Логотип

Самодельные измерительные приборы

материалы в категории

Прибор для проверки электролитических конденсаторов

прибор для проверки конденсаторовОчередная схема посвященная вопросу как проверить конденсатор.
Приборов, выпускаемых современной промышленностью множество и многие мультиметры уже давно снабжены такой функцией, но вот только не все легко и просто...

Основная проблема в электролитических конденсаторах это так называемое Эквивалентное Последовательное Сопротивление (ЭПС сокращенно или ESR если по- буржуйски).Вот его-то как раз мультиметры измерять-то и не умеют, и этот параметр остается "скрытой угрозой" для радиоаппаратуры.

Мы сейчас не будем вдаваться в подробности что такое ESR (ЭПС), если кому интересно, то можете почитать вот эту статейку, в которой, кстати, так-же схема прибора для измерения ESR имеется...

Описание прибора для проверки конденсаторов

 Прибор, который можно собрать из набора (здесь не зря сказано что именно набор, потому что его даже можно купить у нашего партнера в интернет-магазине DESSY) , работает на принципе тестирования
 конденсатора переменным током фиксированной величины. В этом случае падение напряжения на конденсаторе прямо пропорционально модулю его комплексного сопротивления. Такой прибор реагирует не только на увеличенное внутреннее сопротивление, но и на потерю конденсатором емкости.
Функционально прибор состоит из трех основных узлов: генератора прямоугольных импульсов, прецизионного преобразователя переменного напряжения в постоянное напряжение и блока индикации 

прибор для проверки конденсаторов схема

Генератор прямоугольных импульсов выполнен на логической интегральной схеме DA1. состоящей из шести логических элементов НЕ. Преобразователь переменного напряжения в постоянное напряжение выполнен на специализированной интегральной микросхеме DA2. Микросхема имеет широкий диапазон линейного преобразования переменного в постоянное напряжение (40 дБ). Блок индикации выполнен на микросхеме специализированного усилителя индикации DA3.
В приборе использован аналоговый индикатор на 10 светодиодах с логарифмической шкалой. Шкала измерителя нелинейная. Она сжата в области больших сопротивлений и растянута в области малых сопротивлений. Такая шкала удобна для считывания показаний и обеспечивает наглядный отсчет в широком диапазоне измерений. Для дополнительного расширения диапазона измерений в прибор введен переключатель диапазонов.

Другая особенность прибора — это использование четырехпроводной схемы подключения измерительных щупов. При такой схеме к измеряемому конденсатору двумя проводами подводится сигнал от генератора, а двумя другими проводами к тому же конденсатору подключается измерительная цепь. Между собой эти две пары проводов соединяются только на конденсаторе. При такой схеме подключения сопротивление соединительных проводов не влияет на результаты изменений, что позволило надежно регистрировать сопротивления порядка 0,05 Ом.

Технические характеристики

Напряжение питания [В]................................................................6 (4 элемента AAA)

Ток потребления, не более [мА].................................................... 100

Щиапазон измерения малых сопротивлений [Ом]...........................0.1—3

Диапазон измерения больших сопротивлений [Ом]........................1.0—30

Индикация....................................................................................10 светодиодов

Формат индикации.......................................«светящийся столб»/«бегущая точка»

Габаритные размеры корпуса [мм]................................................120x70x20

Принцип действия прибора для проверки конденсаторов

Внешний вид прибора показан на рисунке вверху страницы

 Принцип действия прибора заключается в следующем. На делитель напряжения, образованный образцовым резистором и проверяемым конденсатором, подается переменное напряжение с генератора прямоугольных импульсов. Конденсатор включен в нижнее плечо делителя. С выхода делителя переменное напряжение пропорциональное ESR измеряемого конденсатора поступает на вход преобразователя переменного напряжения в постоянное напряжение. С выхода преобразователя постоянное напряжение поступает на блок индикации, который преобразует поступившее на его вход постоянное напряжение в соответствующее ему количество светящихся светодиодов. Таким образом, измеряемое значение ESR в приборе преобразуется в количество «горящих» светодиодов.

Рассмотрим электрическую схему устройства. На микросхеме DA1 (HEF4049BP) выполнен генератор прямоугольных импульсов, частота которого определяется элементами времязадающей цепи Rl, C1 (- 80 кГц). С выхода генератора (выводы 2, 4, 6, 11, 15 DA1) прямоугольные импульсы поступают на конденсатор СЗ и далее на делитель напряжения, образованный резистором R3/R2 и испытуемым конденсатором С. Переключатель SW1 позволяет в качестве верхнего плеча делителя выбрать резистор R3 или R2. Так как значения измеряемых сопротивлений много меньше номиналов токоограничивающих резисторов, можно считать, что конденсатор тестируется фиксированным током. Напряжение на конденсаторе будет определяться его емкостным сопротивлением и ESR, то есть будет прямо пропорционально его комплексному сопротивлению.

Переменное напряжение с испытуемого конденсатора через конденсатор С4 поступает на вход (вывод 5 DA2) микросхемы преобразователя КР157ДА1. Микросхема представляет собой сдвоенный линейный детектор с динамическим диапазоном более 50 дБ. Здесь эта микросхема использована в нестандартном включении. Одна ее половина включена в режиме линейного усилителя переменного тока с коэффициентом усиления около 10, а другая в режиме линейного детектора. Такое включение позволило увеличить чувствительность прибора без увеличения постоянного смещения на выходе детектора. Микросхема с высокой точностью преобразует переменное напряжение на ее входе в пропорциональное ему постоянное напряжение на ее выходе. Поскольку входное напряжение, снимаемое с конденсатора С, пропорционально измеряемому значению ESR, напряжение на выходе преобразователя будет также пропорционально ESR.

С выхода преобразователя (вывод 12 DA2), постоянное напряжение поступает на сглаживающий фильтр R9, С7 и далее на вход логарифмического индикатора на микросхеме LM3915 (вывод 5 DA3). Значения сигнала с шагом 3 дБ отображаются линейкой из 10 светодиодов. Использование логарифмического индикатора позволило обеспечить широкий диапазон измеряемых значений при относительно небольшом числе светодиодов индикации. Особенностью включения микросхемы является то, что опорное напряжение на вывод 6 микросхемы подается не от внутреннего стабилизатора, а с делителя R10, R12, подключенного непосредственно к шине питания. При таком включении при снижении напряжения питания повышается чувствительность индикатора. Одновременно при этом снижается выходное напряжение генератора на микросхеме DA1. Оба эти эффекта компенсируют друг друга, и поэтому удается обеспечить правильные показания прибора при изменении напряжения питания без использования дополнительных стабилизаторов. Яркость свечения светодиодов индикатора задается резистором R11. Итак, микросхема DA3 преобразовала входное постоянное напряжение в соответствующее количество светящихся светодиодов, подключенных к ее выходам. Суммарный потребляемый прибором ток определяется главным образом током «потребления светодиодов индикации. На плате предусмотрена съемная перемычка J1, определяющая режим работы индикатора. При установленной перемычке индикатор работает в режиме «светящийся столб», а при снятой — в более экономичном режиме «бегущая точка», при котором снижается ток потребления прибора. Последний режим будет полезен при питании прибора от батарей.

Диоды D1 и D2 предназначены для защиты прибора при подключении его к неразряженным конденсаторам. С той же целью рекомендуется использовать конденсаторы СЗ и С4 на рабочее напряжение не менее 250 В.

Печатная плата прибора

 Перечень элементов          

 Позиция

 Характеристика

 Наименование и/или примечание

 Кол.

 DA1

 HEF4049BP

 Микросхема

 1

 DA2

 К157ДА1

 Микросхема

 1

 DA3

 LM3915

 Микросхема

 1

 D1, D2

 1N4148

 Диод

 2

 HL1...HL6

 LED 0 3 мм

 Светодиод зеленого свечения

 6

 HL7...HL8

 LED 0 3 мм

 Светодиод желтого свечения

 2

 HL9...HL10

 LED 0 3 мм

 Светодиод красного свечения

 2

 SW1, SW2

 

 Переключатель SS-8

 2

 R1

 20кОм

 Красный, черный, оранжевый*

 

 R2

 2кОм

 Красный, черный, красный*

 

 R3

 110 Ом

 Коричневый, коричневый, коричневый*

 

 R4, R7, R8

 10 кОм

 Коричневый, черный, оранжевый*

 3

 R5

 5.6 кОм

 Зеленый, голубой, красный*

 

 R6

 56 кОм

 Зеленый, голубой, оранжевый*

 

 R9

 30 кОм

 Оранжевый, черный, оранжевый*

 

 R10

 4.7 кОм

 Желтый, фиолетовый, красный*

 

 R11

 1.2 кОм

 Коричневый, красный, красный*

 

 R12

 3 кОм

 Оранжевый, черный, красный*

 

 С1

 330 пФ

 331 — маркировка

 

 С2, СЗ, С4, С6, С7

 0.22 мкФ

 224 — маркировка

 

 С5

 10 мкФ, 16...50 В

   

 С8

 100 мкФ, 10...50 В

   

 J1

 PLS-40

 Штыревой разъем 2-контактный

 

 J1

 

 Съемная перемычка «джампер»

 

 1.5 Ом

 Эталонный резистор (коричневый, зеленый, золотистый*)   Возможна замена на резистор 2 Ом (красный, черный, золотистый*)

 1

 

 «Крокодил»

 Зажим с изолятором

 2

 

 МГТФ-0,12

 Провод

  1 м

   

 Отсек для элементов питания 4хААА

 1

BOX-G080

120x70x20 мм

 Корпус

 1

А8032

63x63 мм

 Печатная плата

 1

 

Сборка прибора

•  срежьте у печатной платы два угла по пунктирным линиям;

•  временно установите печатную плату в корпус и, используя ее как трафарет, просверлите для светодиодов 10 отверстий 03 мм;

•  извлеките печатную плату из корпуса и смонтируйте на ней все радиодетали, за исключением светодиодов. Конденсаторы С5 и С8 установите горизонтально (Рис. 5а);

•  впаяйте провода щупов в контактные отверстия 1, 2 и 3, 4. Перевейте между собой с шагом 5...8 мм провода, подходящие к контактам 1 и 3. Подпаяйте к зажимам типа «крокодил» провода, подходящие к контактам 1,3 и 2, 4. Провода должны соединяться между собой непосредственно на зажимах;

•  припаяйте  светодиоды  согласно Рис. 5б;

•  подпаяйте кассету питания;

•  приклейте на двусторонний скотч кассету с батареями (может потребоваться удаление неиспользуемых стоек в корпусе);

•  проверьте правильность монтажа;

•  закрепите шнур питания, как показано на Рис. 4, сделайте в корпусе отверстия для переключателей и проводов щупов и соберите корпус.

 

 Правильно собранный прибор, как правило, настройки не требует. После окончания сборки можно включить питание и проверить работоспособность прибора при помощи низкоомного безиндуктивного резистора 1.5 Ом. При подключении такого резистора к щупам прибора, он должен показывать правильное значение номинала. При необходимости чувствительность прибора на шкале «xl» можно подстроить, изменяя номинал резистора R2, а на шкале «х10» — изменяя номинал резистора R3.

Калибровочная шкала прибора приведена в Табл. 2. Эти данные отражают также соответствие числа горящих светодиодов величине ESR испытуемого конденсатора.

 

Таблица 2. Калибровочная шкала прибора

Порядковый номер светодиода
Сопротивление, Ом
1:10
1:1
HL1
0,1
1,3
HL2
0,2
1,9
HL3
0,3
2,7
HL4
0,4
3,8
HL5
0,5
5,3
HL6
0,8
7,5
HL7
1,1
10,6
HL8
1,5
15
HL9
2,1
21,2
HL10
3
30

 

 Пользоваться прибором еще проще, чем собрать его из набора. Для проведения измерений надо подсоединить измерительные щупы прибора к выводам проверяемого конденсатора. Если нажать кнопку SW2, то по количеству загоревшихся светодиодов, пользуясь наклейкой на Лицевой панели корпуса, можно определить ESR испытуемого конденсатора (Табл. 2). В Табл. 3 для справки даны максимально допустимые значения ESR для новых электролитических конденсаторов.

 

Таблица 3. Максимально допустимые значения ESR для новых электролитических конденсаторов в зависимости от их номинала и рабочего напряжения

 Номинал,
 мкФ
Напряжение,В
10
16
25
35
63
100
250
 1 мкФ
 
 
 
14
16
18
20
 2,2 мкФ
 
 
6
8
10
10
10
 4,7 мкФ
 
 
15
7,5
4,2
2,3
5
 10 мкФ
 
8
5,3
3,2
2,4
3,0
2,5
 22 мкФ
5,4
3,6
2,1
1,5
1,5
1,5
1
 47 мкФ
2,2
1,6
1,2
0,68
0,56
0,7
0,8
 100 мкФ
1,2
0,7
0,32
0,32
0,3
0,15
0,8
 220 мкФ
0,6
0,33
0,23
0,17
0,16
0,09
0,5
 470 мкФ
0,24
0,18
0,12
0,09
0,09
0,05
0,3
 1000 мкФ
0,12
0,09
0,08
0,07
0,05
0,05
 
 4700 мкФ
0,23
0,2
0,12
0,08
0,04
 
 
 10000 мкФ
0,12
0,08
0,06
0,04
 
 
 

 

Внимание!

 При работе с прибором ремонтируемое устройство должно быть выключено из сети и конденсаторы в нем разряжены!

Примечание:
Источники: книга "Собери Сам" вып. 55 2003г, и сайт radio-hobby.org

Почта сайта