Измеритель ESR-конденсаторов своими руками: схема прибора и тестера из мультиметра

Теория

Итак, обо всем по порядку.

Сначала позвольте мне дать вам немного теории, чтобы лучше понять суть проблемы. ESR — это аббревиатура английского слова Equivalent Serial Resistance, переводимого как «эквивалентное последовательное сопротивление».

Упрощенно электролитический (оксидный) конденсатор состоит из двух алюминиевых ленточных пластин, разделенных прокладкой из пористого материала, пропитанного специальным составом — электролитом.

Диэлектрик таких конденсаторов представляет собой очень тонкую оксидную пленку, образующуюся на поверхности алюминиевой фольги при приложении к обкладкам напряжения определенной полярности.

К этим ленточным пластинам прикреплены отводящие провода. Ленты сворачиваются и все это помещается в герметичную коробку. Из-за очень малой толщины диэлектрика и большой площади обкладок оксидные конденсаторы при малых габаритах имеют большую емкость.

Во время работы внутри конденсатора происходят электрохимические процессы, разрушающие место соединения вывода с обкладками.

Контакт нарушается, и в результате появляется так называемое переходное сопротивление, достигающее величины десятков Ом и более, что эквивалентно включению резистора последовательно с конденсатором, причем последний находится на том же конденсаторе.

Токи заряда и разряда заставляют этот «резистор» нагреваться, еще больше усугубляя разрушительный процесс. Еще одна причина выхода из строя электролитического конденсатора – известное радиолюбителям «высыхание», когда из-за плохой герметизации электролит испаряется.

При этом емкостное реактивное сопротивление (Хс) конденсатора увеличивается, так как емкость последнего уменьшается.

Наличие последовательного сопротивления негативно влияет на работу устройства, нарушая логику конденсатора в схеме. (Если включить, например, резистор сопротивлением 10…20 Ом последовательно с конденсатором фильтра выпрямителя, то резко возрастут пульсации выпрямленного напряжения на выходе последнего.).

Повышение значения ESR конденсаторов (и только до 3…5 Ом) особенно сильно сказывается на работе импульсных источников питания, отключении более дорогих транзисторов или микросхем.

Принцип работы описываемых ESR-метров основан на измерении емкости конденсатора, то есть, по сути, это омметр, работающий на переменном токе. Из курса радиотехники известна формула:

где Xs — емкость, Ом; f — частота, Гц; С — емкость, Ф. Например, конденсатор емкостью 10 мкФ на частоте 100 кГц будет иметь емкость 0,16 Ом, 100 мкФ — 0,016 Ом и т д. У реального конденсатора это значение будет несколько выше из-за наличие паразитной индуктивности (потери сопротивления), однако для наших целей особой точности измерений не требуется.

Выбор частоты измерения 100 кГц обусловлен тем, что многие компании, производящие конденсаторы с низким ESR, устанавливают максимальное сопротивление конденсатора (т.е. ESR) на этой частоте.

Следует отметить, что формула (1) справедлива для синусоидального переменного тока, тогда как описываемые счетчики работают с генераторами прямоугольных импульсов. Но, как было отмечено выше, нам нужна не точность измерения, а умение различать конденсаторы с ESR, например, 0,5 и 5 Ом.

Что такое конденсатор

Конденсатор — это электрический элемент, способный накапливать определенный электрический заряд. Основным параметром элемента является емкость, которая исчисляется в фарадах. 1 фарад — это довольно большая сумма. Современные конденсаторы имеют следующие обозначения емкости:

• пикофарад обозначается пФ или пФ;
• нанофарад обозначается как нФ или нФ;
• микрофарад обозначается мФ или мФ.

Принцип работы устройства достаточно прост. Работа и выход импульса отличаются только от тока в цепи, к которой он подключен.

Цепь переменного тока

В цепи переменного тока конденсатор является резистором. Он быстро накапливает определенный заряд и постепенно его отдает. Накопление и полный возврат происходят при изменении электрической волны.

Цепь постоянного тока

В цепи постоянного тока заряд накапливается на пластинах, увеличивая величину разности потенциалов на пластинах. Разность потенциалов увеличивается с величиной напряжения. Как только оно становится равным напряжению, общая цепь разрывается.

Обозначения на конденсаторах

Количество данных, характеризующих его параметры, зависит от размера элемента. Обязательные электрические характеристики относятся к корпусу элемента:

• емкость конденсатора, Кл;
• максимальное напряжение, на которое рассчитан элемент, В.

Маркировка конденсатора

В очень мелких деталях может быть указана только емкость в соответствии со стандартом EIA. Если нарисованы только цифры и буква, то цифры обозначают емкость, буквы могут иметь расшифровку, применимую к типу конструкции. Если цифр три, то первые две — емкость. Третья цифра от 0 до 6 — нулевой множитель (505 — 55 * 100000). Когда третья цифра 8, значение умножается на 0,01, если 9, то на 0,1.

Довожу до вашего сведения. Буква, обозначающая емкость, может стоять после числового значения или перед и между числами. Например, Н15; 1Н5; 15н. Поэтому можно указать десятичный разряд числа: 0,15 нФ; 1,5 нФ; 15 нФ.

Дополнительно могут быть указаны значения:

• тип — дизайн;
• род тока — постоянный, переменный, переменный — постоянный;
• рабочая частота, Гц;
• величина допускаемых отклонений от мощности, %;
• полярность выводов электролитических конденсаторов «+» и « – ».

Обозначения на корпусе электролитического конденсатора

Для чего нужен ESR-метр

Итак, почему мы должны построить измеритель ESR? Для тех, кому лень читать статью про СОЭ, давайте вспомним, как она нам вредит. Дело в том, что сейчас почти вся электронная техника использует импульсные блоки питания. В этих импульсных блоках питания «гуляют» высокие частоты и часть этих частот проходит через электролитические конденсаторы. Если вы читали статью о конденсаторе переменного тока в цепи постоянного тока, то наверняка помните, что конденсатор почти без проблем пропускает через себя высокие частоты. И чем меньше проблем, тем выше частота. Это в идеале, конечно. На самом деле в каждом конденсаторе «спрятан» резистор. Какая мощность будет рассеиваться на резисторе?

Р=I2xR

куда

Р – мощность, Вт (Чтобы узнать, сколько Вт, нужен ваттметр)

I — сила тока, ампер

R — сопротивление, Ом

А как известно, мощность, рассеиваемая резистором, это тепло 😉 И что тогда мы получаем? Конденсатор тупо превращается в печку)). Нагрев конденсатора — очень нежелательный эффект, так как при нагреве он в лучшем случае меняет номинал, а в худшем — просто розой открывается). Такие розетки больше нельзя использовать.

Вздувшиеся электролитические конденсаторы – большая проблема современной техники. Многие неисправности электроники происходят именно из-за него. Визуально это проявляется в появлении вздутия в верхней части конденсатора. Видите маленькие прорези в шляпке этих конденсаторов? Это сделано для того, чтобы такой конденсатор не взорвался от смертельного удара и не забрызгал электролитом всю пластину, а равномерно пробил тонкую часть прорези и испустил спокойный, спокойный выдох. У советских конденсаторов таких прорезей не было, а потому если и взрывались, то делали это громко, эффектно и задорно)))

Но иногда бывает и так, что по внешнему виду такой конденсатор ничем не отличается от простых рабочих конденсаторов, а ESR очень высокое. Поэтому для проверки таких конденсаторов был создан прибор под названием ESR-метр. Например, у меня есть измеритель ESR, который поставляется с транзисторным измерителем:

Недостаток этого прибора в том, что он может измерять ESR только демонтированных конденсаторов. Если мерить прямо на плате, то выдаст полный бред.

Принцип действия прибора для проверки конденсаторов

Перед измерением необходимо разрядить конденсатор. Для этого их выводы соединяются друг с другом.

Щупы мультиметра обеспечивают разность потенциалов, которую можно использовать для зарядки конденсатора. Время зарядки можно использовать для приблизительной оценки емкости. Измерив сопротивление, можно определить наличие повреждения или выхода из строя конденсатора.

При измерении параметра СОЭ используются сложные алгоритмы. В таком тестере используются специальные микросхемы для управления процессом проверки.

Типы конденсаторов

Виды конденсаторов

Существуют различные типы и типы конденсаторов. Они делятся между собой по следующему принципу:

1. Изменение емкости. Это изменение классифицирует электронные элементы на фиксированные, переменные и индексы.
2. Диэлектрический материал может быть воздухом, слюдой, тефлоном, поликарбонатом, электролитом.
3. Монтаж. В зависимости от способа установки эти радиодетали делятся на навесные и печатные.

Существует несколько видов емкостных приборов, разделенных по принципу построения и исполнению:

1. Керамический. Эти элементы выполнены в виде диска, имеющего с двух сторон проводник. Эти печатные детали имеют низкое рабочее напряжение, но высокую емкость.
2. Фильм. Такие конденсаторы имеют пленку, намотанную на рулон внутри корпуса. На все слои можно поместить большую нагрузку и высокое рабочее напряжение. Слои выполнены из фольги с диэлектриком на одной стороне.
3. Электролитический. Эти устройства аналогичны по устройству пленочным устройствам. Отличие заключается в диэлектрическом материале. Для этих печатных элементов диэлектрик представляет собой бумагу, пропитанную электролитом.
4. Переменные. Это устройства тонкой настройки. Изменение емкости осуществляется механически.
5. Подстрочный. Это одноразовые элементы настройки параметров на устройствах. Эта настройка выполняется только на заводе.
6. Пусковые установки. Эти конденсаторы используются для запуска электродвигателей. Они работают от сети переменного тока 220 вольт.

Определение параметров

Проверить работоспособность элемента очень легко самостоятельно. Современные мультиметры и тестеры имеют для этого соответствующую функцию. Основным параметром при тестировании будет соответствие заявленной и фактической мощности, а также пропускной способности радиодетали. Проверить можно как на плате, так и сняв деталь с печатной платы.

Проверка емкости

Конденсаторы, особенно старые, часто имеют на корпусе нечеткое обозначение емкости. Чтобы узнать емкость рабочего устройства, нужно воспользоваться мультиметром, имеющим функцию измерения емкости. Современные мультиметры имеют диапазон измерения от 20 нФ до 200 мФ. Для определения емкости немаркированного конденсатора потребуется его испытание в 5 режимах: 20нФ, 200нФ, 2мФ, 20мФ, 200мФ. Вам также нужно будет учитывать полярность, если элемент полярный. Перед измерением необходимо выпаять конденсатор из схемы.

Инструкция:

1. Прибор переключается в режим проверки емкости. Обязательно переключите щупы на разъем cX.
2. Тестируемый элемент должен быть загружен перед тестированием. Это делается путем закрытия обоих концов.
3. Оба щупа подключены к клеммам.

Полученное значение является номинальной емкостью.

Определение полярности

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

1. Советские конденсаторы имели знак «+» на корпусе рядом с одной из ножек.
2. Современные радиодетали также имеют знак «+» на корпусе «+».
3. Конденсаторы SMD имеют знак «+» с одной стороны или маркируются цветной полосой.

Минус также определяется визуально.

Современные конденсаторы имеют другой цвет корпуса. В черном или синем корпусах знак минус обозначается серебристой полосой или синей стрелкой. SMD-элементы маркируются синей или черной полосой. Часто на них сторона «+» имеет выпуклость, а сторона «минус» на конце плоская. Новые конденсаторы еще до их установки имеют положительную ветвь, которая значительно длиннее отрицательной.

Как сделать прибор для проверки конденсаторов своими руками

Измерить емкость можно с помощью простого прибора. Требуются следующие детали:

• источник постоянного тока;
• резистор;
• конденсатор;
• вольтметр.

Эта схема подходит для проверки электролитических конденсаторов. Вы должны выбрать входное напряжение, чтобы оно было немного меньше номинального напряжения конденсатора. Один из выводов конденсатора подключен к источнику питания через резистор. К выводам конденсатора подключается вольтметр.

Схема проверки

После подключения счетчика начинается процесс заряда конденсатора. Необходимо записать время, в течение которого она продлится. Величина резистора может быть выбрана произвольно в значительной степени. В этом случае нужно ориентироваться на скорость загрузки. Это должно быть что-то, что легко измерить.

При зарядке по вольтметру видно повышение напряжения. В какой-то момент она достигнет предельного значения и перестанет расти. Это будет конечная точка обратного отсчета. Чтобы рассчитать емкость, просто используйте формулу: t=RC. Знайте время и значение сопротивления резистора. Емкость можно определить из соотношения C=t/R.

Использование мультиметра

Конденсатор проверяют на неисправность с помощью самодельной схемы — последовательно с ним соединенной лампочки на 40 Вт, включенной в обычную сеть переменного тока. Если лампочка светится наполовину, то деталь исправна. При ярком свете — неисправность, при отсутствии — повреждены контакты.

Схема простейшего измерителя ESR

Рассмотрим работу простейшей схемы измерителя ESR, показанной на рис.1. На микросхеме DD1 собраны генератор прямоугольных импульсов (элементы D1.1, D1.2) и буферный усилитель (элементы D1.3, D1.4). Частота генерации определяется элементами С1 и R1 и примерно равна 100 кГц.

Рис. 1. Схема простейшего измерителя ESR.

Прямоугольные импульсы через разделительный конденсатор С2 и резистор R2 поступают на первичную обмотку повышающего трансформатора Т1. Во вторичную обмотку после выпрямителя на диоде VD1 включен микроамперметр РА1, по шкале которого считывается значение ESR.

Конденсатор С3 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения. При включении питания стрелка микроамперметра отклоняется до конечной отметки шкалы (достигается подбором резистора R2). Это положение соответствует «бесконечности» значения измеренного ESR.

Если подключить ремонтируемый оксидный конденсатор параллельно обмотке I трансформатора Т1, то из-за малой емкости (напомним, при С = 10 мкФ, Хс = 0,16 Ом на частоте 100 кГц) конденсатор шунтирует обмотки, а стрелка счетчика приближается к нулю.

При наличии в измеряемом конденсаторе какого-либо из описанных выше дефектов значение ESR на нем увеличивается. Часть переменного тока будет протекать через обмотку и стрелка будет все меньше и меньше отклоняться от значения «бесконечность».

Чем выше ESR, тем больше ток протекает через обмотку и меньше через конденсатор, и тем ближе стрелка к положению «бесконечность.

Шкала прибора нелинейна и напоминает шкалу омметра на обычном тестере. В качестве измерительной головки можно использовать любой микроамперметр на ток до 500 мкА; Головки индикатора уровня записи рекордера очень подходят. Калибровать шкалу не обязательно, достаточно определить, где будет стрелка, подключив калибровочные резисторы.

Благодаря разделительному повышающему трансформатору напряжение на измерительных щупах прибора не превышает 0,05…0,1 В, при котором переходы полупроводниковых приборов еще не размыкаются. Это позволяет тестировать конденсаторы, не выпаивая их из схемы.

Доработанная схема измерителя

Схема, показанная на рис. 1 полностью функциональна, но имеет один существенный недостаток. Нетрудно заметить, что если в цепь подключить неисправный конденсатор с пробоем диэлектрика, стрелка прибора, как и в случае проверки исправного конденсатора, будет приближаться к нулю. Для устранения этого недостатка в схему введен переключатель S1 (рис. 2).

Рис. 2. Обновлена ​​схема измерителя ESR для оксидных конденсаторов.

В верхнем положении контактов переключателя (как показано на схеме) прибор работает как ESR-метр, а стрелка измерительной головки отклоняется под действием выпрямленного напряжения

генератор. В нижнем положении контактов переключателя S1 стрелка измерителя отклоняется под действием постоянного напряжения источника питания, а измеряемый конденсатор подключается параллельно головке.

Процедура измерения выглядит так: подсоедините щупы к измеряемому конденсатору и наблюдайте за стрелкой. Допустим, стрелка приближается к нулю, по ESR конденсатор в порядке. Переведите S1 в нижнее положение.

При исправном конденсаторе стрелка на измерительном приборе должна вернуться в положение «бесконечность», так как конденсаторы не проводят (или не должны) проводить постоянный ток. Разбитый конденсатор отклонит головку, а стрелка измерителя останется в нулевом положении. Отклонения стрелки до конечной отметки шкалы на постоянном токе (в нижнем положении S1) достигаются подбором резистора R3.

Для защиты измерительной головки от механических повреждений импульсом разрядного тока (при случайном подключении измерительных щупов к заряженному конденсатору) используются кремниевые диоды VD2, VD3. Заряженный конденсатор будет разряжаться через обмотку I трансформатора Т1.

Будьте осторожны, не подключайте щупы к заряженному конденсатору! Автор каким-то образом подключил устройство к конденсатору 220 мкФх400 В в схеме только что отключенного от сети компьютерного монитора. Устройство уцелело, но щупы были припаяны к выводам конденсатора. Пришлось менять «цыганские» иглы, служившие щупами.

Естественно, нужно подключить щупы к измеряемому конденсатору в верхнем положении переключателя S1 так, чтобы он разрядился через обмотку трансформатора; иначе может сгореть голова и диоды! Чтобы не думать о положении переключателя, типа S1 лучше использовать кнопку (или переключатель типа П2К) без фиксации. Подключите щупы, замерьте ESR, конденсатор разряжен, затем нажмите кнопку и проверьте, не исправен ли конденсатор.

Наличие переключателя S1 позволяет «прозвонить» проводники печатной платы, что позволяет обнаружить обрывы, микротрещины или случайные замыкания между дорожками.

В переменном токе этого делать нельзя, так как, например, из-за наличия в цепи блокировочного конденсатора устройство будет представлять собой короткое замыкание между общим проводом и питающим проводником.

Есть и другие области применения устройства. С его помощью, благодаря наличию генератора импульсов, можно проверять состояние ВЧ и ПЧ трактов радио и телевизоров, а также видеоусилителей, формирователей импульсов и т.п

Гармонический спектр прямоугольного сигнала частотой 100 кГц простирается до сотен мегагерц. Телевизор реагирует на подключение щупов устройства даже к антенному входу ДМВ диапазона! В диапазоне МВ на экране телевизора отчетливо видны горизонтальные полосы.

Третий вариант схемы измерителя ESR

Для возможности проверки трактов ЗЧ необходимо ввести в схему прибора еще один переключатель, с помощью которого частота генератора импульсов снижается до 1 кГц.

Кроме того, измерения показали, что потребляемый прибором ток не превышает 3…5 мА, и его лучше сделать переносным небольшого размера, чтобы он всегда был под рукой. Запитать этот вариант устройства можно от батарейки типа «Крона» через маломощный стабилизатор на 5 вольт.

Схема такого варианта устройства показана на рис.3. Переключатель S2 выбирает частоту генератора, а переключатель S3 включает устройство.

Рис. 3. Схема самодельного измерителя ESR на батарейках.

Многолетняя работа с прибором позволила выявить еще один «скрытый резерв» — его можно использовать для проверки катушек индуктивности (обмоток трансформатора) на наличие короткозамкнутых витков.

В этом случае прибор измеряет такое же реактивное сопротивление, только на этот раз индуктивное X|_. Индуктивное реактивное сопротивление можно рассчитать по формуле:

где Xl ~ индуктивное сопротивление, Ом; f — частота, Гц; L — индуктивность, Гн. Например, катушка с индуктивностью 100 мкГн на частоте 100 кГц имеет индуктивное сопротивление Xp = 62,8 Ом.

Если к нашему прибору подключить такую ​​катушку, то стрелка измерителя практически останется в положении «бесконечность», отклонение практически не будет заметно. Наличие короткозамкнутого витка (витков) в обмотке катушки приведет к резкому уменьшению индуктивного сопротивления, до единиц Ом, и в этом случае стрелка на приборе будет показывать какое-то малое сопротивление.

Индуктивность катушек, применяемых в радиотехнических устройствах, может быть в очень широком диапазоне: от единиц микрогенри в высокочастотных дросселях до десятков генри в силовых трансформаторах.

Поэтому может быть сложно проверить катушки с большой индуктивностью на частоте 100 кГц. Для проверки таких катушек (например, первичных обмоток маломощных силовых трансформаторов) частоту генератора необходимо установить на 1 кГц (переключатель S2).

Измеритель ESR конденсаторов, четвертый вариант

В заключении автор приводит схему еще одного варианта устройства (рис. 4) Предпосылками для создания этого «монстра» были следующие: наличие корпуса неисправного пульта управления видеомагнитофоном (питание от двух ААА, батарейки 3В); наличие многолетнего лежания без применения кварца на 119 кГц; наличие интегральных схем К561ЛА7, не реализованных уже много лет.

Рис. 4. Принципиальная схема измерителя ESR для оксидных конденсаторов на микросхемах К176ЛА7.

Собирать мультивибратор на транзисторах не хотелось (слишком много дискретных элементов), поэтому была проверена работоспособность микросхем К561ЛА7 с пониженным напряжением питания.

Оказалось, что схема прибора, собранная на этих ИМС, начинает работать уже при Un=2,5 В, что вполне приемлемо при работе от аккумуляторов (имеется запас энергии при разряде аккумулятора). Из-за малой нагрузочной способности КМОП-элементов на выходе генератора пришлось включить пару дополнительных ИМС в качестве буферного усилителя, однако, по мнению автора, это не сильно усложнило схему.

Собственно на плате микросхемы DD2 и DD3 припаяны «ножка к ножке» друг на друга, за счет чего конструктивно добавлена ​​одна микросхема — буферный усилитель с 8 параллельно включенными инверторами.

Ток, потребляемый устройством при Un=3 В, составляет примерно 2,5 мА. Внешний вид устройства показан на рис. 5, а расположение деталей внутри коробки на рис. 6.

Настройка прибора такая же, как и для описанных выше: отклонение стрелки измерителя до конечной отметки шкалы в положении «ЭСР» переключателя S1 достигается поворотом подстроечного резистора R3, а в положении « Пробойное» положение — резистор R4.

Преимуществом схемы является низкое напряжение питания и малое потребление тока. Двух батареек хватит на много месяцев. А вместо кварцевого генератора можно собрать и использовать обычный RC-генератор, например, по схеме, представленной на рис. 7.

Рис. 5. Внешний вид устройства.

Рис. 6 расположение деталей внутри коробки.

Рис. 7. Схема RC-генератора.

Этот прибор хороший помощник радиолюбителям в домашней измерительной лаборатории. Особенно будет полезно ремонтникам ОЭР. Попробуйте поднять его, и вскоре вы его увидите.

Детали

Трансформатор Т1 намотан на ферритовом кольце с внешним диаметром 10…15 мм и магнитной проницаемостью 600…2000 (значения некритичные). Первичная обмотка содержит 10 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,4…0,5 мм, вторичная — 200 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,1…0,15 мм.

В качестве кабеля для первичной обмотки идеально подойдет установочный кабель марки МГТФ-0,5 или одножильный кабель с поливинилхлоридной изоляцией («кроссовер»).

Диод VD1 должен быть германиевым, например, типов Д9, ДЗ10, Д311, ГД507. Кремниевые диоды имеют высокое пороговое напряжение открытия (0,5…0,7 В), что приведет к сильной нелинейности шкалы прибора в низкоомной области измерения. Германиевые диоды начинают проводить ток при прямом напряжении 0,1…0,2 В.

Печатные платы для устройства не разрабатывались. Все варианты устройства были собраны на макетных печатных платах с шагом отверстий 2,5 мм (продаются на радиорынках) методом поверхностного монтажа.

Правильно собранный прибор сразу начинает работать, нужно только подобрать сопротивление резисторов, как указано выше. Для облегчения настройки в качестве резисторов R2 и R3 можно использовать подстроечные резисторы.

Задающий генератор можно собрать по другой схеме. В радиолюбительской литературе такие схемы часто встречаются. Важно, чтобы частота сигнала генератора была около 100 кГц. Обычно можно обойтись без внутреннего генератора, используя уже имеющиеся в вашем распоряжении стационарный генератор и стрелочный авометр, и присоединить к ним прибор в качестве аксессуара.

Градуировка прибора

Прибор калибруется с помощью нескольких постоянных резисторов сопротивлением 1 Ом. Замкнув щупы, отметьте, где будет нулевая отметка шкалы. Из-за наличия сопротивления в соединительных проводах оно может не совпадать с положением стрелки при выключенном питании.

Поэтому кабели, идущие к щупам, должны быть как можно короче, сечением 0,75…1 мм2. Затем соедините два резистора по 1 Ом, соединенных параллельно, и отметьте положение стрелки, соответствующее измеренному сопротивлению 0,5 Ом.

Затем подключают резисторы но 1, 2, 3, 5 и 10 Ом и отмечают положения стрелок при измерении этих сопротивлений. На этом можно остановиться, так как электролитические конденсаторы емкостью более 4,7 мкФ с ESR более 10 Ом хотя и могут работать, например, как разделители в УНЧ, но недолго.

Калибровка прибора

После того, как все собрано, приступаем к калибровке (настройке) нашего ESR-метра пошагово:

1) Если у вас есть осциллограф, измеряем напряжение с частотой 120-180 Килогерц на измерительных щупах. Если измеряемая частота не укладывается в этот диапазон, измените номинал резистора R3.

2) Держимся за мультиметр и настраиваем его вращение на измерение милливольт постоянного напряжения.

3) Берем резистор номиналом 1 Ом и подключаем его к измерительным щупам. В данном случае к нашему самодельному пинцету.

4) Убеждаемся, что мультиметр показывает значение 1 милливольт, изменив номинал подстроечного резистора R1

5) Теперь берем резистор 2 Ом, и не меняя номинала R1 записываем показания мультиметра

6) Берем 3 Ом и снова записываем показания, и так далее. Думаю до 8-10 Ом будет достаточно с платой.

Например, мы можем сопоставить 1 мВ с 1 Ом и так далее, хотя я предпочел установить 4,8 мВ с 1 Ом, чтобы иметь возможность точно измерять низкие значения сопротивления. Когда щупы замкнуты, на зажимных контактах на дисплее мультиметра значение составляет 2,8 милливольта. Влияет сопротивление кабелей-щупов. Здесь вроде 0 Ом ;-).

Приведу для справки значения измерений низкоомных резисторов: при измерении сопротивления 0,68 Ом значения равны 3,9 милливольта, 1 Ом — 4,8 милливольта, 2 Ома — 9,3 милливольта. Я получил такой сигнал, который я затем вставил в свое устройство

При измерении сопротивления на 10 Ом на дисплее уже отображается 92,5 мВ. Как видим, зависимость не пропорциональна.

Попробуем измерить ESR двух импортных конденсаторов и одного отечественного

Импортные конденсаторы имеют очень низкое ESR. Советский конденсатор уже показывает более высокое значение. Это не удивительно. Старость не радость).

Работа с прибором

Автор не разделяет мнения о том, что электролитические конденсаторы с ESR более 1 Ом всегда следует выбрасывать. Величина ESR новых ремонтопригодных конденсаторов зависит от производителя, типа, свойств материалов, используемых при изготовлении и т.д.

Как-то на радиорынке автор купил миниатюрные электролитические конденсаторы емкостью 10 мкФ 6 В. ESR у всех оказались на уровне 2,5…3 Ом; это не брак. Повышенное ESR (до 3…6 Ом) имеет большинство конденсаторов емкостью 1…4,7 мкФх50…400 В, а также малогабаритные низковольтные конденсаторы. Проверенный конденсатор, например, емкостью 1000 мкФ 16 В, имеющий ESR 5 Ом, явно неисправен и подлежит замене.

Как отмечалось выше, качественные конденсаторы с ESR не более 0,5…1 Ом следует применять в особо ответственных элементах радиоаппаратуры, например, в импульсных источниках питания, схемах развертки телевизоров.

Для низкочастотных межкаскадных конденсаторов эти требования могут быть не такими строгими. Именно в УНЧ, собранном пару лет назад, благополучно работают вышеупомянутые миниатюрные электролитические конденсаторы.

Для проверки способности прибора обнаруживать витки короткого замыкания проведите следующий опыт: подключите прибор к ремонтируемому дросселю, например, ДМ-0,1 индуктивностью 20…100 мкГн при частоте измерения 100 кГц.

Стрелка на приборе немного отклоняется в сторону уменьшения измеряемого сопротивления. Затем намотайте 2-3 витка оголенного монтажного провода на дроссель и скрутите концы вместе.

Повторно подключите устройство. На этот раз стрелка должна отклониться на гораздо больший угол, показав сопротивление в несколько Ом. Следует отметить, что функция проверки индуктора для данного прибора не является обязательной, и полученные результаты могут быть весьма приблизительными.

Поправки к схеме

1) Для более-менее точных измерений желательно, чтобы питание нашего ESR метра было всегда стабильным. Если аккумулятор разрядится хотя бы на 1 вольт, показания ESR также будут неточными. Так что лучше постарайтесь, чтобы мощность измерителя ESR всегда была стабильной. Как я уже говорил, для этого можно использовать внешний блок питания или собрать схему на микросхеме 7809. Например блок питания можно собрать по такой схеме.

2) Показания, которые дает наш домашний прибор, не означают, что наш домашний прибор измеряет ESR с большой точностью. Скорее всего это можно отнести к пробникам. Что делают зонды? Они в основном отвечают на два вопроса: да или нет ;-). При этом прибор «говорит» можно ли использовать такой конденсатор или его лучше поставить в НЧ (низкочастотный.

Этот щуп может собрать любой, даже начинающий радиолюбитель, если вдруг понадобится произвести ремонт. А вот и видео его работы:

Проверка мультиметром

Для определения полярности мультиметром необходимо:

1. Полностью разрядите деталь, замкнув ее выводы.
2. Подключите резистор к клемме «+» мультиметра.
3. Подключите другой конец резистора к выходу источника питания 12 вольт.
4. Подключите резистор к клемме конденсатора.
5. Подключите отрицательный провод источника питания к выводу 2 конденсатора.

Если мультиметр не показывает наличие тока в цепи, значит полярность элемента правильная. Провод «+» от блока питания был правильно подключен к «+» от конденсатора. Если мультиметр показывал наличие тока, значит полярность в цепи не соблюдена.

Проверка исправности конденсаторов

Современные мультиметры могут измерить и проверить работоспособность любой радиодетали. Но это устройство не всегда есть под рукой. Проверить конденсатор можно тестером.

Мультиметр

Если мультиметр имеет специальную функцию измерения емкости, его можно использовать для проверки устройств любого типа. Керамические, электролитические и стартерные радиодетали имеют одинаковый принцип работы, а значит, проверку работоспособности можно производить одинаково.

Для проверки нужно:

1. Припаяйте проверяемую деталь к плате и разгрузите ее замыканием контактов.
2. Установите мультиметр в режим определения емкости «cX».
3. Смените прибор, чтобы определить максимальный диапазон емкости.
4. Подсоедините щупы к ножкам или клеммам конденсатора.
5. Мультиметр покажет значение емкости. Если перед значением отображается один или несколько «0», устройство переключается на самый низкий параметр.

Полярные конденсаторы (при правильной полярности) показывают постепенно возрастающие значения от «0» до «1». Если на дисплее без изменений отображается «1», значит, конденсатор не работает. Если чтения равны «0», то элемент закрыт внутри.

Неполярные конденсаторы проверяют, установив мультиметр на 2 МОм. Если показание выше этого значения, значит, устройство работает нормально. Значения менее 2 МОм указывают на неисправность.

Тестер

Проверить конденсатор тестером можно только для определения общего состояния. Потеря емкости или разброс напряжения не могут быть определены.

Инструкция:

1. Для проверки нужно установить тестер в режим сопротивления.
2. Припаяйте и разрядите испытуемый элемент.
3. Если радиодеталь полярная, нужно соединить выводы тестера с выводами с соблюдением полярности.
4. Полярные конденсаторы (имеющие большую емкость) будут заряжаться за несколько секунд, неполярные сразу покажут свой номинал.

Поляризованные конденсаторы должны показывать медленно нарастающее значение более 100 кОм. Если это значение меньше, конденсатор неисправен.

Неполярный будет отображать значение 1 Ом. Если значение, равное «1», достигается мгновенно, то конденсатор неисправен. Значение «0» указывает на внутреннее закрытие.

Проверка без выпаивания

Проверить конденсатор непосредственно на печатной плате очень хлопотно. Во-первых, неисправный прибор необходимо полностью обесточить. Также необходимо добиться разрядки всех емкостных элементов схемы. Тест без выпайки может показать значения сопротивления элементов, припаянных рядом друг с другом. Но проверку все же можно выполнить индикаторными клещами.

Первый способ

Первый способ самый простой. Сабж проверяется тестером и прозванивается мультиметром. Устройство переходит в режим проверки сопротивления. Также следует учитывать полярность. Щупы мультиметра подключаются к выводам конденсатора и измеряется сопротивление. Имейте в виду, что полученное значение не имеет практического применения, так как может быть указанием на другой элемент. Таким образом можно проверить емкостную часть на короткое замыкание. Если значения на экране стали постепенно увеличиваться, то печатная деталь загружается из тестера и находится в исправном состоянии.

Второй способ

Второй способ требует впаивания конденсатора с такими же номиналами в цепь рядом с проверяемым элементом. Сварку нужно делать параллельно. Оба элемента измеряются на обесточенной пластине.

Важно! Без пайки можно проверить только детали, входящие в состав низковольтных цепей. Для высоковольтных цепей такая проверка запрещена.

Третий способ

Часто возникает ситуация, когда на плате несколько конденсаторов, и очень сложно определить, какой из них неисправен. Паять каждый довольно трудоемко, они часто выходят из строя при нагреве. Для проверки без пайки необходимо измерить выходное напряжение. Он должен быть таким же, как указано в теле элемента. Если напряжения нет, то деталь сломана или замкнута. Если напряжение меньше оптимального значения, элемент потерял часть своей емкости.

Без сварки можно визуально определить неисправный элемент. Конденсатор может просто лопнуть, иметь повреждения, нагар или вздутие на корпусе.

Как правильно использовать прибор

Если номинальное напряжение неизвестно, то можно действовать исходя из того, что оно составляет 10-12 В. Обычно применяют резисторы сопротивлением 5-10 КОм.

Для проверки детали, не выпаивая ее из схемы, в рабочих условиях можно подключить параллельно конденсатор с такими же параметрами. Если схема снова работает, значит, деталь вышла из строя и подлежит замене.

Вам будет интересно. Характеристики для выбора сварочного аппарата
Мостовая схема

Измерение емкости без распайки платы затруднительно и доступно только профессиональному специалисту. Прибор для проверки электролитических конденсаторов без выпайки можно использовать только с учетом схемы подключения конденсатора. Дело в том, что полученный результат будет существенно зависеть от способа соединения детали и в различных ситуациях может показывать трудно объяснимые результаты. Например, если параллельно ему подключить катушку, измерение емкости без выпайки покажет нулевое сопротивление.

Если конденсатор неисправен, его следует проверить одним из доступных способов. В случае неисправности вам придется заменить его, чтобы плата восстановила свою работоспособность.

Основные неисправности конденсаторов

Емкостные элементы играют важную роль в принципиальной схеме любого устройства. Его основная функция — загрузить в цепь определенное количество тока и импульсного разряда. К основным неисправностям конденсаторов относятся:

1. Обычный тест. Неисправность может быть связана с повышением рабочего напряжения. Ремонт требует не только замены элемента, но и определения причины высокого напряжения.
2. Внутренний разрыв. В случае поломки радиодеталь теряет свою работоспособность, так как два ее вывода изолированы. Поломка может произойти при падении устройства или некачественном креплении самого элемента.
3. Утечка. Эта проблема связана с потерей некоторой емкости. Чем ниже допустимая и оптимальная мощность, тем меньше размер нагрузки.

Полезные советы

Проверка конденсатора, особенно высоковольтного пускового, связана с некоторым риском.

Перед проверкой учтите:

1. Если электроприбор находится под напряжением или был кратковременно выключен, не прикасайтесь к печатной плате в районе конденсаторов. Устройство разрядится при прикосновении, и произойдет поражение электрическим током.
2. Нельзя разряжать высоковольтные конденсаторы металлическим инструментом. Может возникнуть искра, и неизолированная часть объекта будет поражена электрическим током.
3. Максимальное тестовое значение для современных мультиметров составляет 200 мкФ. Вы не можете искать большое значение.
4. Элементы с емкостью менее 0,25 мкФ можно проверить только на короткое замыкание.
5. При проверке полярных устройств важно определить полюсы элемента. Подключение тестера с обратной полярностью может привести к выходу из строя самого конденсатора.

При ремонте электроприборов любой мощности необходимо строго соблюдать меры безопасности. Любую радиодеталь можно проверить только при обесточенном устройстве.

Снижение напряжения пробоя конденсатора

Снижение максимально возможного напряжения называется обратимым пробоем. Тестером это определить невозможно. Но в схеме при работе на номинально допустимом значении напряжения элемент ведет себя так, как будто он пробит. В этом случае вы будете измеряться тестировщиком как рабочий.

Его можно определить, постепенно подавая напряжение от отдельного источника питания до значения, указанного на коробке. Для неисправного конденсатора отказ произойдет до этого значения. Электролит закипит и корпус начнет нагреваться.

Внимание! Если на отметке стоит значение «60В», то при плавной подаче напряжения на выводы от нуля до 50В элемент должен вести себя нормально. Разрыва быть не должно.

Измерение емкости конденсаторов заводскими измерительными приборами или самодельными приборами позволяет ремонтировать и настраивать электронные схемы. Выявление неисправного конденсатора путем измерения значений его физической емкости позволит сохранить работоспособность электронного устройства и сократить время, затрачиваемое на ремонт.