Прибор для измерения емкости конденсаторов своими руками

Как измерить емкость конденсатора своими руками

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.

Провода, соединяющие резисторы с переключателем должны быть как можно короче, а если позволяет конструкция — размещены на его выводах. Переменные желательно использовать многооборотные, лучше вообще — постоянные, но это не всегда возможно. Тщательнейшим образом необходимо отмыть печатную плату от флюса и другой грязи, иначе паразитные ёмкости и сопротивления между проводниками могут привести к полной неработоспособности изделия.

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

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.

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.

Читайте также  Прибор для определения короткозамкнутых витков своими руками

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.

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.

Прибор для измерения емкости конденсаторов своими руками

Простые измерители емкости

Многие современные и некоторые не очень современные мультиметры имеют функцию измерения емкости. Если же такого мультиметра нет, а есть только прибор, которым можно измерять сопротивление и ток, то несложные приспособления к нему позволят проверить работоспособность и узнать емкость неполярных и даже полярных конденсаторов емкостью от единиц или десятков пикофарад до сотен и тысяч микрофарад. О таких приставках и рвссказывает автор публикуемой статьи.

Вначале упомяну так называемый метод баллистического гальванометра, или, как его называют в просторечии, метод отскока стрелки. Под отскоком понимают кратковременное отклонение стрелки. Этот метод вовсе не требует дополнительных приспособлений и позволяет грубо оценить параметры конденсатора, сравнивая его с заведомо исправным. Для этого мультиметр включают на предел измерения сопротивления и щупами дотрагиваются до выводов предварительно разряженного конденсатора (рис. 1). Ток зарядки вызовет кратковременное отклонение стрелки, тем большее, чем больше емкость конденсатора. Пробитый конденсатор имеет сопротивление, близкое к нулевому, а конденсатор с оборванным выводом не вызовет никакого отклонения стрелки омметра.

На пределе «Омы» удается проверять конденсаторы емкостью в тысячи микрофарад. При проверке оксидных конденсаторов надо соблюдать полярность, предварительно определив, на каком из выводов мультиметра присутствует плюсовое напряжение (полярность выводов мультиметра в режиме измерения сопротивлений может и не совпадать с полярностью в режиме измерения токов или напряжений). На пределе «кОм х 1» можно проверять конденсаторы емкостью в сотни микрофарад, на пределе «кОм х 10» — в десятки микрофарад, на пределе «кОм х 100» — в единицы микрофарад и, наконец, на пределе «кОм х 1000» или «МОм» — в доли микрофарады. Но конденсаторы емкостью в сотые доли микрофарады и менее дают слишком малое отклонение стрелки, поэтому судить об их параметpax становится трудно.

На рис. 2 приведена схема измерения емкости с помощью понижающего трансформатора и диодного моста. Так удается измерять емкости от тысячи пикофарад до единиц микрофарад. Отклонение стрелки прибора здесь стабильное, поэтому считывать показания легче. Ток в цепи миллиамперметра РА1 пропорционален напряжению вторичной обмотки трансформатора, частоте тока и емкости конденсатора. При частоте сети 50 Гц, а это наш бытовой стандарт, и вторичном напряжении трансформатора 16 В, ток через конденсатор емкостью 1000 пФ будет около 5 мкА, через 0,01 мкФ — 50 мкА, через 0,1 мкФ — 0,5 мА и через 1 мкФ — 5 мА. Калибровать или проверять показания также можно с помощью заведомо исправных конденсаторов известной емкости.

Резистор R1 служит для ограничения тока до значения 0,1 А в случае короткого замыкания измерительной цепи. Большой погрешности в показания на указанных пределах измерений этот резистор не вносит. Трансформатор понижающий, лучше малогабаритный, подобный тем, что используют в маломощных блоках питания (сетевых адаптерах). На вторичной обмотке он должен обеспечивать переменное напряжение 12. 20 В.

Измерить емкость конденсаторов от десятков до тысячи пикофарад позволит устройство, собранное по схеме на рис. 3. Прототипом предлагаемого измерителя послужила схема, предложенная в статье [1]. Фактически, это автогенератор с кварцевым резонатором. Схема возбуждения кварца выбрана иной, чем в прототипе. Сделано это по двум причинам: во-первых, чтобы уменьшить влияние паразитной проходной емкости транзистора между его базой и коллектором на работу генератора, во-вторых, чтобы ослабить вероятность возбуждения генератора на высших гармониках резонатора. Сам же принцип работы прибора прежний, поэтому полезно будет прочитать всю статью [1].

Работает устройство следующим образом. Когда частота колебательного контура L1C2 в цепи коллектора транзистора VT1 оказывается близкой к частоте основного резонанса кварцевого резонатора ZQ1, возбудившийся генератор потребляет минимальный ток. Омметр, который питает устройство энергией, уменьшение тока будет воспринимать как увеличение измеряемого сопротивления. Таким образом, с помощью омметра удается контролировать процесс настройки контура в резонанс конденсатором переменной емкости (КПЕ) С2. Частота генератора определяется резонансной частотой кварцевого резонатора, а емкость и индуктивность колебательного контура при резонансе взаимосвязаны в соответствии с формулой Томсона [2]: f = 1/2WLC. Изменяя индуктивность катушки контура, необходимо добиться, чтобы резонанс наблюдался при емкости КПЕ, близкой к максимальной. Контролируемые конденсаторы подключают параллельно КПЕ, при этом резонанс будет наблюдаться при другом положении ротора КПЕ. Его емкость уменьшится на величину искомой.

Читайте также  Прибор для проверки роторов и статорных обмоток

КПЕ надо оснастить шкалой, проградуированной в пикофарадах с помощью точных, заведомо исправных конденсаторов. В устройстве можно применить любой маломощный транзистор, способный генерировать на частоте кварцевого резонатора. При использовании р-п-р транзистора полярность питания меняют на противоположную. Конденсатор С1 следует подобрать максимально большой емкости, при которой еще возникает генерация на основной частоте кварцевого резонатора. В этом случае уменьшится вероятность того, чтс кварц будет возбуждаться на высших гармониках. КПЕ лучше использовать трехсекционный, с воздушным диэлектриком, от старых ламповых приемников. Емкость одной секции такого конденсатора изменяется примерно от 12 до 490 пФ. Если все три секции соединить параллельно, то с учетом паразитных емкостей получим КПЕ, изменяющий емкость примерно от 50 до 1500 пФ. Можно применить и двухсекционный конденсатор, соединив его секции параллельно. Максимальная емкость такого конденсатора составит около 1000 пФ. В качестве катушки индуктивности L1 использован дроссель ДПМ-2,4 индуктивностью 20 мкГн. Катушку можно изготовить и самостоятельно. Индуктивность однослойной цилиндрической катушки без магнитопровода определяют по следующей эмпирической формуле: L [мкГн] = DN2/(1000Nh/D+440), где D — диаметр катушки [мм]; N — число витков; h — шаг намотки [мм], а при намотке виток к витку это просто диаметр провода.

Функциональную схему омметра и особенности его подключения можно посмотреть в статье [3]. Желательно выбрать предел, на котором омметр развивает ток короткого замыкания порядка 1 . 2 мА, и определить полярность выходного напряжения. При неправильной полярности подключения омметра устройство не заработает, хотя и не выйдет из строя. Измерить напряжение холостого хода, ток короткого замыкания омметра и определить его полярность на различных пределах измерения сопротивления можно с помощью другого прибора. С помощью описанной приставки можно измерять индуктивность катушек в пределах приблизительно 17. 500 мкГн. Это при использовании кварцевого резонатора на частоту 1 МГц и КПЕ емкостью 50. 1500пФ. Катушку для этого устройства делают сменной и калибруют прибор, используя эталонные индуктивности. Можно также использовать приставку как кварцевый калибратор.

Вместо устройства по схеме рис. 3 можно предложить менее громоздкое, в том отношении, что не потребуются КПЕ, кварц и катушка. Его схема показана на рис. 4. Назову эту приставку «Преобразователь емкости в активное сопротивление с питанием от омметра». Она представляет собой двухкаскадный УПТ на транзисторах VT1 и VT2 разной структуры и непосредственной связью между каскадами. Измеряемый конденсатор Сх включают в цепь положительной обратной связи с выхода на вход УПТ. При этом возникает релаксационная генерация и транзисторы часть времени остаются закрытыми. Этот промежуток времени пропорционален емкости конденсатора.

Пульсации выходного тока фильтрует блокировочный конденсатор С1. Усредненный ток, потребляемый устройством, при увеличении емкости конденсатора Сх становится меньше, и омметр воспринимает это как увеличение сопротивления. Устройство уже начинает реагировать на конденсатор емкостью 10 пФ, а при емкости 0,01 мкФ его сопротивление становится большим (сотни килоом). Если сопротивление резистора R2 уменьшить до 100 кОм, то интервал измеряемых емкостей составит 100 пФ. 0,1 мкФ. Начальное сопротивление устройства — около 0,8 кОм. Здесь следует отметить, что оно нелинейное и зависит от протекающего тока. Поэтому на разных пределах измерения и с разными приборами показания будут различаться, и для проведения измерений необходимо сравнивать искомые показания с показаниями, даваемыми образцовыми конденсаторами.

С. Коваленко, г. Кстово Нижегородской обл. Радио 07-05.
Литература:
1. Пилтакян А. Простейшие измерители L и С:
Сб.: «В помощь радиолюбителю», вып. 58, с.61—65. — М.: ДОСААФ, 1977.
2. Поляков В. Теория: Понемногу — обо всем.
Расчет колебательных контуров. — Радио, 2000, № 7, с. 55, 56.
3. Поляков В. Радиоприемник с питанием от. мультиметра. — Радио, 2004, № 8, с. 58.

Схема измерителя емкости конденсаторов

  1. Схема и необходимые детали
  2. Последовательность монтажа своими руками
  3. Видео

Электролитические конденсаторы из-за понижения емкости или значительного тока утечки нередко являются причиной неисправности радиоаппаратуры. Измеритель ёмкости, схему которого мы сегодня рассмотрим, позволяет определить целесообразность дальнейшего использования конденсатора, явившегося предположительно причиной неисправности. Совместно с многопредельным авометром (на пределе 5 В) или отдельной измерительной головкой (100 мкА) данным тестером можно измерять емкости от 10 до 10 000 мкф, а также определять степень утечки конденсаторов.

  • Смотрите также схему щупа для осциллографа

В основе работы тестера лежит принцип контроля остаточного заряда на полюсах конденсатора, который был заряжен током определенной величины в течение определенного времени. Например, емкость 1 Ф, получавшая заряд током 1 А в течение 1 с, будет иметь разность потенциалов на обкладках, равную 1 В.

Практически постоянный ток заряда испытуемого конденсатора С обеспечивается генератором тока, собранным на транзисторе V5. На первом диапазоне емкости можно измерять до 100 мкф (ток заряда конденсатора 10 мкА), на втором — до 1000 мкф (100 мкА) и на третьем — до 10 000 мкф (1 мА). Время заряда Сx выбрано равным 5 с и отсчитывается либо автоматически с помощью реле времени, либо по секундомеру.

Схема измерителя емкости конденсаторов и необходимые детали

Что касается радиодеталей, то вам понадобятся:

  • 4 диода (V1–V4) — SAY12.
  • Транзистор (V5) — SF136C.
  • 2 биполярных транзистора (V6, V7) — КТ326Б.
  • Конденсатор (С1) — 0.022 мкФ.
  • Электролитический конденсатор (С2) — 100 мкФ.
  • 6 резисторов — R1 1 кОм; R3 56 кОм; R5, R10 4.7 кОм; R7 470 Ом; R9 4.7 Ом.
  • 4 подстроечных резистора — R2 50 кОм; R4 2.5 кОм; R6 250 Ом; R8 500 Ом.
  • Микроамперметр (U).
  • Переключатель на 3 положения (S1).
  • Сдвоенный переключатель на 3 положения (S2).
  • Блок питания 9В.
  • Клеммный зажим.

Последовательность монтажа измерителя емкости конденсаторов своими руками

    Перед началом измерения в положении переключателя S2 «разряд», потенциометром R8 устанавливаем баланс моста, образованного базово-эмиттерными переходами транзисторов V6 и V7, резисторами R8, R9, R10 и диодами V3, V4, используемыми в качестве низковольтного источника опорного напряжения.

Затем переключателем S1 выбираем ожидаемый диапазон измерения емкости. Если конденсатор не маркирован или потерял часть емкости, измерения начинаем в первом диапазоне.

Переключатель рода работ S2 перед измерением устанавливаем в положение «Разряд», в этом случае подключаемая емкость Сх тотчас разряжается через резистор R9.

  • В положении «Заряд» переключатель S2 удерживаем в течение 5 с, а затем переводим в положение «Отсчет» и немедленно производим отсчет результата измерения.
  • Значение емкости (в мкф) обратно пропорционально нанесенным на шкалу прибора делениям напряжения (В) и определяется по формуле С= A/U, где А — постоянная, равная 50, 500, 5000 соответственно для первого, второго и третьего диапазонов измерения. Если конденсатор неисправен и обладает большим током утечки, стрелка измерительного прибора быстро вернется на нулевую отметку шкалы. Величина тока утечки при этом не определяется.

    • Смотрите также схемы и фото цифровых мультиметров

    Налаживание тестера несложное и сводится в основном к установке потенциометрами R2, R4, R6 указанных ранее токов заряда по включенному в клеммы Сx микроамперметру.

    Видео о сборке измерителя емкости конденсаторов своими руками:

    Сообщества › Электронные Поделки › Блог › LCF-метр на ATMEGA8 и LCD1602

    Я уже собирал несколько измерительных приборов, Частотомер, испытатель транзисторов.
    Но, как говорится «наши руки, не для скуки» решил собрать Измеритель LCF. Схему и всю подноготную почерпнул с этой страницы LCF-метр на ATMEGA8 и LCD1602.

    Данный прибор предназначен для измерения ёмкости конденсаторов, индуктивности и частоты.

    Конденсаторы:
    Диапазон измерений: 0,1 pF ÷ 10 000,0 uF.
    Измерения проводятся в трех диапазонах, переключение диапазонов автоматическое.
    В первом диапазоне измеряются емкости до 100 nF, во втором до 100 uF, в третьем выше 100 uF.

    Индуктивность:
    Диапазон измерений: 0,1 uH ÷ 100,0 H.

    Частота:
    Диапазон измерений: 1 Hz ÷ 4 MHz.

    Выбор измеряемого параметра осуществляется кнопкой «Выбор» по кругу.
    Если параметр выходи за пределы измерения на индикатор выводятся прочерки.

    Схему и плату делал в ДипТрейс под свои компоненты.

    Сначала собирал прибор в безкорнусном варианте на ATMega8(32). В моём архиве есть вариант этой платы.
    Но побывав в магазине Чип и Дип обнаружил там много разных корпусов для РЭА
    И сразу решил оформлять прибор в подходящий корпус.
    Корпус G1204B 142.8×8, 5×38мм как нельзя лучше подходил для данного проекта. Тем более блок питания в корпусе я размещать не собирался. Место было много, я и не старался мельтешить.

    Вот готовое устройство.

    Что касаемо применяемых деталей, к точности номиналов никаких особых требований нет.

    В прилагаемом архиве есть несколько прошивок, как на русском, так и на английской мове. Установите какую понравится, по функционалу разницы не заметил.

    Фьюзы для ATMega8 будут
    LOW= DE
    HIGH= D9

    После включения прибор начинает работать сразу, но прежде чем начать им пользоваться его следует его откалибровать. Привожу инструкцию автора по калибровке прибора.

    Калибровка измерителя емкости.
    1. Для калибровки следует выбрать режим измерения емкости и нажать на кнопку SET. В верхней строке дисплея появятся настроечные коэффициенты. Устанавливаемый параметр мигает. В нижней строке измеренная емкость.
    2. К входным щупам не должно быть никаких подключений.
    3. Нажать на кнопку PLUS или MINUS – произойдет настройка показаний емкости на 0. Коэффициент Z1 (Z2, Z3) установится автоматически. Если показания не стали нулевыми – операцию повторить.
    4. Подключить к щупам образцовый конденсатор (для нижнего диапазона 1 nF ÷ 100 nF, для второго 100 nF ÷ 100 uF, для третьего 100 uF ÷ 10000 uF). Прибор автоматически выберет предел измерения.
    5. Если показания емкости отличаются от номинала конденсатора – нажать на кнопку SET, начнет мигать параметр C1 (C2, C3).
    6. Кнопками PLUS/MINUS установить требуемую емкость.
    7. Повторить настройку, начиная с п.1.
    8. Все диапазоны настраиваются аналогично. (В верхних диапазонах параметр Z2, Z2 как правило устанавливается в 0.)
    9. Через 10 сек от последнего нажатия на кнопки прибор перейдет в основной режим, настройки запишутся в память.
    10. Если из основного режима нажать на кнопки PLUS/MINUS, то произойдет установка коэффициентов Z1 (Z2, Z3).

    Читайте также  Прибор применяемый для измерения сопротивления изоляции

    Калибровка измерителя индуктивности.
    1. Для калибровки следует выбрать режим измерения индуктивности и нажать на кнопку SET. В верхней строке дисплея появятся настроечные коэффициенты. Устанавливаемый параметр мигает. В нижней строке измеренная индуктивность.
    2. Закоротить входные щупы.
    3. Нажать на кнопку PLUS или MINUS – произойдет настройка показаний индуктивности на ноль. Параметр L0 устанавливается автоматически. Если показания не стали нулевыми – операцию повторить.
    4. Подключить к щупам индуктивность известного номинала.
    5. Если показания индуктивности отличаются от номинала – нажать на кнопку SET, начнет мигать параметр LC.
    6. Кнопками PLUS/MINUS установить требуемую индуктивность.
    7. Повторить настройку, начиная с п.1.
    8. Через 10 сек от последнего нажатия на кнопки прибор перейдет в основной режим, настройки запишутся в память.
    9. Если из основного режима нажать на кнопки PLUS/MINUS, то произойдет установка коэффициента L0 (настройка показаний на ноль, при этом щупы должны быть замкнуты).

    Моя оценка работы прибора.
    Начну с простого. Частоту прибор меряет достаточно точно и хорошая чувствительность, максимальное напряжение не мерил, щупы в розетку не совал.

    Замер индуктивностей, на сколько точно он меряет не знаю эталонной индуктивности у меня не оказалось, но меряет.

    Прибор для измерения емкости конденсаторов своими руками

    Измеритель LOW ESR конденсаторов

    Автор: Simurg
    Опубликовано 17.08.2012
    Создано при помощи КотоРед.
    Участник Конкурса «Поздравь Кота по-человечески 2012!»

    Всё гениальное – просто!

    Что такое ЭПС, или по английскому ESR все знают. Существуют множество пробников по выявлению неисправных или некачественных конденсаторов (если покупаете на рынке). А вот как определить некачественный конденсатор с низким внутренним сопротивлением LOW ESR, которые все чаще устанавливаются в различной технике, компьютерах, и т д.? Очень часто неисправности плат возникают из-за повышенных пульсаций питающего напряжения, а в цепях питания почти всегда присутствуют электролитические конденсаторы. Именно они в первых рядах имеют самую низкую надежность. Практика показывает, что большинство материнских плат, работающих с внезапными перезагрузками и выключениями, а также нестабильностью работы, связаны в большинстве случае неисправностью электролитических конденсаторов. Например, глючит видеокарта, вы снимаете её ставите заведомо исправную и все работает. Тогда начинаете ближе разбираться с неисправной в надежде возобновить исправную работу. Визуально все нормально, конденсаторы все как новые ровные, не надутые. Но ведь даже у визуально не вспухшего конденсатора может быть недопустимо высокий ESR — 0,10 ом! Такой конденсатор ощутимо разогревается, и может протечь на плату, попортив переходные отверстия электролитом. Для работы в ШИМ-преобразователях он просто не годится. Предельно допустимое значение для LOW ESR конденсаторов в ответственных и нагруженных цепях — 0,04 Ом, а лучше до 0,03 и менее.

    Внешний вид устройства. В данный момент на фото запечатлен найденный неисправный конденсатор, который, если очень внимательно рассмотреть слегка надут в отличие от рядом стоящего.

    Это и была настоящая неисправность, из-за которой видеокарту подвергли не нужному прогреву чипа, накручиванию большого радиатора и, в конце концов, она была доломана и отдана мне на детали (но было уже поздно, на платформе чипа прокрутили саморезом дорожки, при установке еще большего радиатора на не греющийся чип : ) )…..

    А это показания исправного конденсатора:

    Общий вид измерителя

    Цели, которые достигались при проектировании измерителя:

    — измерение на частоте 100 — 110 кГц

    — измерение низким напряжением (до 0,2 вольт)

    — растянутая шкала в диапазоне до 0,5 Ома

    — работа от одного аккумулятора напряжением 1,2 вольта

    — длительная работа без зарядки аккумулятора

    — отсутствие неудобных проводов витой пары

    — мощные щупы для пробивания окислов и лака

    — минимум корректирующих настроек

    Было собрано несколько вариантов измерителей. Варианты, когда схема с измерителем и микроамперметром находятся в коробке, а щупы выведены проводами крайне не удобна, так как провода необходимо плотно скручивать вместе, и они не могут быть длинными. При частоте 100 кГц даже слегка раскрутившийся провод, дает ухудшение показаний и исправный конденсатор может быть ошибочно забракован, а реальная неисправность не найдена. Фото старого варианта исполнения измерителя:

    Решено было перенести схему с высокочастотной частью и питанием в отдельный блок в виде пинцета, а микроамперметр отдельно. Так как микроамперметр питается постоянным напряжением, то провода к нему не нужно скручивать и они могут быть любой длинны.

    Для особо пугливых к трансформаторам, то предупрежу заранее, ничего мотать не придется, просто берутся готовые трансформаторы ТМС, со старых CRT мониторов, которые сейчас все выбрасывают (про трансы расскажу дальше).

    Схема измерителя безупречно проста, и полностью соответствует цели, которая была поставлена в начале статьи.

    Приведу структурную схему устройства для более понятного назначения каждого компонента:

    Схема состоит из автоколебательного блокинг – генератора,

    собранного на транзисторе VTI, выпаянном из серверной материнки:

    Но можно и любой другой например аналог КТ3102 в smd корпусе.

    Генератор выполнен по традиционной и хорошо зарекомендовавшей себя на практике схеме «индуктивной трехточки». Имеет эмиттерную RC-цепочку, задающую режим работы транзистора по постоянному току. Для создания обратной связи в генераторе от катушки индуктивности есть отвод (из-за того что трансы готовые, то он сделан от середины). Нестабильность работы генераторов на биполярных транзисторах обусловлена заметным шунтирующим влиянием самого транзистора на колебательный контур. При изменении температуры и/или напряжения питания свойства транзистора заметно изменяются, поэтому частота генерации незначительно меняется. Но нам для наших нужд данный момент не страшен.

    Далее идет мост сопротивлений или Мост Уинстона (мост Уитстона, мостик Витстона) через развязывающий конденсатор (он же резонансный, входит в контур), устройство для измерения электрического сопротивления, предложенное в 1833 Самуэлем Хантером Кристи, и в 1843 году усовершенствованное Чарльзом Уитстоном. Принцип измерения основан на взаимной компенсации сопротивлений двух звеньев, одно из которых включает измеряемое сопротивление. В качестве индикатора обычно используется чувствительный гальванометр, показания которого должны быть равны нулю в момент равновесия моста. Работает как на постоянном токе, так и на переменном.

    Далее идет согласующий трансформатор повышающий сопротивление и выходное напряжение для работы удвоителя и микроамперметра.

    В схеме используются трансформаторы типа ТМС (трансформатор межкаскадный строчный) используемый в CRT мониторах, коих великое множество пошло на разбор и детали.

    Стоит он обычно около выходного строчного транзистора

    Довольно часто он собран на Ш-образном железе. Он то нам и надо. Только вот у него по схеме включения нет отвода от середины. Нужно выбрать для ТР1 такой, у которого этот отвод есть, но вывод укорочен и не используется в самом мониторе. Его необходимо подпаять до нормальной длинны.

    Для ТР2 можно ставить без выведенного отвода (таких большинство).

    Наконечники пинцета выполнены из латунного клемника от счетчика электроэнергии, и заточены на наждаке.

    При проверке конденсаторов, для лучшего контакта необходимо с усилием надавливать на наконечники, поэтому они сделаны с обратной стороны широкими, что бы было удобно нажимать пальцами, и не соскальзывал пинцет.

    Некоторые фото проведенных измерений:


    Установка в ноль проводится замыканием пинцета с усилием, для обеспечения хорошего контакта.

    Шкалу не затирал, а просто дописал значения выше. Фото шкалы.

    Заключается в установке режимов работы по постоянному току и устойчивому возбуждению на 100 кГц, а не на 2-3 мГц.

    Для этого вместо R1, R2 впаиваем переменное сопротивление (только не проволочное) сопротивлением 4,7к или 10к. бегунок на базу, 1 конец на + 1,2 в, 2 конец на -1,2 вольта. Выставляем на середину. Замыкаем пинцет, (запаиваем проволочку). Подключаем микроамперметр. Резистор установки 0 в минимальное сопротивление. Включаем вместо включателя миллиамперметр на предел 200мА. далее вращая переменное сопротивление в сторону уменьшения части, которая относилась к R1 и смотрим за потребляемым током и отклонением микроамперметра. Показания будут расти, а затем падать, а ток потребления расти, а потом резко увеличится. Выставить такое положение когда показания почти на максимуме, но немного меньше, то есть не переходят за порог их уменьшения. Ток при этом примерно будет 50 — 70 мА. Теперь резисторы замерять и впаять постоянные. Далее настроим С2 по максимуму отклонения стрелки микроамперметра. Всё, далее настраиваем 0 и берем низкоомные сопротивления, и тарируем деления на шкале. Использовать магазин сопротивлений нельзя, также нельзя использовать проволочные сопротивления. Если нет микроамперметра на 50 мкА, то можно использовать на 100 мкА, но питание надо поднять до 2,4 вольт, (от двух аккумуляторов) и провести настройку на данное напряжение заново как написано выше.

    Сигналы на эмиттере могут принимать самые причудливые формы. Но на выходе пинцета будет такой или похожий почти всегда.

    Как видно амплитудное напряжение не превышает 0,2 вольт. Поэтому никакой полупроводник не откроется, и измерения можно проводить вполне безопасно.

    Также было проведено испытание на устойчивость к заряженному от сеи конденсатору.

    Была небольшая искра, потом измерение. Током не бьет, хотя держу руками контакты площадок. Диоды VD1, VD2 защищают вход схемы и ваши пальцы.

    Желаю побольше отремонтированных вами устройств с помощью данного измерителя, и больше прибыли, а также больше свободного времени, которое поможет высвободить данный пинцетик!

    P.S. Так же не забывать про «черный список» (GSC, G-Luxon, Licon (или Li-con, или Lycon), Jackcon, JPcon, D.S VENT, Chssi, OST) конденсаторов, которые надо менять не зависимо от их состояния всегда, что бы устранить проблемы в будущем.

    Плату еще оптимизирую, и выложу на форум. (хотя она очень простая).