בודק קבלים: סוגי מכשירים וטכניקת מדידה

בעת תיקון או הנדסת רדיו, לעתים קרובות אתה צריך להתמודד עם אלמנט כגון קבל. המאפיין העיקרי שלו הוא הקיבולת שלו. בשל המוזרויות של המכשיר ומצבי ההפעלה, כישלון האלקטרוליטים הופך לאחד הגורמים העיקריים לתקלות בציוד רדיו. כדי לקבוע את הקיבולת של אלמנט, נעשה שימוש במכשירי בדיקה שונים. קל לרכוש אותם בחנות, או שאתה יכול להכין אותם בעצמך.

הגדרה פיזית של קבל

קבל הוא אלמנט חשמלי המשמש לאחסון מטען או אנרגיה. מבחינה מבנית, אלמנט רדיו מורכב משני לוחות העשויים מחומר מוליך, שביניהם ממוקמת שכבה דיאלקטרית. לוחות מוליכים נקראים לוחות. הם אינם מחוברים על ידי איש קשר משותף, אבל לכל אחד יש מסקנה משלו.

קבלים הם בעלי מראה רב שכבתי, שבו השכבה הדיאלקטרית מתחלפת עם שכבות הלוחות. הם מייצגים גליל או מקבילי עם פינות מעוגלות. הפרמטר העיקרי של אלמנט חשמלי הוא הקיבולת, שהיחידה שלו היא פארד (F, F). בתרשימים ובספרות, רכיב הרדיו מצוין באות הלטינית C. לאחר הסמל, מצוין המספר הסידורי בתרשים וערך הקיבולת הנומינלית.

מכיוון שפארד אחד הוא ערך די גדול, הערכים האמיתיים של הקיבול של הקבל נמוכים בהרבה. לכן, בעת ההקלטה נהוג להשתמש בקיצורים מותנים:

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

עקרון הפעולה

עקרון הפעולה של רכיב רדיו תלוי בסוג הרשת החשמלית. כאשר הם מחוברים למסופים של הלוחות של מקור זרם ישר, נושאי מטען נופלים על הלוחות המוליכים של הקבל, שם הם מצטברים. במקביל, הבדל פוטנציאל מופיע במסופים של הלוחות. ערכו עולה עד שהוא מגיע לערך השווה למקור הנוכחי. ברגע שהערך הזה משתווה, המטען מפסיק להצטבר על הלוחות, והמעגל החשמלי נשבר.

ברשת AC, קבל הוא התנגדות. ערכו קשור לתדירות הזרם: ככל שהוא גבוה יותר, ההתנגדות נמוכה יותר ולהיפך. כאשר אלמנט רדיו נחשף לעוצמת זרם משתנה, מטען מצטבר. עם הזמן, זרם הטעינה פוחת ונעלם לחלוטין. במהלך תהליך זה, מטענים של סימנים שונים מרוכזים על לוחות המכשיר.

דיאלקטרי ביניהם מונע מהם לנוע. ברגע השינוי בחצי הגל, הקבל משוחרר דרך העומס המחובר למסופים שלו. נוצר זרם פריקה, כלומר, האנרגיה שנצברת על ידי אלמנט הרדיו מתחילה לזרום למעגל החשמלי.

קבלים משמשים כמעט בכל מעגל אלקטרוני. הם משמשים כאלמנטים מסננים להמרת זרם האדוות ולניתוק תדרים שונים. בנוסף, הם מפצים על כוח תגובתי.

מאפיינים וסוגים

מדידות של פרמטרים של קבלים קשורות למציאת ערכי המאפיינים שלהם. אבל ביניהם, החשוב ביותר הוא הקיבולת, שנמדדת בדרך כלל. ערך זה מציין את כמות המטען שאלמנט רדיו יכול לצבור. בפיזיקה, קיבולת חשמלית נקראת ערך השווה ליחס המטען על כל לוח להפרש הפוטנציאל ביניהם.

במקרה זה, הקיבול של הקבל תלוי בשטח של לוחות האלמנטים ובעובי הדיאלקטרי. בנוסף לקיבול, מכשיר הרדיו מאופיין גם בקוטביות ובערך ההתנגדות הפנימית. באמצעות מכשירים מיוחדים ניתן גם למדוד כמויות אלו. ההתנגדות של המכשיר משפיעה על הפריקה העצמית של האלמנט. חוץ מזה, המאפיינים העיקריים של קבל כוללים:

1. עמידות בפני דליפה. זוהי העכבה הפנימית שדרכה מתרחשת פריקה של קבל שאינו מחובר למעגל חיצוני.
2. השראות שוות ערך. זהו מאפיין טפילי המשפיע על פעולת האלמנט בתדרים גבוהים.
3. התנגדות סדרה שווה (ESR). הוא מורכב מההתנגדות הכללית של המוליכים והצלחות, הוא מיוצג כנגד המחובר בסדרה עם קבל.

קבלים מסווגים לפי קריטריונים שונים, אבל קודם כל הם מחולקים לפי סוג הדיאלקטרי. זה יכול להיות גזי, נוזלי ומוצק. לרוב, נעשה שימוש בזכוכית, נציץ, קרמיקה, נייר וסרטים סינתטיים. חוץ מזה, קבלים שונים ביכולתם לשנות את ערך הקיבול ויכולים להיות:

1. קבוע. קבלים השייכים לסוג זה הם בעלי ערך קיבול קבוע.
2. משתנים. אלה כוללים אלמנטים רדיו, שניתן לשנות את הקיבולת שלהם במהלך פעולת המכשיר. השינוי מתרחש עקב שינוי בתנאי הטמפרטורה, פרמטרים חשמליים של המעגל ושיטות מכניות.
3. בְּנִיָה. הם מאפשרים לך לשנות את הקיבולת בעת הגדרת הציוד, בעוד האלמנט לא צריך להיות מחובר למקור חשמל.

כמו כן, בהתאם למטרה, קבלים הם בעלי מטרה כללית ומיוחדת. הסוג הראשון של המכשירים הוא מתח נמוך, והשני - דחף, התנעה וכו'. אבל ללא קשר לסוג ולמטרה, העיקרון של מדידת הפרמטרים שלהם זהה.

כלי מדידה

כדי למדוד את הפרמטרים של קבלים, נעשה שימוש גם במכשירים מיוחדים וגם בשימוש כללי. לפי סוגם, מדי קיבולת מחולקים לשני סוגים: דיגיטלי ואנלוגי. מכשירים מיוחדים יכולים למדוד את הקיבול של אלמנט ואת ההתנגדות הפנימית שלו. בודק פשוט מאבחן בדרך כלל רק תקלה דיאלקטרית או דליפה גדולה. בנוסף, אם הבוחן הוא רב תכליתי (מולטימטר), אז הוא יכול גם למדוד את הקיבולת, אך לרוב גבול המדידה שלו אינו גבוה.

לפיכך, כבוחן קבלים יכול לשמש:

• מד ESR או RLC;
• מולטימטר;
• בּוֹחֵן.

במקרה זה, האבחנה של אלמנט עם מכשיר השייך לסוג הראשון יכולה להתבצע ללא ביטול הלחמה מהמעגל. אם נעשה שימוש בסוג השני או השלישי, אז יש לנתק ממנו את האלמנט או לפחות אחת מהפלטים שלו.

שימוש במד ESR

מדידת ESR חשובה מאוד בעת בדיקת קבל לביצועים. העובדה היא שכמעט כל הטכנולוגיה המודרנית מפעימה, תוך שימוש בתדרים גבוהים בעבודתה. אם ההתנגדות המקבילה של הקבל גדולה, אזי הכוח משתחרר עליו, וזה גורם לחימום של אלמנט הרדיו, מה שמוביל להתדרדרותו.

מבחינה מבנית, המונה המתמחה הוא בית עם צג גביש נוזלי. סוללת KRONA משמשת כמקור הכוח שלה. למכשיר שני מחברים בצבעים שונים, אליהם מחוברים הגשושיות. בדיקה אדומה נחשבת חיובית, ושחורה - שלילית. זה נעשה על מנת להיות מסוגל למדוד נכון קבלים קוטביים.

לפני מדידת התנגדות ESR, יש לפרוק את רכיב הרדיו, אחרת המכשיר עלול להיכשל. לשם כך, מובילי הקבל סגורים בהתנגדות בסדר גודל של קילו אוהם אחד לזמן קצר.

מדידה ישירה מתבצעת על ידי חיבור המסופים של רכיב הרדיו עם הבדיקות של המכשיר. במקרה של קבל אלקטרוליטי, יש צורך לבחון את הקוטביות, כלומר לחבר פלוס לפלוס ומינוס למינוס. לאחר מכן המכשיר נדלק ולאחר זמן מה מופיעות על המסך שלו תוצאות מדידת ההתנגדות והקיבול של האלמנט.

יש לציין כי עיקר מכשירים כאלה מיוצרים בסין. פעולתם מבוססת על שימוש במיקרו-בקר, שעבודתו נשלטת על ידי התוכנית. בעת המדידה, הבקר משווה את האות שעבר דרך אלמנט הרדיו לזה הפנימי ועל סמך ההבדלים לפי אלגוריתם מורכב, מוציא נתונים. לכן, דיוק המדידה של מכשירים כאלה תלוי בעיקר באיכות הרכיבים המשמשים בייצורם.

בעת מדידת קיבולת, ניתן להשתמש גם במד אימיטנטיות. זה נראה כמו מד ESR, אבל הוא יכול גם למדוד השראות. עקרון הפעולה שלו מבוסס על מעבר אות הבדיקה דרך האלמנט הנמדד וניתוח הנתונים שהתקבלו.

בודקים עם מולטימטר

ניתן למדוד כמעט את כל הפרמטרים הבסיסיים באמצעות מולטימטר, אך הדיוק של תוצאות אלו יהיה נמוך יותר מאשר בעת שימוש במכשיר ESR. מדידה עם מולטימטר ניתן לייצג באופן הבא:

1. כדי להגביר את הדיוק של התוצאה, הקבל מתאדה מהמעגל.
2. המולטימטר עובר למצב מדידת קיבול. בלוח המכשירים, מצב זה מסומן על ידי הסמל - | (- או Cx.
3. נבחר טווח הערכים המתאים ביותר. אם מתעוררים קשיים, נקבע הערך המקסימלי האפשרי.
4. תקעי כבלי הבדיקה מחוברים למחברי COM ו-VΩmA.
5. הבדיקות נוגעות ברגלי הקבל. שים לב לקוטביות במידת הצורך.
6. המולטימטר ייתן אות לאלמנט, ימדוד את המתח עליו ויחשב אוטומטית את הקיבולת.

אם הבוחן מציג OL או עומס יתר, זה אומר שהקיבול גבוה מדי מכדי שניתן יהיה למדוד אותו במולטימטר או שהקבל שבור. כאשר יש כמה אפסים לפני התוצאה המתקבלת, יש להוריד את גבול המדידה.

יישום בודק

אם אין לך מולטימטר בהישג יד שיכול למדוד את הקיבולת, אז אתה יכול לבצע מדידות באמצעים מאולתרים. זה דורש נגד, אספקת מוצא קבועה ומכשיר מדידת מתח. עדיף לשקול את טכניקת המדידה עם דוגמה ספציפית.

שיהיה קבל שקיבולתו אינה ידועה. להכיר אותה תצטרך לעשות את הפעולות הבאות:

1. הבוחן מודד את המתח של ספק הכוח. לדוגמה, ערך זה היה 9 וולט.
2. נגד 1K מחובר בסדרה עם הקבל שיימדד כדי ליצור רשת RC.
3. הקבל מקוצר וה-RC מחובר לאספקת החשמל.
4. מולטימטר מודד את המתח של המעגל. נניח שהוא לא השתנה ונשאר שווה לתשעה וולט.
5. מחושב ערך שהוא 95% מהמתח הזה. במקרה שלנו, ערך זה הוא 8.55 V.
6. בשלב הבא, שעון העצר מופעל, ובמקביל מסירים את הקצר מהקבל.
7. ברגע שהבודק קורא 8.55 V, שעון העצר נעצר. תן לזמן הזה להיות 60 שניות.
8. באמצעות הנוסחה 3 * t = 3 * R * C, אתה צריך לחשב את הקיבולת. עבור הדוגמה הנבדקת, היא תהיה: C = (60/3) / 1000 = 0.02 F או 20,000 μF.

אלגוריתם מדידה כזה לא יכול להיקרא מדויק, אבל הוא בהחלט מסוגל לתת מושג כללי על הקיבולת של אלמנט רדיו.

תרשים של מכשיר תוצרת בית

אם יש לך ידע בחובבנות רדיו, אתה יכול להרכיב מכשיר למדידת הקיבולת במו ידיך. ישנם פתרונות מעגלים רבים ברמות שונות של מורכבות. רבים מהם מבוססים על מדידת תדירות ותקופת הפולסים במעגל עם קבל מדוד. מעגלים כאלה הם מורכבים, ולכן קל יותר להשתמש במדידות המבוססות על חישוב התגובה עם דופק בתדר קבוע.

המעגל של מכשיר כזה מבוסס על מולטיוויברטור, שתדירות הפעולה שלו נקבעת על ידי הקיבול וההתנגדות של הנגד, מחובר לטרמינלים D1.1 ו-D1.2. המתג S1 משמש להגדרת טווח המדידה, כלומר שינוי תדירות. מהפלט של המולטיוויברטור, הפולסים מוזנים למגבר ההספק ולאחר מכן למד המתח.

המכשיר מכויל בכל גבול באמצעות קבל ייחוס. הרגישות נקבעת על ידי הנגד R6.