. В английском языке – ESR.
Самодельный С – метр
Собрать простой измеритель емкости конденсаторов своими руками можно на интегральной микросхеме серии 155ЛА3.
Схема измерителя ёмкости на микросхемах серии 155ЛА3
На самодельную печатную плату устанавливается микросхема К155ЛА3. Плату предварительно отмывают от грязи и флюса, которые останутся после изготовления. Используемые детали:
- микросхема К155ЛА3;
- диоды КД 509;
- подобранные резисторы 47 кОм;
- резисторы 11 кОм;
- конденсатор 0,1 мкФ;
- подобранные ёмкости: С1 0-50 пФ, С2 0-500 пФ, С3 0-5000 пФ, С4 0-0,05 мкФ.
К выводам присоединяется питание 5 В. На вывод 7 – минус, на вывод 14 – плюс. Выводы считаются от ключа, нанесённого на корпус. Источник питания – 5 В при токе 0.1 А.
Проводники, которые соединяют резисторы с переключателем, выполняются по возможности короче. Переменные резисторы после подбора заменяются постоянными эквивалентами. Настройку выполняют с измерительным прибором, который будет использоваться.
Регулировка сводится к установке максимальных границ каждого диапазона при помощи подбора резисторов 47 К.
Порядок действий: как проверить конденсатор вольтметром
Узнать правильно ли работает конденсатор, который рассчитан на напряжение в 1000 и более вольт, поможет вольтметр. Для того, чтобы измерить емкость накопителя можно воспользоваться амперметром и вольтметром или двумя вольтметрами. Схема подключения устройств, при этом будет одинаковой. Измерения нужно будет проводить при помощи мостов переменного тока.
Для того, чтобы вычислить емкость накопителя нужно будет:
- При измерении вольтметром и амперметром, произведение измеренного тока и десяти в шестой степени разделить на произведение напряжения на конденсаторе и угловой частоты сети;
- При измерении двумя вольтметрами, десять в шестой степени разделить на произведение угловой частоты сети, внутреннего сопротивления вольтметра и коэффициента реактивной мощности.
При этом, при измерении парой, стоящей из вольтметра и амперметра, переменное напряжение должно меняться по синусоидальному закону.
Как проверить конденсатор мультиметром
Промышленность выпускает несколько видов проверочного оборудования для измерения электрических параметров. Цифровые более удобны для измерений и дают точные показания. Стрелочные предпочитают за визуальное движение стрелки.
Если кондер с виду абсолютно цел, проверить его без приборов невозможно. Осуществлять проверку лучше с выпаиванием из схемы. Так показатели считываются точнее. Простые детали редко выходят из строя. Зачастую механически повреждаются диэлектрики. Основная характеристика при проверке — пропуск только переменного тока. Постоянный проходит исключительно в самом начале в течение короткого промежутка времени. Сопротивление детали зависит от существующей емкости.
Предпосылка проверки полярного электролитического конденсатора мультиметром на работоспособность — емкость более 0,25 мкФ. Пошаговая инструкция проверки:
- Разряжают элемент. Для этого металлическим предметом закорачиваются его ножки. Замыкание характеризуется появлением искры и звука.
- Переключатель мультиметра ставится на значение сопротивления.
- Прикасаются щупами к ножкам конденсатора с учетом полярности. Красным к плюсовой ножке, черным тыкаем в минусовую. Это необходимо только при работе с полярным устройством.
Конденсатор начинает заряжаться при подключении щупов. Сопротивление растет до максимума. Если при щупов мультиметр запищит при нулевом значении, значит произошло короткое замыкание. Если сразу на циферблате высвечивается значение 1, то в элементе внутренний обрыв. Такие кондеры считаются неисправными — замыкание и обрыв внутри элемента неустранимы.
Если значение 1 появилось спустя некоторое время, элемент считается исправным.
Проверить неполярный конденсатор еще проще. На мультиметре выставляем измерение на мегаомы. После касания щупами смотрим на показания. Если они окажутся менее 2Мом — деталь неисправна. Более — исправна. Полярность соблюдать ни к чему.
Электролитический
Как следует из названия, электролитические кондеры в алюминиевом корпусе наполнены электролитом между обкладками. Габариты самые разные — от миллиметров до десятков дециметров. Технические характеристики могут превышать таковые у неполярных на 3 порядка и достигать больших величин — единиц mF.
В электролитических моделях появляется дополнительный дефект, связанный с ЭПС (эквивалентным последовательным сопротивлением). Этот показатель еще обозначают аббревиатурой ESR. Такие конденсаторы в схемах с высокими частотами отфильтровывают несущий сигнал от паразитных. Но возможно подавление ЭМП, сильно снижая уровень и играя роль резистора. Это ведет к перегреву конструкции детали.
Из чего складывается ESR:
- сопротивление обкладок, выводов, узлов соединения;
- неоднородность диэлектриков, влага, паразитные примеси;
- сопротивление электролита за счет изменения химических параметров при нагреве, хранении, высыхании.
В сложных схемах показатель ЭПС особенно важен, но измеряется только специальными приборами. Некоторые мастера самостоятельно их изготавливают и используют в связке с обычными мультиметрами.
Керамический
Сначала осматриваем устройство визуально. Особенно внимательно, если в схеме использованы детали, бывшие в употреблении. Но и новые керамические материалы могут быть бракованными. Сразу заметны кондеры с пробоем — потемневшие, вздутые, прогоревшие, с растресканным корпусом. Такие электродетали однозначно выбраковываются даже без инструментальной проверки — ясно, что они неработоспособны или не выдают назначенных параметров. Лучше озаботиться поиском причин пробоев. Даже новые экземпляры с трещиной в корпусе являются «миной замедленного действия».
Пленочный
Пленочные устройства применяются в цепях постоянного тока, фильтрах, стандартных резонансных схемах. Основные неисправности устройств с малой мощностью:
- снижение рабочих показателей в результате иссыхания;
- увеличение параметров тока утечки;
- повышение активных потерь внутри цепи;
- замыкание на обкладках;
- потеря контакта;
- обрыв проводника.
Измерить емкость конденсатора возможно в режиме тестирования. Стрелочные модели реагируют отклонением стрелки со скачком и возвратом к нулю. При небольшом отклонении стрелки диагностируют утечку тока при малой емкости.
Малая эффективность с низким уровнем мощности при большом токе утечки мешает широкому применению данных конденсаторов и не позволяет его потенциалу полностью раскрыться. Поэтому использование этого вида кондеров нецелесообразно.
Как проверить керамический конденсатор
Конденсаторы неполярные (керамические, бумажные и т. п.) проверяются мультиметром немного другим способом:
- Прибор настраиваем на измерение сопротивления.
- Выставляем самый максимальный предел измерения.
- Прикасаемся измерительными проводами к контактам, не касаясь их.
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.
Примечания к схеме
Схемы, приведённые в данной статье, рисовались несколько лет назад и оригинальные файлы формата .spl безвозвратно утеряны. Из-за чего проблематично было оперативно внести необходимые изменения в схему, в частности рис.1. Поэтому приведу ниже подкорректированное и правильное соответствие частот генератора и диапазонов измерений:
- 1 МГц — 100 пФ — 100 мкГн
- 100 кГц — 1000 пФ — 1 мГн
- 10 кГц — 0,01 мкФ — 10 мГн
- 1 кГц — 0,1 (+100) мкФ — 100 мГн
- 100 Гц — 1 (+1000) мкФ — 1 Гн
- 10 Гц — 10 (+10000) мкФ — 10 Гн
(в скобках указаны значения ёмкости для электролитических конденсаторов)
Материал в редакцию сайта Радиосхемы прислал автор – Андрей Барышев.
Форум по обсуждению материала УНИВЕРСАЛЬНЫЙ СТРЕЛОЧНЫЙ ПРИБОР ДЛЯ ПРОВЕРКИ ДЕТАЛЕЙ
|
| ||
|
|
Определение рабочего напряжения конденсатора
Строго говоря, если на конденсаторе нет маркировки и не известна схема, в которой он стоял, то узнать его рабочее напряжение неразрушающими методами НЕВОЗМОЖНО.
Однако, имея некоторый опыт, можно оооочень приблизительно прикинуть “на глазок” рабочее напряжение исходя из габаритов конденсатора. Естественно, чем больше размеры конденсатора и чем меньше при этом его емкость, тем на большее напряжение он расчитан.
Способ №1: определение рабочего напряжения через напряжения пробоя
Если имеется несколько одинаковых конденсаторов и одним из них не жалко пожертвовать, то можно определить напряжение пробоя, которое обычно раза в 2-3 выше рабочего напряжения.
Напряжение пробоя конденсатора измеряется следующим образом. Конденсатор подключается через токоограничительный резистор к регулируемому источнику напряжения, способного выдавать заведомо больше, чем напряжение пробоя. Напряжение на конденсаторе контроллируется вольтметром.
Затем напряжение плавно повышают до тех пор, пока не произойдет пробой (момент, когда напряжение на конденсаторе резко упадет до нуля).
За рабочее напряжение можно принять значение, в 2-3 раза меньше, чем напряжение пробоя. Но это такое… Вы можете иметь свое мнение на этот счет.
Внимание! Обязательно соблюдайте все меры предосторожности! При проверке конденсатора на пробой необходимо использовать защищенный стенд, а также индивидуальные средства защиты зрения. Энергии заряженного конденсатора бывает достаточно, чтобы устроить небольшой ядерный взрыв прямо на рабочем столе. Вот, можно посмотреть, как это бывает:
Вот, можно посмотреть, как это бывает:
Энергии заряженного конденсатора бывает достаточно, чтобы устроить небольшой ядерный взрыв прямо на рабочем столе. Вот, можно посмотреть, как это бывает:
А некоторые типы керамических конденсаторов при электрическом пробое способны разлетаться на очень мелкие, но твердые осколки, без труда пробивающие кожу (не говоря уже о глазах).
Способ №2: нахождение рабочего напряжения конденсатора через ток утечки
Этот способ узнать рабочее напряжение конденсатора подходит для алюминиевых электролитических конденсаторов (полярных и неполярных). А таких конденсаторов большинство.
Суть заключается в том, чтобы отловить момент, при котором его ток утечки начинает нелинейно возрастать. Для этого собираем простейшую схему:
и делаем замеры тока утечки при различных значениях приложенного напряжения (начиная с 5 вольт и далее). Напряжение следует повышать постепенно, одинаковыми порциями, записывая показания вольтметра и микроампераметра в таблицу.
У меня получилась такая табличка (моя чуйка подсказала мне, что это довольно высоковольтный конденсатор, так что я сразу начал прибавлять по 10В):
| Напряжение на конденсаторе, В | Ток утечки, мкА | Прирост тока, мкА |
|---|---|---|
| 10 | 1.1 | 1.1 |
| 20 | 2.2 | 1.1 |
| 30 | 3.3 | 1.1 |
| 40 | 4.5 | 1.2 |
| 50 | 5.8 | 1.3 |
| 60 | 7.2 | 1.4 |
| 70 | 8.9 | 1.7 |
| 80 | 11.0 | 2.1 |
| 90 | 13.4 | 2.4 |
| 100 | 16.0 | 2.6 |
Как только станет заметно, что одинаковый прирост напряжения каждый раз приводит к непропорционально бОльшему приросту тока утечки, эксперимент следует остановить, так как перед нами не стоит задача довести конденсатор до электрического пробоя.
Если из полученных значений построить график, то он будет иметь следующий вид:
Видно, что начиная с 50-60 вольт, график зависимости тока утечки от напряжения обретает явно выраженную нелинейность
А если принять во внимание стандартный ряд напряжений:
| Стандартный ряд номинальных рабочих напряжений конденсаторов, В | |||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 6.3 | 10 | 16 | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 63 | 80 | 100 | 125 | 160 | 200 | 250 | 315 | 350 | 400 | 450 | 500 |
то можно предположить, что для данного конденсатора рабочее напряжение составляет либо 50 либо 63 В.
Согласен, метод достаточно трудоемкий, но не сказать о нем было бы ошибкой.
Основные неисправности конденсаторов
Емкостные элементы играют большую роль в принципиальной схеме любого устройства. Основная их функция — заряд определенным количеством тока и импульсный разряд в цепь. К основным неисправностям конденсаторов относятся:
- Обычный пробой. Пробой может быть вызван увеличением рабочего напряжения. Для ремонта требуется не только замена элемента, но и определение причины возникновения высокого напряжения.
- Внутренний обрыв. При обрыве радиодеталь теряет свою емкость, так как оба ее вывода становятся изолированными. Обрыв может возникнуть при падении прибора или некачественной сборки самого элемента.
- Утечка. Эта проблема связана с потерей части емкости. Чем меньше допустимая и оптимальная емкость, тем меньше размер заряда.
Проверка конденсатора мультиметром в режиме омметра
Возникновение основных проблем с аппаратурой электронного типа предполагает решение вопроса, связанного с тестированием работоспособности конденсаторного устройства.
Простой визуальный осмотр такого элемента не позволяет получить максимально точные результаты, поэтому актуальной является проверка работы конденсатора при помощи мультиметра.
Проверка конденсатора – подключение к мультиметру
Наиболее доступным и удобным способом тестирования неисправного конденсаторного устройства является использование мультиметра с выставленным режимом омметра.
Как проверить неполярный конденсатор мультиметром
Стандартные устройство неполярного типа выглядит аналогично обычному электролитическому конденсаторному элементу, но для такого вида прибора полярность напряжения не является важной. Такие конденсаторные элементы устанавливаются в схемах, имеющих переменный или пульсирующий ток
Отличить неполярное устройство можно при визуальном осмотре: на корпусе отсутствием маркировка полярности.
Неисправные конденсаторы
Технология проведения тестирования конденсатора неполярного типа в режиме омметра следующая:
- переключение мультиметра в режим замера показателей сопротивления;
- установка максимальных пределов из возможно допустимых показателей;
- подключение измерительных щупов на выводы тестируемого конденсаторного устройства;
- замер при помощи прибора уровня сопротивления утечки.
Работоспособные кондиционеры не показывают никаких значений, поэтому на дисплее высвечивается единица, свидетельствующая о сопротивлении утечки выше 2.0 мегаом. Фиксация измерительным прибором сопротивления ниже 2.0 мегаом свидетельствует о большой утечке.
Важно помнить, что держать двумя руками конденсаторные выводов и металлические щупы измерительного прибора категорически запрещается, так как в этом случае будут получены некорректные данные тестирования.
Проверка полярного конденсатора
К категории конденсаторных устройств полярного типа относятся электролитические элементы, которые по сравнению с неполярными приборами, подвержены достаточно быстрому процессу старения. При подаче избыточного напряжения устройство может взрываться. Чтобы избежать подобной проблемы, в процессе изготовления на крышку корпуса наносится несколько специальных насечек.
Тестирование полярных конденсаторных элементов электролитического типа посредством омметра имеет несколько важных отличий. Показатели стандартного сопротивления утечки конденсаторного устройства полярного типа, как правило, составляют 100 килoOм или более, поэтому перед выполнением проверки, элемент требуется разрядить, замыкая выводы накоротко. В противном случае значительно возрастает риск поломки измерительного прибора.
Проверка полярного конденсатора
Технология проведения тестирования конденсатора полярного типа в режиме омметра следующая:
- переключение мультиметра в режим замера показателей сопротивления;
- установка предела измерения уровня сопротивления на показатели 200К (200000 Ом);
- фиксация щупов на выводы с соблюдением полярности;
- измерение прибором уровня сопротивления утечки.
Вне зависимости от модельных особенностей, все разновидности современных конденсаторов электролитического типа обладают достаточно большой емкостью, поэтому в процессе выполнения проверки происходит стандартная подзарядка устройства.
Продолжительность такого процесса составляет всего несколько секунд. При этом отмечается рост изначального уровня сопротивления, который сопровождается увеличением цифровых показателей на дисплее.
Исправность проверяемых устройств оценивается по значениям замеряемого мультиметром сопротивления. Если показатели равны 100 килоОм или более, то конденсатор полярного типа исправен и не потребует замены.
Измерение емкости двух последовательно включенных конденсаторов
Иногда бывает так, что имеется мультиметр с измерялкой емкости, но его предела не хватает. Обычно верхний порог мультиметров – это 20 или 200 мкФ, а нам нужно измерить емкость, например, в 1200 мкФ. Как тогда быть?
На помощь приходит формула емкости двух последовательно соединенных конденсаторов: Суть в том, что результирующая емкость Cрез двух последовательных кондеров будет всегда меньше емкости самого маленького из этих конденсаторов. Другими словами, если взять конденсатор на 20 мкФ, то какой бы большой емкостью не обладал бы второй конденсатор, результирующая емкость все равно будет меньше, чем 20 мкФ.
Таким образом, если предел измерения нашего мультиметра 20 мкФ, то неизвестный конденсатор нужно последовательно с конденсатором не более 20 мкФ. Остается только измерить общую емкость цепочки из двух последовательно включенных конденсаторов. Емкость неизвестного конденсатора рассчитывается по формуле: Давайте для примера рассчитаем емкость большого конденсатора Сх с фотографии выше. Для проведения измерения последовательно с этим конденсатором включен конденсатор С1 на 10.06 мкФ (он был предварительно измерен). Видно, что результирующая емкость составила Cрез = 9.97 мкФ.
Подставляем эти цифры в формулу и получаем:
Для чего нужен и как работает конденсатор
Конденсатор – это двухполюсное устройство, способное накапливать электрические заряды и отдавать их другим участникам электрической цепи. Простейший конденсатор имеет в своей конструкции два металлических электрода, разделенных диэлектриком. При подключении конденсатора к источнику питания, происходит зарядка электронов положительными и отрицательными частицами. При этом, зарядить разряженный накопитель можно от обычной розетки.
На быстроту разрядки накопителя влияет его емкость. Так, неполярный конденсатор имеет емкость всего в несколько микрофарад и разряжается достаточно быстро, когда полярный накопитель способен дольше держать заряд благодаря своей емкости в диапазоне от 100 до 100000 микрофарад.
Для чего же нужен электролитический конденсатор?
Конденсаторы могут использоваться:
- Для компенсации реактивной энергии в промышленности;
- Подключения электродвигателей на 220-380 В;
- В качестве источника питания для маломощных электрических устройств;
- В качестве аккумулятора, позволяющего диагностировать электрооборудование (например, оптопару, электрический конвектор, электродвигатель);
- В качестве фильтра для подавления высокочастотных и низкочастотных помех, скачков переменного тока.
Кроме того, с помощью конденсаторов можно прозванивать цепи, проверять электроприборы. Правда, такой источник питания будет менее эффективным, нежели аккумуляторные батареи, ведь его способность накапливать энергию ниже, чем у аккумуляторов из-за утечки (саморазряда) токов после отсоединения накопителя от зарядного устройства.
Снижение напряжения пробоя конденсатора
Снижение максимально возможного напряжения – это так называемый обратимый пробой. Его не определить тестером. Но в схеме при работе при номинально допустимом значении напряжения элемент ведёт себя как пробитый. При этом он будет измеряться тестером как рабочий.
Определить можно постепенной подачей напряжения от отдельного источника питания до величины, указанной на корпусе. У неисправного конденсатора пробой будет происходить раньше этой величины. Электролит закипит, и корпус начнёт греться.
Внимание! Если на маркировке стоит значение «60V», то при плавной подаче напряжения на выводы от нуля до 50V элемент должен вести себя нормально. Пробоя быть не должно
Измерение ёмкости конденсаторов с помощью измерительных приборов заводского изготовления или самодельных устройств позволяет производить ремонт и наладку электронных схем. Выявление неисправного конденсатора путём измерения его физических ёмкостных значений сохранит работоспособность электронного устройства и снизит время, затраченное на ремонт.
