Tester per condensatori: tipi di dispositivi e tecnica di misura

Durante la riparazione o l'ingegneria radio, spesso hai a che fare con un elemento come un condensatore. La sua caratteristica principale è la sua capacità. A causa delle peculiarità del dispositivo e delle modalità operative, il guasto degli elettroliti diventa una delle principali cause di malfunzionamento delle apparecchiature radio. Per determinare la capacità di un elemento, vengono utilizzati diversi dispositivi di test. Sono facili da acquistare nel negozio o puoi realizzarli tu stesso.

Definizione fisica di un condensatore

Un condensatore è un elemento elettrico utilizzato per immagazzinare carica o energia. Strutturalmente, un radioelemento è costituito da due piastre in materiale conduttivo, tra le quali si trova uno strato dielettrico. Le piastre conduttive sono chiamate piastre. Non sono collegati da un contatto comune, ma ognuno ha la sua conclusione.

I condensatori hanno un aspetto multistrato, in cui lo strato dielettrico si alterna agli strati delle piastre. Rappresentano un cilindro o parallelepipedo con angoli arrotondati. Il parametro principale di un elemento elettrico è la capacità, la cui unità è il farad (F, F). Negli schemi e in letteratura la componente radio è indicata dalla lettera latina C. Dopo il simbolo sono indicati il ​​numero di serie sullo schema e il valore della portata nominale.

Poiché un farad è un valore piuttosto grande, i valori reali della capacità del condensatore sono molto più bassi. Pertanto, durante la registrazione è consuetudine utilizzare abbreviazioni condizionali:

• P - picofarad (pF, pF);
• H - nanofarad (nF, nF);
• M - microfarad (mF, μF).

Principio di funzionamento

Il principio di funzionamento di un componente radio dipende dal tipo di rete elettrica. Quando sono collegati ai terminali delle piastre di una sorgente di corrente continua, i portatori di carica cadono sulle piastre conduttive del condensatore, dove vengono accumulati. Allo stesso tempo, appare una differenza di potenziale ai terminali delle piastre. Il suo valore aumenta fino a raggiungere un valore pari alla sorgente corrente. Non appena questo valore viene equalizzato, la carica cessa di accumularsi sulle piastre e il circuito elettrico si interrompe.

In una rete CA, un condensatore è una resistenza. Il suo valore è legato alla frequenza della corrente: più è alta, minore è la resistenza, e viceversa. Quando un radioelemento è esposto a un'intensità di corrente variabile, si accumula una carica. Nel tempo, la corrente di carica diminuisce e scompare completamente. Durante questo processo, sulle piastre del dispositivo si concentrano cariche di segno diverso.

Un dielettrico tra di loro impedisce loro di muoversi. Al momento del cambio di semionda, il condensatore viene scaricato attraverso il carico collegato ai suoi terminali. Si verifica una corrente di scarica, cioè l'energia accumulata dall'elemento radio inizia a fluire nel circuito elettrico.

I condensatori sono utilizzati in quasi tutti i circuiti elettronici. Servono come elementi filtranti per convertire la corrente di ripple e tagliare varie frequenze. Inoltre, compensano la potenza reattiva.

Caratteristiche e tipologie

Le misurazioni dei parametri dei condensatori sono associate alla ricerca dei valori delle loro caratteristiche. Ma tra questi, il più importante è la capacità, che di solito viene misurata. Questo valore indica la quantità di carica che un radioelemento può accumulare. In fisica, la capacità elettrica è chiamata un valore pari al rapporto tra la carica su qualsiasi piastra e la differenza di potenziale tra di esse.

In questo caso, la capacità del condensatore dipende dall'area delle piastre dell'elemento e dallo spessore del dielettrico. Oltre alla capacità, il dispositivo radio è caratterizzato anche dalla polarità e dal valore della resistenza interna. Utilizzando appositi strumenti, è possibile misurare anche queste quantità. La resistenza del dispositivo influisce sull'autoscarica dell'elemento. Oltretutto, le principali caratteristiche di un condensatore includono:

1. Resistenza alle perdite. Questa è l'impedenza interna attraverso la quale avviene la scarica di un condensatore non collegato a un circuito esterno.
2. Induttanza equivalente. Questa è una caratteristica parassita che influenza il funzionamento dell'elemento alle alte frequenze.
3. Resistenza in serie equivalente (ESR). Consiste nella resistenza generalizzata dei conduttori e delle piastre, è rappresentato come un resistore collegato in serie a un condensatore.

I condensatori vengono classificati secondo criteri diversi, ma prima di tutto vengono suddivisi in base al tipo di dielettrico. Può essere gassoso, liquido e solido. Molto spesso vengono utilizzati vetro, mica, ceramica, carta e pellicole sintetiche. Oltretutto, i condensatori differiscono nella loro capacità di modificare il valore della capacità e possono essere:

1. Permanente. I condensatori appartenenti a questo tipo hanno un valore di capacità costante.
2. Variabili. Questi includono radioelementi, la cui capacità può essere modificata durante il funzionamento del dispositivo. Il cambiamento si verifica a causa di un cambiamento di temperatura, parametri elettrici del circuito e metodi meccanici.
3. Costruzione. Consentono di modificare la capacità durante l'installazione dell'apparecchiatura, mentre l'elemento non deve essere collegato a una fonte di alimentazione.

Inoltre, a seconda dello scopo, i condensatori sono di uso generale e speciale. Il primo tipo di dispositivi sono a bassa tensione e il secondo: impulso, avviamento, ecc. Ma indipendentemente dal tipo e dallo scopo, il principio di misurazione dei loro parametri è identico.

Strumenti di misura

Per misurare i parametri dei condensatori, vengono utilizzati sia dispositivi specializzati che uso generale. Per il loro tipo, i misuratori di capacità sono divisi in due tipi: digitali e analogici. Dispositivi specializzati possono misurare la capacità di un elemento e la sua resistenza interna. Un semplice tester di solito diagnostica solo un guasto dielettrico o una grande perdita. Inoltre, se il tester è multifunzionale (multimetro), può anche misurare la capacità, ma di solito il suo limite di misurazione non è elevato.

Quindi, come tester di condensatori può essere utilizzato:

• misuratore di VES o RLC;
• multimetro;
• tester.

In questo caso la diagnostica di un elemento con un dispositivo appartenente al primo tipo può essere effettuata senza dissaldare dal circuito. Se viene utilizzato il secondo o il terzo tipo, l'elemento o almeno una delle sue uscite deve essere scollegato da esso.

Utilizzo di un misuratore di VES

La misurazione dell'ESR è molto importante quando si testano le prestazioni di un condensatore. Il fatto è che quasi tutta la tecnologia moderna è pulsata, usando le alte frequenze nel suo lavoro. Se la resistenza equivalente del condensatore è grande, viene rilasciata energia su di essa e ciò provoca il riscaldamento dell'elemento radio, portando al suo degrado.

Strutturalmente, il misuratore specializzato è un alloggiamento con display a cristalli liquidi. Una batteria KRONA viene utilizzata come fonte di alimentazione. Il dispositivo dispone di due connettori di colore diverso, a cui sono collegate le sonde. Una sonda rossa è considerata positiva e una nera - negativa. Questo viene fatto per poter misurare correttamente i condensatori polari.

Prima di misurare la resistenza ESR, il componente radio deve essere scaricato, altrimenti il ​​dispositivo potrebbe guastarsi. Per questo, i cavi del condensatore vengono chiusi con una resistenza dell'ordine di un kilo-ohm per un breve periodo.

La misura diretta avviene collegando i terminali del componente radio con le sonde del dispositivo. Nel caso di un condensatore elettrolitico, è necessario osservare la polarità, ovvero collegare più con più e meno con meno. Successivamente, il dispositivo si accende e dopo un po 'sullo schermo vengono visualizzati i risultati della misurazione della resistenza e della capacità dell'elemento.

Va notato che la maggior parte di tali dispositivi è prodotta in Cina. La loro azione si basa sull'uso di un microcontrollore, il cui lavoro è controllato dal programma. Durante la misurazione, il controller confronta il segnale che è passato attraverso l'elemento radio con quello interno e, in base alle differenze secondo un algoritmo complesso, emette i dati. Pertanto, l'accuratezza della misurazione di tali dispositivi dipende principalmente dalla qualità dei componenti utilizzati nella loro fabbricazione.

Quando si misura la capacità, è possibile utilizzare anche un misuratore di impedenza. Sembra un misuratore ESR, ma può anche misurare l'induttanza. Il suo principio di funzionamento si basa sul passaggio del segnale di prova attraverso l'elemento misurato e sull'analisi dei dati ottenuti.

Controllo con un multimetro

Quasi tutti i parametri di base possono essere misurati con un multimetro, ma la precisione di questi risultati sarà inferiore rispetto a quando si utilizza uno strumento ESR. Misurare con un multimetro può essere rappresentato come segue:

1. Per aumentare la precisione del risultato, il condensatore viene evaporato dal circuito.
2. Il multimetro passa alla modalità di misurazione della capacità. Sul quadro strumenti questa modalità è indicata dal simbolo - | (- o Cx.
3. Viene selezionato l'intervallo di valori più adatto. In caso di difficoltà, viene impostato il valore massimo possibile.
4. Le spine dei puntali sono collegate ai connettori COM e VΩmA.
5. Le sonde toccano le gambe del condensatore. Rispettare la polarità se necessario.
6. Il multimetro darà un segnale all'elemento, misurerà la tensione su di esso e calcolerà automaticamente la capacità.

Se il tester visualizza OL o Overload, significa che la capacità è troppo alta per essere misurata con un multimetro o che il condensatore è rotto. Quando ci sono più zeri davanti al risultato ottenuto, il limite di misurazione deve essere abbassato.

Applicazione tester

Se non hai un multimetro a portata di mano in grado di misurare la capacità, puoi effettuare misurazioni con mezzi improvvisati. Ciò richiede un resistore, un alimentatore di uscita costante e un dispositivo di misurazione della tensione. È meglio considerare la tecnica di misurazione con un esempio specifico.

Lascia che ci sia un condensatore, la cui capacità è sconosciuta. per conoscerla dovrai fare quanto segue:

1. Il tester misura la tensione dell'alimentatore. Ad esempio, questo valore era di 9 volt.
2. Un resistore da 1K è collegato in serie al condensatore da misurare per formare una rete RC.
3. Il condensatore è in corto circuito e l'RC è collegato all'alimentazione.
4. Un multimetro misura la tensione del circuito. Diciamo che non è cambiato e rimane uguale a nove volt.
5. Viene calcolato un valore che è il 95% di questa tensione. Nel nostro caso, questo valore è 8,55 V.
6. Nella fase successiva, il cronometro viene acceso e allo stesso tempo il cortocircuito viene rimosso dal condensatore.
7. Non appena il tester legge 8,55 V, il cronometro si ferma. Lascia che questa volta sia 60 secondi.
8. Utilizzando la formula 3 * t = 3 * R * C, è necessario calcolare la capacità. Per l'esempio in esame, sarà: C = (60/3) / 1000 = 0,02 F o 20.000 μF.

Un tale algoritmo di misurazione non può essere definito accurato, ma è abbastanza in grado di dare un'idea generale della capacità di un elemento radio.

Schema di un dispositivo fatto in casa

Se hai conoscenza del radioamatore, puoi assemblare un dispositivo per misurare la capacità con le tue mani. Esistono molte soluzioni circuitali di vari livelli di complessità. Molti di questi si basano sulla misurazione della frequenza e del periodo degli impulsi in un circuito con un condensatore misurato. Tali circuiti sono complessi, quindi è più facile utilizzare misurazioni basate sul calcolo della reattanza quando vengono trasmessi impulsi di frequenza fissa.

Il circuito di un tale dispositivo si basa su un multivibratore, la cui frequenza operativa è determinata dalla capacità e dalla resistenza del resistore, collegato ai terminali D1.1 e D1.2. L'interruttore S1 viene utilizzato per impostare il campo di misura, ovvero cambiare frequenza. Dall'uscita del multivibratore, gli impulsi vengono inviati all'amplificatore di potenza e quindi al voltmetro.

Lo strumento è tarato ad ogni limite utilizzando un condensatore di riferimento. La sensibilità è impostata dal resistore R6.