Tester kondenzátorov: typy zariadení a meracia technika

Pri opravách alebo rádiotechnike sa často musíte zaoberať prvkom, ako je kondenzátor. Jeho hlavnou charakteristikou je jeho kapacita. Vzhľadom na zvláštnosti zariadenia a prevádzkových režimov sa zlyhanie elektrolytov stáva jednou z hlavných príčin porúch rádiových zariadení. Na určenie kapacity prvku sa používajú rôzne testovacie zariadenia. Ľahko sa dajú kúpiť v obchode alebo si ich môžete vyrobiť sami.

Fyzikálna definícia kondenzátora

Kondenzátor je elektrický prvok používaný na ukladanie náboja alebo energie. Konštrukčne sa rádioelement skladá z dvoch dosiek vyrobených z vodivého materiálu, medzi ktorými je umiestnená dielektrická vrstva. Vodivé dosky sa nazývajú dosky. Nie sú spojené spoločným kontaktom, ale každý má svoj vlastný záver.

Kondenzátory majú viacvrstvový vzhľad, v ktorom sa dielektrická vrstva strieda s vrstvami dosiek. Predstavujú valec alebo rovnobežnosten so zaoblenými rohmi. Hlavným parametrom elektrického prvku je kapacita, ktorej jednotkou je farad (F, F). Na obrázkoch a v literatúre je rádiový komponent označený latinským písmenom C. Za symbolom je uvedené sériové číslo na diagrame a hodnota menovitej kapacity.

Pretože jeden farad je pomerne veľká hodnota, skutočné hodnoty kapacity kondenzátora sú oveľa nižšie. Preto pri písaní je obvyklé používať podmienené skratky:

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

Princíp činnosti

Princíp činnosti rádiového komponentu závisí od typu elektrickej siete. Pri pripojení na svorky dosiek zdroja jednosmerného prúdu dopadajú nosiče náboja na vodivé dosky kondenzátora, kde sa hromadia. Súčasne sa na svorkách dosiek objaví potenciálny rozdiel. Jeho hodnota sa zvyšuje, kým nedosiahne hodnotu rovnajúcu sa aktuálnemu zdroju. Akonáhle sa táto hodnota vyrovná, náboj sa prestane hromadiť na doskách a elektrický obvod sa preruší.

V AC sieti je kondenzátor odporom. Jeho hodnota súvisí s frekvenciou prúdu: čím je vyššia, tým nižší je odpor a naopak. Keď je rádiový prvok vystavený premenlivej sile prúdu, nahromadí sa náboj. Postupom času sa nabíjací prúd znižuje a úplne zmizne. Počas tohto procesu sa na doskách zariadenia sústreďujú náboje rôznych znakov.

Dielektrikum medzi nimi im bráni v pohybe. V momente zmeny polvlny sa kondenzátor vybije cez záťaž pripojenú na jeho svorky. Vzniká výbojový prúd, to znamená, že energia nahromadená rádiovým prvkom začne vstupovať do elektrického obvodu.

Kondenzátory sa používajú takmer v akomkoľvek elektronickom obvode. Slúžia ako filtračné prvky na premenu zvlneného prúdu a odrezanie rôznych frekvencií. Okrem toho kompenzujú jalový výkon.

Charakteristiky a typy

Merania parametrov kondenzátorov sú spojené s hľadaním hodnôt ich charakteristík. Ale medzi nimi je najdôležitejšia kapacita, ktorá sa zvyčajne meria. Táto hodnota udáva množstvo náboja, ktoré môže rádioelement akumulovať. Vo fyzike sa elektrická kapacita nazýva hodnota rovnajúca sa pomeru náboja na ľubovoľnej doske k potenciálnemu rozdielu medzi nimi.

V tomto prípade závisí kapacita kondenzátora od plochy dosiek prvkov a hrúbky dielektrika. Rádiové zariadenie sa okrem kapacity vyznačuje aj polaritou a hodnotou vnútorného odporu. Pomocou špeciálnych prístrojov je možné tieto veličiny aj merať. Odpor zariadenia ovplyvňuje samovybíjanie prvku. okrem toho Medzi hlavné charakteristiky kondenzátora patria:

1. Odolnosť proti úniku. Toto je vnútorná impedancia, cez ktorú dochádza k vybíjaniu kondenzátora, ktorý nie je pripojený k vonkajšiemu obvodu.
2. Ekvivalentná indukčnosť. Ide o parazitnú charakteristiku, ktorá ovplyvňuje činnosť prvku pri vysokých frekvenciách.
3. Ekvivalentný sériový odpor (ESR). Pozostáva zo zovšeobecneného odporu vodičov a dosiek, je reprezentovaný ako rezistor zapojený do série s kondenzátorom.

Kondenzátory sú klasifikované podľa rôznych kritérií, ale predovšetkým sú rozdelené podľa typu dielektrika. Môže byť plynný, kvapalný a pevný. Najčastejšie sa ako to používa sklo, sľuda, keramika, papier a syntetické fólie. okrem toho kondenzátory sa líšia schopnosťou meniť hodnotu kapacity a môžu byť:

1. Trvalé. Kondenzátory patriace do tohto typu majú konštantnú hodnotu kapacity.
2. Premenné. Patria sem rádiové prvky, ktorých kapacita sa môže počas prevádzky zariadenia meniť. K zmene dochádza v dôsledku zmeny teploty, elektrických parametrov obvodu a mechanických metód.
3. Stavebníctvo. Umožňujú zmeniť kapacitu pri nastavovaní zariadenia, pričom prvok by nemal byť pripojený k zdroju energie.

Tiež v závislosti od účelu sú kondenzátory všeobecného a špeciálneho účelu. Prvý typ zariadení je nízkonapäťový a druhý - impulzný, štartovací atď. Ale bez ohľadu na typ a účel, princíp merania ich parametrov je identický.

Meracie prístroje

Na meranie parametrov kondenzátorov sa používajú špecializované zariadenia aj všeobecné použitie. Podľa typu sú merače kapacity rozdelené do dvoch typov: digitálne a analógové. Špecializované zariadenia dokážu merať kapacitu prvku a jeho vnútorný odpor. Jednoduchý tester zvyčajne diagnostikuje iba poruchu dielektrika alebo veľkú netesnosť. Navyše, ak je tester multifunkčný (multimeter), tak dokáže merať aj kapacitu, ale väčšinou jeho hranica merania nebýva vysoká.

Teda ako tester kondenzátorov môže byť použité:

• ESR alebo RLC meter;
• multimeter;
• tester.

V tomto prípade môže byť diagnostika prvku so zariadením patriacim do prvého typu vykonaná bez odspájkovania z obvodu. Ak sa použije druhý alebo tretí typ, potom musí byť prvok alebo aspoň jeden z jeho výstupov od neho odpojený.

Pomocou merača ESR

Meranie ESR je veľmi dôležité pri testovaní výkonu kondenzátora. Faktom je, že takmer všetky moderné technológie sú pulzné a pri svojej práci využívajú vysoké frekvencie. Ak je ekvivalentný odpor kondenzátora veľký, potom sa na ňom uvoľní energia, čo spôsobí zahrievanie rádiového prvku, čo vedie k jeho degradácii.

Štrukturálne je špecializovaný merač kryt s displejom z tekutých kryštálov. Ako zdroj energie je použitá batéria KRONA. Zariadenie má dva konektory rôznych farieb, ku ktorým sa pripájajú sondy. Červená sonda sa považuje za pozitívnu a čierna za negatívnu. Toto sa robí preto, aby bolo možné správne zmerať polárne kondenzátory.

Pred meraním odporu ESR musí byť rádiový komponent vybitý, inak môže dôjsť k poruche zariadenia. Na tento účel sú vodiče kondenzátora krátkodobo uzavreté s odporom rádovo jeden kiloohm.

Priame meranie prebieha spojením svoriek rádiového komponentu so sondami prístroja. V prípade elektrolytického kondenzátora je potrebné dodržať polaritu, to znamená pripojiť plus na plus a mínus na mínus. Potom sa zariadenie zapne a po chvíli sa na jeho obrazovke objavia výsledky merania odporu a kapacity prvku.

Treba poznamenať, že väčšina takýchto zariadení sa vyrába v Číne. Ich činnosť je založená na použití mikrokontroléra, ktorého práca je riadená programom. Pri meraní regulátor porovnáva signál, ktorý prešiel rádiovým prvkom, s vnútorným a na základe rozdielov podľa zložitého algoritmu vydáva dáta. Preto presnosť merania takýchto zariadení závisí najmä od kvality komponentov použitých pri ich výrobe.

Pri meraní kapacity môžete použiť aj imittančný meter. Vyzerá to ako ESR meter, ale dokáže dodatočne merať indukčnosť. Jeho princíp činnosti je založený na prechode testovacieho signálu cez meraný prvok a analýze získaných údajov.

Kontrola pomocou multimetra

Takmer všetky základné parametre je možné merať multimetrom, avšak presnosť týchto výsledkov bude nižšia ako pri použití prístroja ESR. Meranie multimetrom môžu byť reprezentované takto:

1. Na zvýšenie presnosti výsledku sa kondenzátor odparí z obvodu.
2. Multimeter sa prepne do režimu merania kapacity. Na prístrojovej doske je tento režim označený symbolom - | (- alebo Cx.
3. Vyberie sa najvhodnejší rozsah hodnôt. Ak sa vyskytnú ťažkosti, nastaví sa maximálna možná hodnota.
4. Konektory testovacích vodičov sú pripojené ku konektorom COM a VΩmA.
5. Sondy sa dotýkajú nôh kondenzátora. V prípade potreby dodržujte polaritu.
6. Multimeter vydá signál prvku, zmeria napätie na ňom a automaticky vypočíta kapacitu.

Ak tester zobrazuje OL alebo Overload, znamená to, že kapacita je príliš vysoká na meranie pomocou multimetra alebo je kondenzátor poškodený. Ak je pred získaným výsledkom niekoľko núl, limit merania sa musí znížiť.

Aplikácia testera

Ak nemáte po ruke multimeter, ktorý dokáže merať kapacitu, potom môžete vykonať merania pomocou improvizovaných prostriedkov. To si vyžaduje rezistor, zdroj konštantného výstupného napájania a zariadenie na meranie napätia. Je lepšie zvážiť techniku ​​merania s konkrétnym príkladom.

Nech existuje kondenzátor, ktorého kapacita nie je známa. Poznať ju budete musieť urobiť nasledovné:

1. Tester meria napätie napájacieho zdroja. Napríklad táto hodnota bola 9 voltov.
2. Rezistor 1K je zapojený do série s meraným kondenzátorom, aby vytvoril RC sieť.
3. Kondenzátor je skratovaný a RC je pripojený k napájaniu.
4. Multimeter meria napätie obvodu. Povedzme, že sa nezmenil a zostáva rovný deviatim voltom.
5. Vypočíta sa hodnota, ktorá predstavuje 95 % tohto napätia. V našom prípade je táto hodnota 8,55 V.
6. V ďalšej fáze sa zapnú stopky a súčasne sa odstráni skrat z kondenzátora.
7. Akonáhle tester ukáže 8,55 V, stopky sa zastavia. Nech je tento čas 60 sekúnd.
8. Pomocou vzorca 3 * t = 3 * R * C musíte vypočítať kapacitu. Pre uvažovaný príklad to bude: C = (60/3) / 1000 = 0,02 F alebo 20 000 μF.

Takýto merací algoritmus nemožno nazvať presným, ale je celkom schopný poskytnúť všeobecnú predstavu o kapacite rádiového prvku.

Schéma domáceho zariadenia

Ak máte znalosti o rádioamatérstve, môžete si zostaviť zariadenie na meranie kapacity vlastnými rukami. Existuje mnoho riešení obvodov rôznych úrovní zložitosti. Mnohé z nich sú založené na meraní frekvencie a periódy impulzov v obvode s meraným kondenzátorom. Takéto obvody sú zložité, takže je jednoduchšie použiť merania založené na výpočte reaktancie s impulzom s pevnou frekvenciou.

Obvod takéhoto zariadenia je založený na multivibrátore, ktorého prevádzková frekvencia je určená kapacitou a odporom rezistora, pripojený na svorky D1.1 a D1.2. Prepínač S1 slúži na nastavenie meracieho rozsahu, teda zmenu frekvencia. Z výstupu multivibrátora sú impulzy privádzané do výkonového zosilňovača a potom do voltmetra.

Prístroj je kalibrovaný pri každom limite pomocou referenčného kondenzátora. Citlivosť sa nastavuje odporom R6.