Kondensatortester: Gerätetypen und Messtechnik

Bei Reparaturen oder Funktechnik hat man es oft mit einem Element wie einem Kondensator zu tun. Sein Hauptmerkmal ist seine Kapazität. Aufgrund der Besonderheiten des Geräts und der Betriebsarten wird der Ausfall von Elektrolyten zu einer der Hauptursachen für Fehlfunktionen von Funkgeräten. Um die Kapazität eines Elements zu bestimmen, werden unterschiedliche Prüfgeräte verwendet. Sie sind einfach im Laden zu kaufen oder Sie können sie selbst herstellen.

Physikalische Definition eines Kondensators

Ein Kondensator ist ein elektrisches Element, das zum Speichern von Ladung oder Energie verwendet wird. Strukturell besteht ein Radioelement aus zwei Platten aus einem leitfähigen Material, zwischen denen sich eine dielektrische Schicht befindet. Leitfähige Platten werden Platten genannt. Sie sind nicht durch einen gemeinsamen Kontakt verbunden, aber jeder hat seine eigene Schlussfolgerung.

Kondensatoren haben ein mehrschichtiges Aussehen, bei dem sich die dielektrische Schicht mit den Schichten der Platten abwechselt. Sie stellen einen Zylinder oder ein Parallelepiped mit abgerundeten Ecken dar. Der Hauptparameter eines elektrischen Elements ist die Kapazität, deren Einheit Farad (F, F) ist. In den Diagrammen und in der Literatur wird die Funkkomponente mit dem lateinischen Buchstaben C gekennzeichnet. Nach dem Symbol werden die Seriennummer auf dem Diagramm und der Wert der Nennkapazität angezeigt.

Da ein Farad ein ziemlich großer Wert ist, sind die tatsächlichen Werte der Kapazität des Kondensators viel niedriger. Daher beim Schreiben Es ist üblich, bedingte Abkürzungen zu verwenden:

• P – Picofarad (pF, pF);
• H – Nanofarad (nF, nF);
• M - Mikrofarad (mF, μF).

Arbeitsprinzip

Das Funktionsprinzip einer Funkkomponente hängt von der Art des elektrischen Netzes ab. Beim Anschluss an die Anschlüsse der Platten einer Gleichstromquelle fallen Ladungsträger auf die leitfähigen Platten des Kondensators, wo sie sich ansammeln. Gleichzeitig tritt an den Anschlüssen der Platten eine Potentialdifferenz auf. Sein Wert erhöht sich, bis er einen Wert gleich der Stromquelle erreicht. Sobald dieser Wert ausgeglichen ist, sammelt sich die Ladung auf den Platten nicht mehr an und der Stromkreis wird unterbrochen.

In einem Wechselstromnetz ist ein Kondensator ein Widerstand. Sein Wert hängt von der Frequenz des Stroms ab: Je höher er ist, desto geringer ist der Widerstand und umgekehrt. Wenn ein Radioelement einer variablen Stromstärke ausgesetzt wird, sammelt sich eine Ladung an. Mit der Zeit nimmt der Ladestrom ab und verschwindet vollständig. Dabei konzentrieren sich Ladungen unterschiedlicher Vorzeichen auf den Platten des Gerätes.

Ein Dielektrikum zwischen ihnen verhindert, dass sie sich bewegen. Im Moment der Halbwellenänderung wird der Kondensator über die an seinen Klemmen angeschlossene Last entladen. Es entsteht ein Entladestrom, d. h. die vom Funkelement angesammelte Energie beginnt in den Stromkreis einzudringen.

Kondensatoren werden in fast allen elektronischen Schaltungen verwendet. Sie dienen als Filterelemente zur Wandlung des Ripplestroms und zum Abschneiden verschiedener Frequenzen. Außerdem kompensieren sie Blindleistung.

Eigenschaften und Typen

Messungen der Parameter von Kondensatoren sind mit der Ermittlung der Werte ihrer Eigenschaften verbunden. Am wichtigsten ist jedoch die Kapazität, die normalerweise gemessen wird. Dieser Wert gibt die Ladungsmenge an, die ein Radioelement ansammeln kann. In der Physik wird die elektrische Kapazität als ein Wert bezeichnet, der dem Verhältnis der Ladung auf einer Platte zur Potenzialdifferenz zwischen ihnen entspricht.

In diesem Fall hängt die Kapazität des Kondensators von der Fläche der Elementplatten und der Dicke des Dielektrikums ab. Neben der Kapazität zeichnet sich das Funkgerät auch durch die Polarität und den Wert des Innenwiderstands aus. Mit speziellen Instrumenten können auch diese Größen gemessen werden. Der Widerstand des Gerätes beeinflusst die Selbstentladung des Elements. Neben, Zu den Hauptmerkmalen eines Kondensators gehören:

1. Leckagebeständigkeit. Dies ist die interne Impedanz, über die die Entladung eines Kondensators erfolgt, der nicht mit einem externen Stromkreis verbunden ist.
2. Äquivalente Induktivität. Dies ist eine parasitäre Eigenschaft, die den Betrieb des Elements bei hohen Frequenzen beeinflusst.
3. Äquivalenter Serienwiderstand (ESR). Es besteht aus einem verallgemeinerten Widerstand von Leitungen und Platten, er wird als Widerstand in Reihe mit einem Kondensator dargestellt.

Kondensatoren werden nach verschiedenen Kriterien klassifiziert, aber zunächst nach der Art des Dielektrikums unterteilt. Es kann gasförmig, flüssig und fest sein. Am häufigsten werden dabei Glas, Glimmer, Keramik, Papier und synthetische Folien verwendet. Außerdem, Kondensatoren unterscheiden sich in ihrer Fähigkeit, den Wert der Kapazität zu ändern und können sein:

1. Dauerhaft. Kondensatoren dieses Typs haben einen konstanten Kapazitätswert.
2. Variablen. Dazu gehören Funkelemente, deren Kapazität während des Betriebs des Gerätes verändert werden kann. Die Änderung erfolgt aufgrund einer Temperaturänderung, elektrischer Parameter der Schaltung und mechanischer Methoden.
3. Konstruktion. Sie ermöglichen es Ihnen, die Kapazität beim Aufstellen des Geräts zu ändern, während das Element nicht an eine Stromquelle angeschlossen sein sollte.

Außerdem haben Kondensatoren je nach Verwendungszweck allgemeine und spezielle Zwecke. Die erste Art von Geräten ist Niederspannung und die zweite - Impuls, Start usw. Aber unabhängig von Art und Zweck ist das Prinzip der Messung ihrer Parameter identisch.

Messgeräte

Um die Parameter von Kondensatoren zu messen, werden sowohl spezialisierte Geräte als auch der allgemeine Gebrauch verwendet. Kapazitätsmesser werden nach ihrem Typ in zwei Typen unterteilt: digital und analog. Spezialisierte Geräte können die Kapazität eines Elements und seinen Innenwiderstand messen. Ein einfacher Tester diagnostiziert normalerweise nur einen dielektrischen Durchschlag oder ein großes Leck. Wenn der Tester außerdem multifunktional (Multimeter) ist, kann er auch die Kapazität messen, aber normalerweise ist seine Messgrenze nicht hoch.

Also als Kondensatortester kann verwendet werden:

• ESR- oder RLC-Meter;
• Multimeter;
• Tester.

In diesem Fall kann die Diagnose eines Elements mit einem Gerät des ersten Typs durchgeführt werden, ohne aus dem Stromkreis auszulöten. Wird der zweite oder dritte Typ verwendet, muss das Element oder mindestens einer seiner Ausgänge davon getrennt werden.

Verwenden eines ESR-Messgeräts

Die Messung des ESR ist sehr wichtig, wenn Sie einen Kondensator auf Leistung testen. Tatsache ist, dass fast alle moderne Technologie gepulst ist und hohe Frequenzen bei ihrer Arbeit verwendet. Wenn der äquivalente Widerstand des Kondensators groß ist, wird Strom an ihm freigesetzt, was zu einer Erwärmung des Funkelements führt, was zu seiner Verschlechterung führt.

Strukturell ist das spezialisierte Messgerät ein Gehäuse mit einer Flüssigkristallanzeige. Als Energiequelle dient eine KRONA-Batterie. Das Gerät verfügt über zwei verschiedenfarbige Anschlüsse, an die die Sonden angeschlossen werden. Eine rote Sonde gilt als positiv und eine schwarze als negativ. Dies geschieht, um polare Kondensatoren richtig messen zu können.

Vor der Messung des ESR-Widerstands muss die Funkkomponente entladen werden, sonst kann das Gerät ausfallen. Dazu werden die Kondensatorleitungen kurzzeitig mit einem Widerstand in der Größenordnung von einem Kiloohm geschlossen.

Die direkte Messung erfolgt durch Verbinden der Klemmen der Funkkomponente mit den Fühlern des Gerätes. Bei einem Elektrolytkondensator ist auf die Polarität zu achten, also Plus mit Plus und Minus mit Minus zu verbinden. Danach schaltet sich das Gerät ein und nach einer Weile erscheinen die Ergebnisse der Messung des Widerstands und der Kapazität des Elements auf seinem Bildschirm.

Es sei darauf hingewiesen, dass der Großteil dieser Geräte in China hergestellt wird. Ihre Wirkung basiert auf der Verwendung eines Mikrocontrollers, dessen Arbeit vom Programm gesteuert wird. Bei der Messung vergleicht der Controller das durch das Funkelement gegangene Signal mit dem internen und gibt anhand der Unterschiede nach einem komplexen Algorithmus Daten aus. Daher hängt die Messgenauigkeit solcher Geräte hauptsächlich von der Qualität der bei ihrer Herstellung verwendeten Komponenten ab.

Zur Kapazitätsmessung können Sie auch ein Immittanzmesser verwenden. Es sieht aus wie ein ESR-Meter, kann aber zusätzlich die Induktivität messen. Das Funktionsprinzip basiert auf dem Durchgang des Testsignals durch das Messelement und der Analyse der erhaltenen Daten.

Überprüfung mit einem Multimeter

Fast alle grundlegenden Parameter können mit einem Multimeter gemessen werden, aber die Genauigkeit dieser Ergebnisse ist geringer als bei Verwendung eines ESR-Instruments. Messen mit einem Multimeter lässt sich wie folgt darstellen:

1. Um die Genauigkeit des Ergebnisses zu erhöhen, wird der Kondensator aus der Schaltung verdampft.
2. Das Multimeter wechselt in den Kapazitätsmessmodus. Auf der Instrumententafel wird dieser Modus durch das Symbol - | (- oder Cx.
3. Der am besten geeignete Wertebereich wird ausgewählt. Bei Schwierigkeiten wird der maximal mögliche Wert eingestellt.
4. Die Prüfleitungsstecker werden an den COM- und VΩmA-Anschlüssen angeschlossen.
5. Die Sonden berühren die Schenkel des Kondensators. Beachten Sie ggf. die Polarität.
6. Das Multimeter gibt dem Element ein Signal, misst die Spannung daran und berechnet automatisch die Kapazität.

Wenn der Tester OL oder Overload anzeigt, bedeutet dies, dass die Kapazität zu hoch ist, um mit einem Multimeter gemessen zu werden, oder der Kondensator defekt ist. Bei mehreren Nullen vor dem erhaltenen Ergebnis muss die Messgrenze abgesenkt werden.

Tester-Anwendung

Wenn Sie kein Multimeter zur Hand haben, das die Kapazität messen kann, können Sie mit improvisierten Mitteln messen. Dies erfordert einen Widerstand, eine konstante Ausgangsstromversorgung und ein Spannungsmessgerät. Es ist besser, die Messtechnik an einem konkreten Beispiel zu betrachten.

Es gebe einen Kondensator, dessen Kapazität unbekannt ist. Um sie zu kennen Sie müssen Folgendes tun:

1. Der Tester misst die Spannung des Netzteils. Dieser Wert betrug beispielsweise 9 Volt.
2. Ein 1K-Widerstand wird in Reihe mit dem zu messenden Kondensator geschaltet, um ein RC-Netzwerk zu bilden.
3. Der Kondensator ist kurzgeschlossen und der RC mit der Stromversorgung verbunden.
4. Ein Multimeter misst die Spannung der Schaltung. Nehmen wir an, es hat sich nicht geändert und bleibt gleich neun Volt.
5. Es wird ein Wert berechnet, der 95 % dieser Spannung beträgt. In unserem Fall beträgt dieser Wert 8,55 V.
6. Im nächsten Schritt wird die Stoppuhr eingeschaltet und gleichzeitig der Kurzschluss aus dem Kondensator entfernt.
7. Sobald der Tester 8,55 V anzeigt, stoppt die Stoppuhr. Lassen Sie diese Zeit 60 Sekunden betragen.
8. Mit der Formel 3 * t = 3 * R * C müssen Sie die Kapazität berechnen. Für das betrachtete Beispiel lautet sie: C = (60/3) / 1000 = 0,02 F oder 20.000 µF.

Ein solcher Messalgorithmus kann nicht als genau bezeichnet werden, ist aber durchaus in der Lage, eine allgemeine Vorstellung von der Kapazität eines Funkelements zu geben.

Diagramm eines selbstgebauten Geräts

Wenn Sie Kenntnisse im Funkamateurismus haben, können Sie ein Gerät zur Messung der Kapazität mit Ihren eigenen Händen zusammenbauen. Es gibt viele Schaltungslösungen unterschiedlicher Komplexität. Viele von ihnen basieren auf der Messung der Frequenz und Periode von Impulsen in einer Schaltung mit einem gemessenen Kondensator. Solche Schaltungen sind komplex, daher ist es einfacher, Messungen zu verwenden, die auf der Berechnung der Reaktanz mit einem Impuls mit fester Frequenz basieren.

Die Schaltung eines solchen Geräts basiert auf einem Multivibrator, dessen Betriebsfrequenz durch die Kapazität und den Widerstand des Widerstands bestimmt wird. an Klemmen D1.1 und D1.2 angeschlossen. Mit dem Schalter S1 wird der Messbereich eingestellt, d.h. ändern Frequenz. Vom Ausgang des Multivibrators werden die Impulse dem Leistungsverstärker und dann dem Voltmeter zugeführt.

Das Instrument wird an jedem Grenzwert unter Verwendung eines Referenzkondensators kalibriert. Die Empfindlichkeit wird durch den Widerstand R6 eingestellt.