Misuratore di capacità per condensatori elettrolitici con prova di tenuta. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Uno dei motivi più comuni per il guasto delle apparecchiature elettroniche o il deterioramento dei suoi parametri è un cambiamento nelle proprietà dei condensatori elettrolitici. A volte, durante la riparazione di apparecchiature (soprattutto prodotte nell'ex URSS), realizzate con l'utilizzo di determinati tipi di condensatori elettrolitici (ad esempio K50-...), per ripristinare le prestazioni del dispositivo, ricorrono alla sostituzione completa o parziale di vecchi condensatori elettrolitici. Tutto ciò deve essere fatto a causa del fatto che le proprietà dei materiali inclusi nel condensatore elettrolitico (appunto elettrolitico, perché l'elettrolita è utilizzato nella composizione), sotto influenze elettriche, atmosferiche, termiche cambiano nel tempo. E così cambiano anche le caratteristiche più importanti dei condensatori, come la capacità e la corrente di dispersione (il condensatore "si asciuga" e la sua capacità aumenta, spesso anche di oltre il 50% dell'originale, e aumenta la corrente di dispersione, cioè interna la resistenza di shunt del condensatore diminuisce), il che porta naturalmente a un cambiamento delle caratteristiche e, nel peggiore dei casi, a un guasto completo dell'apparecchiatura.

(clicca per ingrandire)

Portiamo alla vostra attenzione uno schema e un esempio del progetto di un misuratore di capacità per condensatori elettrolitici con un test di dispersione. Faccio subito una prenotazione: l'idea originale del circuito non è mia, ma è stata sviluppata [1], ho corretto un errore, aggiunto la calibrazione integrata e un test per la perdita del condensatore, sviluppato un opzione di progettazione e prodotto con messa a punto e test. Gli ottimi risultati del dispositivo mi hanno fatto condividere le informazioni con voi.

Il contatore ha le seguenti caratteristiche qualitative e quantitative:

1) misura della capacità su 8 sottocampi:

• 0 ... 3 µF;
• 0 ... 10 µF;
• 0 ... 30 µF;
• 0 ... 100 µF;
• 0 ... 300 µF;
• 0 ... 1000 µF;
• 0 ... 3000 µF;
• 0 ... 10000 uF.

2) valutazione della corrente di dispersione del condensatore da parte dell'indicatore LED;
3) la capacità di misurare con precisione quando la tensione di alimentazione e la temperatura ambiente cambiano (calibrazione integrata del misuratore);
4) tensione di alimentazione 5-15 V;
5) determinazione della polarità dei condensatori elettrolitici (polari);
6) assorbimento di corrente in modalità statica ........... non superiore a 6 mA;
7) tempo di misura della capacità ................................... non superiore a 1 s;
8) il consumo di corrente durante la misurazione della capacità aumenta con ogni sottointervallo,
Ma ................................................. .................................. non più di 150 mA sull'ultimo sottocampo.

Teoria

L'essenza del dispositivo è misurare la tensione all'uscita del circuito di differenziazione, Fig.1.

Tensione resistenza: Ur = i*R,
dove i è la corrente totale attraverso il circuito, R è la resistenza di carica;

Perché il circuito sta differenziando, quindi la sua corrente: i \uXNUMXd C * (dUc / dt),
dove C è la capacità caricabile del circuito, ma il condensatore sarà caricato linearmente attraverso la sorgente di corrente, cioè corrente stabilizzata: i \uXNUMXd C * const,
indica la tensione ai capi della resistenza (uscita per questo circuito): Ur = i*R = C*R*const - è direttamente proporzionale alla capacità del condensatore da caricare, il che significa che misurando la tensione ai capi del resistore con un voltmetro , misuriamo la capacità in esame su una certa scala.

Lo schema è presentato su Fig. 2.

Nella posizione iniziale, il condensatore testato Cx (o calibrazione C1 con l'interruttore a levetta SA2 acceso) viene scaricato attraverso R1. Il condensatore di misura, sul quale (non direttamente sul soggetto) viene misurata la tensione proporzionale alla capacità del test Cx, viene scaricato attraverso i contatti SA1.2. Quando si preme il pulsante SA1, il soggetto Cx (C1) viene caricato attraverso i resistori di sottogamma corrispondenti (interruttore SA3) R2 ... R11. In questo caso la corrente di carica Cx (C1) passa attraverso il LED VD1, la cui luminosità permette di valutare la corrente di dispersione (resistenza che devia il condensatore) al termine della carica del condensatore. Contemporaneamente a Cx (C1), viene caricato anche il condensatore di misura C1 (noto per essere buono e con bassa corrente di dispersione) attraverso una sorgente di corrente stabilizzata VT2, VT14, R15, R2. VD2, VD3 vengono utilizzati per impedire la scarica del condensatore di misura rispettivamente attraverso la sorgente di tensione di alimentazione e lo stabilizzatore di corrente. Dopo aver caricato Cx (C1) al livello determinato da R12, R13 (in questo caso, a un livello di circa la metà della tensione della sorgente di alimentazione), il comparatore DA1 spegne la sorgente di corrente, sincrona con Cx (C1), il la carica C2 si interrompe e la tensione da essa è proporzionale alla capacità del test Cx (C1) è indicata dal microamperometro PA1 (due scale con multipli di 3 e 10, sebbene possa essere regolata su qualsiasi scala) attraverso l'inseguitore di tensione DA2 con un'elevata resistenza di ingresso, che garantisce anche il mantenimento della carica a lungo termine su C2.

registrazione

Quando si imposta la posizione del resistore variabile di calibrazione, R17 è fissato in qualsiasi posizione (ad esempio, al centro). Collegando condensatori di riferimento con valori di capacità noti con precisione nell'intervallo appropriato, i resistori R2, R4, R6-R11 calibrano il misuratore: tale corrente di carica viene selezionata in modo che i valori di capacità di riferimento corrispondano a determinati valori sul scala selezionata.

Nel mio circuito i valori esatti delle resistenze di carica ad una tensione di alimentazione di 9 V erano:

Dopo la calibrazione, uno dei condensatori di riferimento diventa la calibrazione C1. Ora, quando la tensione di alimentazione cambia (cambiamenti nella temperatura ambiente, ad esempio, quando il dispositivo sottoposto a debug finito viene fortemente raffreddato al freddo, le letture della capacità risultano essere sottostimate del 5 percento) o semplicemente per controllare l'accuratezza della misurazione, è è sufficiente collegare C1 con l'interruttore a levetta SA2 e, premendo SA1, con la resistenza di calibrazione R17 adeguare PA1 al valore di capacità selezionato C1.

disegno

Prima di iniziare la fabbricazione del dispositivo, è necessario selezionare un microamperometro con una o più scale adeguate, dimensioni e corrente della massima deflessione dell'ago, ma la corrente può essere qualsiasi (dell'ordine di decine, centinaia di microampere ) grazie alla possibilità di settare e calibrare il dispositivo. Ho utilizzato un microamperometro EA0630 con Inom = 150 μA, classe di precisione 1.5 e due scale 0...10 e 0...30.

La scheda è stata progettata per essere fissata direttamente al microamperometro tramite dadi sui suoi terminali. Questa soluzione garantisce l'integrità sia meccanica che elettrica della struttura. Il dispositivo è posto in una custodia di adeguate dimensioni, sufficiente ad accogliere anche (tranne il microamperometro e la scheda):

- SA1 - pulsante KM2-1 di due interruttori di piccole dimensioni;
- SA2 - interruttore a levetta di piccole dimensioni MT-1;
- SA3 - interruttore compatto per 12 posizioni PG2-5-12P1NV;
- R17 - SP3-9a - VD1 - qualsiasi, ho usato uno della serie KIPx-xx, bagliore rosso;
- Batteria da 9 volt "Korund" con dimensioni 26.5 x 17.5 x 48.5 mm (esclusa la lunghezza dei contatti).

SA1, SA2, SA3, R17, VD1 sono fissati sul coperchio superiore (pannello) del dispositivo e si trovano sopra la scheda (la batteria è fissata con una cornice metallica direttamente sulla scheda), ma collegata alla scheda con fili, e tutti gli altri elementi radio del circuito si trovano sulla scheda (e direttamente anche sotto il microamperometro) e sono collegati tramite cablaggio stampato. Non ho previsto un interruttore di alimentazione separato (e non si adatterebbe al caso selezionato), combinandolo con i fili per il collegamento del condensatore testato Cx nel connettore di tipo SG5. La "madre" XS1 del connettore ha una custodia in plastica per l'installazione su un circuito stampato (è installata nell'angolo della scheda) e la "padre" XP1 è collegata attraverso un foro all'estremità della custodia del dispositivo. Quando si collega il connettore "maschio" con i suoi contatti 2-3, accende l'alimentazione del dispositivo. È una buona idea collegare un connettore (blocco) di qualche tipo ai fili Cx in parallelo per collegare i singoli condensatori sigillati.

Lavorare con il dispositivo

Quando si lavora con il dispositivo, è necessario prestare attenzione alla polarità del collegamento dei condensatori elettrolitici (polari). Con qualsiasi polarità della connessione, l'indicatore mostra lo stesso valore della capacità del condensatore, ma con la polarità errata della connessione, ad es. "+" del condensatore al "-" del dispositivo, il LED VD1 indica un'elevata corrente di dispersione (dopo che il condensatore è stato caricato, il LED continua a bruciare intensamente), mentre con la corretta polarità della connessione, il LED lampeggia e si spegne gradualmente, dimostrando una diminuzione della corrente di carica a un valore molto piccolo, quasi al completo decadimento (dovrebbe essere osservato per 5-7 secondi), a condizione che il condensatore in prova abbia una bassa corrente di dispersione. I condensatori non elettrolitici non polari hanno una corrente di dispersione molto bassa, che può essere vista dallo spegnimento molto rapido e completo del LED. E se la corrente di dispersione è grande (la resistenza che devia il condensatore è piccola), cioè il condensatore è vecchio e "scorre", quindi il bagliore del LED è già visibile a Rleaks = 100 kOhm, e con resistenze di shunt inferiori, il LED brucia ancora più luminoso.

Pertanto, è possibile determinare la polarità dei condensatori elettrolitici dal bagliore del LED: quando è collegato, quando la corrente di dispersione è inferiore (il LED è meno luminoso), la polarità del condensatore corrisponde alla polarità del dispositivo.

Avviso IMPORTANTE!

Per una maggiore precisione delle letture, qualsiasi misurazione deve essere ripetuta almeno 2 volte, perché. per la prima volta parte della corrente di carica va a creare uno strato di ossido del condensatore, cioè le letture della capacità sono leggermente sottostimate.

Letteratura

1. Belza J. Meric electrolytikych kondenzatoru.- Amaterske Radio, 1990. N 2, p.49.
2. Radiohobby #5 2000

Pubblicazione: cxem.net

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