Varistor prüfen: Fehler mit Multimeter finden

Die Reparatur und Diagnose von Fehlfunktionen elektronischer Geräte erfolgt durch Auffinden ausgefallener Elemente und deren anschließenden Austausch. Es ist oft nicht möglich, visuell festzustellen, welche Funkkomponente defekt ist, daher werden Messgeräte - Tester verwendet, um Ausfälle zu erkennen. Mit ihrer Hilfe ist die Überprüfung des Varistors in der Regel nicht schwierig.

Zweck und Eigenschaften

Ein Varistor ist ein elektronisches Gerät mit zwei Kontakten und einer nichtlinearen symmetrischen Strom-Spannungs-Kennlinie. Der Begriff „Varistor“ kommt von den lateinischen Wörtern variabel – „veränderbar“ und resisto ist "Widerstand". Im Kern handelt es sich um einen Halbleiterwiderstand, der seinen Widerstand in Abhängigkeit von der an seinen Anschlüssen anliegenden Spannung ändern kann.

Widerstände dieser Art werden durch Sintern eines Halbleiters und eines Bindematerials bei einer hohen Temperatur hergestellt. Als Halbleiter wird pulverisiertes Siliziumkarbid oder Zinkoxid und als Bindemittel Glas, Lack und Harz verwendet. Das nach dem Sintern erhaltene Element wird einer Metallisierung unter weiterer Bildung von Zuleitungen unterzogen. Die Geräte sind konstruktionsbedingt in Form einer Scheibe, einer Tablette, eines Zylinders oder einer filmartigen Form hergestellt.

Mit der Eigenschaft, seinen Widerstand bei Auftreten einer bestimmten Spannung an seinen Anschlüssen stark zu verringern, wird ein Varistor in elektronischen Schaltungen als Schutzelement verwendet. Wenn ein Spannungsstoß einer bestimmten Größe auftritt, reduziert das Halbleiterbauelement sofort seinen internen Widerstand bis zu mehreren zehn Ohm, wodurch der Stromkreis praktisch kurzgeschlossen wird, wodurch verhindert wird, dass der Impuls die restlichen Elemente beschädigt Schemata. Daher ist ein wichtiger Parameter des Varistors der Spannungswert, bei dem der Durchbruch des Geräts auftritt.

Das Funktionsprinzip des Elements impliziert seine Parallelschaltung zum Stromkreis. Nachdem er ausgelöst und die Spannung am Eingang reduziert wurde, erholt er sich selbst auf seinen ursprünglichen Wert. Aufgrund der geringen Trägheit geschieht dies sofort.

Hauptparameter

Bevor Sie den Varistor auf Gebrauchstauglichkeit überprüfen, müssen Sie nicht nur das Funktionsprinzip verstehen, sondern auch wissen, welche Eigenschaften er besitzt. Wie jedes elektronische Element weist ein Varistor eine Reihe von Eigenschaften auf, die es ihm ermöglichen, in verschiedenen Schaltungen verwendet zu werden. Der Hauptparameter ist die Strom-Spannungs-Kennlinie (CVC). Es zeigt deutlich, wie sich der Strom bei einem bestimmten Spannungswert ändert. Wenn Sie die I - V-Charakteristik untersuchen, können Sie sehen, dass der Varistor mit einer symmetrischen bidirektionalen Charakteristik sowohl in der Vorwärts- als auch in der Rückwärtszone der Sinuskurve arbeitet und einer Zenerdiode ähnelt.

Neben der I - V-Kennlinie werden bei der Studie des Varistors folgende Kennlinien festgestellt:

• Um ist die höchstzulässige Betriebsspannung für einen variablen oder konstanten Strom.
• P ist die Leistung, die ein Element an sich selbst abgeben kann, ohne seine Parameter zu verschlechtern.
• W ist die zulässige Energie in Joule, die ein Radioelement absorbieren kann, wenn es einem einzelnen Puls ausgesetzt wird.
• Ipp - der höchste Wert des Impulsstroms, für den die Impulsform bestimmt wird.
• Co ist die Kapazität, deren Wert am Varistor im Normalzustand gemessen wird.

In der Praxis wird jedoch hauptsächlich dem Parameter Um besondere Aufmerksamkeit geschenkt. Diese Kennlinie zeigt den Spannungspegel, bei dem die Zelle zusammenbricht und Strom zu fließen beginnt.

Gerätetypen

Die Vielfalt der Varistoren ist darauf zurückzuführen, dass die Hersteller in erster Linie nach Leistungssteigerung streben. Daher werden SMD-Technologien der Leadless-Montage verwendet, die es ermöglichen, kurze Reaktionszeiten bei einem Sprung der Eingangsspannung zu erreichen. Die typische Reaktionszeit von Elementen mit Anschlüssen liegt im Bereich von 15-25 Nanosekunden und SMD - 0,5 Nanosekunden.

Es gibt eine Klasse von Niederspannungsvaristoren und Hochspannungsvaristoren. Die ersten werden mit einer Betriebsspannung von bis zu zweihundert Volt und einer Stromstärke von bis zu einem Ampere hergestellt. Letztere haben eine Betriebsspannung von bis zu zwanzig Kilovolt. Als Schutz vor Überspannungen im Hausnetz werden leistungsschwache Elemente eingesetzt, in Umspannwerken und in Gewitterschutzanlagen leistungsstarke Elemente.

Elementmarkierung

Unabhängig vom Hersteller gibt es einen Standard für die Kennzeichnung von Varistoren. Es ist üblich, das Element selbst mit einem alphanumerischen Code zu versehen, in dem die Hauptparameter verschlüsselt sind. Für einen Festplattentyp sieht diese Bezeichnung beispielsweise wie S6K210 aus, wobei:

• S - Material, aus dem der Varistor besteht;
• 6 - Durchmesser des Elementkörpers, angegeben in Millimetern;
• K - Abweichungstoleranzwert;
• 210 ist der Wert der Betriebsspannung, ausgedrückt in Volt.

Für den planaren Typ wird die gleiche Kennzeichnung verwendet, nur die ersten Buchstaben sind CN und geben die Art des Produkts an.

In den Diagrammen wird das Radioelement grafisch als durchgestrichenes Rechteck dargestellt. Auf dem durchgestrichenen Stab wird ein Regal hergestellt, über dem der Buchstabe U platziert wird. Das Element ist in den Diagrammen mit lateinischen Buchstaben RU signiert.

Multimeter-Testmethoden

Um einen Varistor zu überprüfen, ist es jedoch wie bei jedem anderen Funkelement am einfachsten, speziell dafür ausgelegte Geräte zu verwenden. Als solche Geräte werden Multimeter verwendet. Der mit ihnen messbare Hauptparameter ist der Innenwiderstand des Elements. Bevor Sie jedoch direkt mit der Überprüfung des Varistors beginnen, sollten Sie sich vorbereiten.

Zusätzlich zu einem Multimeter benötigen Sie:

• Lötkolben;
• Lot;
• Fluss;
• Datenblatt.

Die Widerstandsmessung eines Elements kann durchgeführt werden, ohne es von der Schaltung abzulöten, aber um zuverlässige Daten zu erhalten, sollte mindestens einer seiner Ausgänge von der Platine getrennt werden. Alle Vorbereitungen beruhen darauf, dass das Halbleiterelement zunächst visuell auf das Fehlen von: Rissen, Schwärzen, Rissen untersucht wird. Ist ein Berstfall sofort sichtbar, kann die Prüfung nicht mehr durchgeführt werden. Ein solcher Varistor ist eindeutig defekt.

Ein Lötkolben, Flussmittel und Lot werden benötigt, um einen der Anschlüsse des Elements abzulöten oder sogar ganz zu entfernen und nach Überprüfung ggf. wieder zu verlöten. Das Datenblatt eines Artikels ist ein offizielles Dokument des Herstellers. Es enthält alle wesentlichen Daten und Merkmale.

Das Datenblatt dient dazu, den Betriebswiderstand der Funkkomponente im Ruhezustand genau zu kennen. Wenn der Widerstand des Varistors bei einer Messung mit einem Multimeter um nicht mehr als 10 % abweicht, gilt er als betriebsbereit. Wenn der Widerstand deutlich geringer ist als im Datenblatt angegeben, muss er ersetzt werden. Es ist wichtig zu beachten, dass der Varistorwiderstand im Normalzustand mehrere hundert Megaohm erreicht, sodass der Tester in der Lage sein sollte, in dieser Grenze zu messen.

Messungen mit einem Zeigergerät

Ein solches Gerät gilt als analog. Sein Design verwendet einen elektromechanischen Kopf. Es ist ein Rahmen, der in einem Magnetfeld platziert ist. Je nach Stromstärke lenkt der Pfeil im Rahmen aus und stoppt in einer bestimmten Position. Der Ausschlagbereich des Pfeils ist mit Zahlen abgestuft, nach denen der Widerstand berechnet wird.

Bevor Sie mit der Überprüfung des Varistors beginnen, müssen Sie das Zeigermultimeter justieren. Dafür wird es kalibriert. Seine Essenz läuft darauf hinaus, die Nullposition des Pfeils durch Drehen eines speziellen Knopfes einzustellen, wenn die Sonden miteinander geschlossen sind.

Dazu wählt die Umschalttaste die Betriebsart entsprechend der „Ω», und der Waferschalter wird auf die größte Widerstandsgrenze des Testers eingestellt. Am häufigsten wird es als "x100" bezeichnet, was Megaohm entspricht. Der Widerstand wird von einer im Gerät installierten Stromquelle (Batterie) gemessen. Wenn Sie den Pfeil daher nicht auf Null setzen können, muss die Batterie ersetzt werden.

Bei direkten Messungen berührt eine Sonde des Testers einen Anschluss des Varistors und mit dem anderen - den anderen. Als Ergebnis gibt es drei mögliche Ergebnisse:

1. Der Pfeil weicht von Null ab oder zeigt einen Widerstand im Kilo-Ohm-Bereich an. Daraus wird geschlossen, dass das Element fehlerhaft ist (Ausfall).
2. Das Messergebnis liegt im Bereich von Hunderten von Megaohm. Diese Anzeige zeigt an, dass der Varistor ordnungsgemäß funktioniert.
3. Beim Berühren der Anschlüsse des Funkelements reagiert der Pfeil darauf in keiner Weise. Mögliche Gründe sind: die Reichweite des Gerätes reicht nicht aus, um den Widerstandswert des Varistors zu messen, das Gerät ist defekt, das Funkelement ist defekt (Unterbrechung).

Digitaltester

Mit einem digitalen Multimeter ist es etwas einfacher, einen Varistor auf seine Leistung zu testen als einen analogen. Dies liegt daran, dass der Digitaltester in seiner Bauform über ein LCD-Display verfügt, das den gemessenen Widerstand übersichtlich anzeigt.

Dieser Testertyp basiert auf einem Analog-Digital-Wandler, dessen Funktionsprinzip auf dem Vergleich des gemessenen Signals mit dem Referenzsignal basiert. Es ist zu beachten, dass die Batterie ausgetauscht werden muss, wenn beim Einschalten des Testers das blinkende Batteriesymbol auf dem Bildschirm angezeigt wird. Die Vorgehensweise bei der Widerstandsmessung eines Varistors lässt sich in Form folgender Aktionen darstellen:

1. 
   Der Schalter stellt die maximale Widerstandsmessgrenze ein. Normalerweise wird diese Grenze durch eine Zahl und einen Buchstaben angegeben. Wenn nur Zahlen geschrieben werden, dann ist die Maßeinheit Ohm, der Buchstabe K nach der Zahl steht für Kiloohm und der Buchstabe M steht für Megaohm.
2. Die Sonden werden an den beiden Klemmen des Varistors befestigt und die gegenüberliegenden Enden der Drähte mit Steckern werden in die mit Ω und COM bezeichneten Buchsen des Testers eingesteckt. Da die Polarität des an den Varistor angelegten Signals keine Rolle spielt, spielt es keine Rolle, welcher Draht mit dem einen oder anderen Anschluss des Elements verbunden ist. Es wird jedoch akzeptiert, dass ein schwarzes Kabel in den COM-Anschluss eingesteckt wird.
3. Das Gerät wird durch Drücken der ON/OFF-Taste am Tester eingeschaltet.
4. Wenn auf dem Indikator eine Einheit hervorgehoben ist, bedeutet dies, dass eine kleine Messgrenze ausgewählt ist.
5. Wenn auf dem Bildschirm andere Zahlen als eins angezeigt werden, ist dies der Wert des gemessenen Widerstands.

Bei der Interpretation des Messergebnisses sollten Sie auch die Toleranz berücksichtigen. Jedes Funkelement hat seinen eigenen Toleranzindex. Wenn die Toleranz beispielsweise 10 Prozent beträgt und der Innenwiderstand des Varistors mit 100 MΩ angegeben ist, sollten die Ergebnisse zwischen 90 und 110 MΩ liegen. Wenn festgestellt wird, dass der gemessene Widerstand des Elements unterhalb oder oberhalb dieses Bereichs liegt, kann es als fehlerhaft angesehen werden.

Verwenden eines Rheostats

Die Überprüfung des Varistors ist nicht nur durch Messung seiner Innenimpedanz möglich. Der Innenwiderstandswert kann dem angegebenen Wert entsprechen, aber die Schwellenspannung des Varistors ist falsch. Um den Durchschlagswert zu überprüfen, wird ein Multimeter mit einem Labor-Spartransformator oder Rheostat verwendet.

In der Testschaltung ist ein beweglicher Kontakt des Rheostats mit einem der Anschlüsse des Varistors verbunden und eine Sicherung ist mit dem anderen verbunden. Die Multimeter-Sonden sind parallel zu den Anschlüssen des Halbleiterelements befestigt und es schaltet selbst in den Spannungsmessmodus. An ein freies Kontaktpaar wird eine Potentialdifferenz angelegt, deren Wert den Durchschlagswert des Bauteils übersteigt.

Mit Hilfe des beweglichen Kontakts des Rheostaten ändert sich die Spannung stufenlos bis zum Auslösen des Varistors. Dieser Moment wird von einem Voltmeter bestimmt. Die Messwerte des Multimeters steigen zunächst an und fallen dann stark auf Null ab. Dadurch wird die Sicherung durchgebrannt. Der maximale feste Wert ungleich Null ist die Schwellenspannung.

Es ist wichtig zu beachten, dass beim Messen, insbesondere mit einem Rheostat, der Körper einen Stromschlag erleiden kann. Daher sollte man die Sicherheitsvorkehrungen nicht vergessen, man sollte sie unbeirrt beachten.