Tester kondenzátorů: typy zařízení a měřicí technika

Při opravách nebo radiotechnice se často musíte vypořádat s prvkem, jako je kondenzátor. Jeho hlavní charakteristikou je jeho kapacita. Vzhledem ke zvláštnostem zařízení a provozním režimům se selhání elektrolytů stává jednou z hlavních příčin poruch rádiového zařízení. Pro stanovení kapacity prvku se používají různá testovací zařízení. Lze je snadno zakoupit v obchodě, nebo si je můžete vyrobit sami.

Fyzikální definice kondenzátoru

Kondenzátor je elektrický prvek používaný k ukládání náboje nebo energie. Konstrukčně se radioelement skládá ze dvou desek z vodivého materiálu, mezi kterými je umístěna dielektrická vrstva. Vodivé desky se nazývají desky. Nejsou spojeny společným kontaktem, ale každý má svůj vlastní závěr.

Kondenzátory mají vícevrstvý vzhled, ve kterém se dielektrická vrstva střídá s vrstvami desek. Představují válec nebo rovnoběžnostěn se zaoblenými rohy. Hlavním parametrem elektrického prvku je kapacita, jejíž jednotkou je farad (F, F). Na obrázcích a v literatuře je rádiová složka označena latinským písmenem C. Za symbolem je uvedeno sériové číslo na schématu a hodnota jmenovité kapacity.

Protože jeden farad je poměrně velká hodnota, skutečné hodnoty kapacity kondenzátoru jsou mnohem nižší. Proto při nahrávání je obvyklé používat podmíněné zkratky:

• P - pikofarad (pF, pF);
• H - nanofarad (nF, nF);
• M - mikrofarad (mF, μF).

Princip činnosti

Princip činnosti rádiové součásti závisí na typu elektrické sítě. Při připojení na vývody desek stejnosměrného zdroje dopadají nosiče náboje na vodivé desky kondenzátoru, kde se hromadí. Současně se na svorkách desek objeví potenciálový rozdíl. Jeho hodnota se zvyšuje, dokud nedosáhne hodnoty rovné aktuálnímu zdroji. Jakmile se tato hodnota vyrovná, přestane se na deskách hromadit náboj a dojde k přerušení elektrického obvodu.

V AC síti je kondenzátor odpor. Jeho hodnota souvisí s frekvencí proudu: čím je vyšší, tím je odpor nižší a naopak. Když je radioelement vystaven proměnlivé síle proudu, hromadí se náboj. Postupem času se nabíjecí proud snižuje a úplně zmizí. Během tohoto procesu se na deskách zařízení koncentrují náboje různých znaků.

Dielektrikum mezi nimi jim brání v pohybu. V okamžiku změny půlvlny se kondenzátor vybije přes zátěž připojenou na jeho svorky. Vzniká výbojový proud, to znamená, že energie akumulovaná rádiovým prvkem začne proudit do elektrického obvodu.

Kondenzátory se používají téměř ve všech elektronických obvodech. Slouží jako filtrační prvky pro převod zvlněného proudu a odříznutí různých frekvencí. Navíc kompenzují jalový výkon.

Charakteristika a typy

Měření parametrů kondenzátorů je spojeno se zjišťováním hodnot jejich charakteristik. Mezi nimi je ale nejdůležitější kapacita, která se obvykle měří. Tato hodnota udává množství náboje, které může radioelement akumulovat. Ve fyzice se elektrická kapacita nazývá hodnota rovnající se poměru náboje na libovolné desce k rozdílu potenciálu mezi nimi.

V tomto případě závisí kapacita kondenzátoru na ploše desek prvku a tloušťce dielektrika. Rádiové zařízení se kromě kapacity vyznačuje také polaritou a hodnotou vnitřního odporu. Pomocí speciálních přístrojů lze tyto veličiny také měřit. Odpor zařízení ovlivňuje samovybíjení prvku. Kromě, Mezi hlavní vlastnosti kondenzátoru patří:

1. Odolnost proti úniku. Jedná se o vnitřní impedanci, přes kterou dochází k vybíjení kondenzátoru, který není připojen k vnějšímu obvodu.
2. Ekvivalentní indukčnost. Jedná se o parazitní charakteristiku, která ovlivňuje činnost prvku při vysokých frekvencích.
3. Ekvivalentní sériový odpor (ESR). Skládá se ze zobecněného odporu vodičů a desek, je reprezentován jako rezistor zapojený do série s kondenzátorem.

Kondenzátory jsou klasifikovány podle různých kritérií, ale především jsou rozděleny podle typu dielektrika. Může být plynný, kapalný a pevný. Nejčastěji se jako to používá sklo, slída, keramika, papír a syntetické fólie. Kromě, kondenzátory se liší svou schopností měnit hodnotu kapacity a mohou být:

1. Trvalý. Kondenzátory tohoto typu mají konstantní hodnotu kapacity.
2. Proměnné. Patří mezi ně radioprvky, jejichž kapacitu lze během provozu zařízení měnit. Ke změně dochází v důsledku změny teploty, elektrických parametrů obvodu a mechanických metod.
3. Konstrukce. Umožňují měnit kapacitu při nastavování zařízení, přičemž prvek by neměl být připojen ke zdroji energie.

V závislosti na účelu jsou také kondenzátory pro všeobecné a speciální účely. První typ zařízení je nízkonapěťový a druhý - impulsní, startovací atd. Ale bez ohledu na typ a účel je princip měření jejich parametrů identický.

Měřící nástroje

K měření parametrů kondenzátorů se používají jak specializovaná zařízení, tak i běžné použití. Podle typu se měřiče kapacity dělí na dva typy: digitální a analogové. Specializovaná zařízení dokážou měřit kapacitu prvku a jeho vnitřní odpor. Jednoduchý tester obvykle diagnostikuje pouze dielektrickou poruchu nebo velký únik. Pokud je navíc tester multifunkční (multimetr), pak umí měřit i kapacitu, ale většinou jeho mez měření nebývá vysoká.

Tedy jako zkoušečka kondenzátorů může být použito:

• ESR nebo RLC metr;
• multimetr;
• tester.

V tomto případě lze diagnostiku prvku se zařízením patřícím k prvnímu typu provést bez odpájení z obvodu. Je-li použit druhý nebo třetí typ, musí být od něj prvek nebo alespoň jeden jeho výstup odpojen.

Pomocí měřiče ESR

Měření ESR je velmi důležité při testování výkonu kondenzátoru. Faktem je, že téměř veškerá moderní technologie je pulzní a při své práci využívá vysoké frekvence. Pokud je ekvivalentní odpor kondenzátoru velký, uvolňuje se na něm energie a to způsobuje zahřívání rádiového prvku, což vede k jeho degradaci.

Strukturálně je specializovaný měřič kryt s displejem z tekutých krystalů. Jako zdroj energie je použita baterie KRONA. Zařízení má dva konektory různých barev, ke kterým se připojují sondy. Červená sonda je považována za pozitivní a černá - negativní. To se provádí proto, aby bylo možné správně měřit polární kondenzátory.

Před měřením odporu ESR musí být rádiová součástka vybitá, jinak může dojít k poruše zařízení. K tomu jsou vývody kondenzátoru krátkodobě uzavřeny odporem v řádu jednoho kiloohmu.

Přímé měření probíhá spojením svorek rádiové komponenty se sondami zařízení. V případě elektrolytického kondenzátoru je nutné dodržet polaritu, to znamená připojit plus na plus a mínus na mínus. Poté se zařízení zapne a po chvíli se na jeho obrazovce objeví výsledky měření odporu a kapacity prvku.

Je třeba poznamenat, že většina takových zařízení se vyrábí v Číně. Jejich činnost je založena na použití mikrokontroléru, jehož práce je řízena programem. Při měření regulátor porovnává signál, který prošel radiovým prvkem, s interním a na základě rozdílů podle složitého algoritmu vypisuje data. Přesnost měření takových zařízení proto závisí především na kvalitě komponentů použitých při jejich výrobě.

Při měření kapacity můžete využít i imitancemetr. Vypadá jako ESR metr, ale umí dodatečně měřit indukčnost. Jeho princip činnosti je založen na průchodu testovacího signálu měřeným prvkem a analýze získaných dat.

Kontrola multimetrem

Téměř všechny základní parametry lze měřit multimetrem, ale přesnost těchto výsledků bude nižší než při použití přístroje ESR. Měření multimetrem lze reprezentovat takto:

1. Pro zvýšení přesnosti výsledku je kondenzátor z obvodu odpařen.
2. Multimetr se přepne do režimu měření kapacity. Na přístrojové desce je tento režim označen symbolem - | (- nebo Cx.
3. Je vybrán nejvhodnější rozsah hodnot. Pokud nastanou potíže, nastaví se maximální možná hodnota.
4. Konektory testovacích vodičů se připojují ke konektorům COM a VΩmA.
5. Sondy se dotýkají nohou kondenzátoru. V případě potřeby dodržujte polaritu.
6. Multimetr dá signál prvku, změří na něm napětí a automaticky vypočítá kapacitu.

Pokud tester zobrazí OL nebo Overload, znamená to, že kapacita je příliš vysoká na to, aby ji bylo možné změřit multimetrem, nebo je kondenzátor rozbitý. Pokud je před získaným výsledkem několik nul, musí být limit měření snížen.

Aplikace Tester

Pokud nemáte po ruce multimetr, který dokáže změřit kapacitu, můžete provést měření pomocí improvizovaných prostředků. To vyžaduje rezistor, zdroj konstantního výstupního napájení a zařízení pro měření napětí. Je lepší zvážit techniku ​​měření na konkrétním příkladu.

Nechť existuje kondenzátor, jehož kapacita není známa. Abych ji poznal budete muset provést následující:

1. Tester měří napětí napájecího zdroje. Například tato hodnota byla 9 voltů.
2. Rezistor 1K je zapojen do série s měřeným kondenzátorem a tvoří RC síť.
3. Kondenzátor je zkratován a RC je připojen k napájení.
4. Multimetr měří napětí obvodu. Řekněme, že se nezměnil a zůstává rovný devíti voltům.
5. Vypočítá se hodnota, která je 95 % tohoto napětí. Pro náš případ je tato hodnota 8,55 V.
6. V další fázi se zapnou stopky a současně se odstraní zkrat z kondenzátoru.
7. Jakmile tester načte 8,55 V, stopky se zastaví. Nechte tento čas 60 sekund.
8. Pomocí vzorce 3 * t = 3 * R * C musíte vypočítat kapacitu. Pro uvažovaný příklad to bude: C = (60/3) / 1000 = 0,02 F nebo 20 000 μF.

Takový algoritmus měření nelze nazvat přesným, ale je docela schopný poskytnout obecnou představu o kapacitě rádiového prvku.

Schéma domácího zařízení

Pokud máte znalosti o radioamatérství, můžete si sestavit zařízení pro měření kapacity vlastníma rukama. Existuje mnoho řešení obvodů různé úrovně složitosti. Mnohé z nich jsou založeny na měření frekvence a periody impulsů v obvodu s měřeným kondenzátorem. Takové obvody jsou složité, takže je snazší použít měření založená na výpočtu reaktance, když jsou vysílány impulsy s pevnou frekvencí.

Obvod takového zařízení je založen na multivibrátoru, jehož pracovní frekvence je určena kapacitou a odporem rezistoru, připojené na svorky D1.1 a D1.2. Přepínač S1 slouží k nastavení rozsahu měření, tedy ke změně frekvence. Z výstupu multivibrátoru jsou impulsy přiváděny do výkonového zesilovače a následně do voltmetru.

Přístroj je kalibrován na každém limitu pomocí referenčního kondenzátoru. Citlivost se nastavuje rezistorem R6.