Измеритель емкости конденсаторов своими руками. Описание и настройка устройства

В статье приводятся варианты схемы простого прибора, позволяющего находить неисправные электролитические конденсаторы, не выпаивая их из схемы. Кроме того, данным прибором можно “прозванивать” электрические цепи, проверять прохождение сигнала в устройствах ВЧ и НЧ, оценивать моточные изделия на предмет наличия короткозамкнутых витков.

Несколько лет назад в Интернете автор обнаружил схему несложного прибора, позволяющего выявлять неисправные электролитические конденсаторы. Заинтересовавшись этим, автор решил собрать и испытать этот “измеритель ESR”. Результат превзошел все ожидания: телевизор Toshiba, находившийся в ремонте несколько дней (не запускался БП), был отремонтирован буквально за 5 минут. С помощью этого прибора были обнаружены два электролитических конденсатора с повышенным ESR, которые до этого были выпаяны из платы и проверены обычным тестером на “подергивание стрелки”. Стрелка отклонялась, и исправность конденсаторов не вызывала сомнений. После замены конденсаторов телевизор нормально заработал.

Итак, обо всем по порядку. Для начала позвольте немного теории, чтобы полнее представлять суть проблемы. ESR - это аббревиатура от английских слов Equivalent Serial Resistance, в переводе означает “эквивалентное последовательное сопротивление”. В упрощенном виде электролитический (оксидный) конденсатор представляет собой две алюминиевые ленточные обкладки, разделенные прокладкой из пористого материала, пропитанного специальным составом - электролитом. Диэлектриком в таких конденсаторах является очень тонкая оксидная пленка, образующаяся на поверхности алюминиевой фольги при подаче на обкладки напряжения определенной полярности. К этим ленточным обкладкам присоединяются проволочные выводы. Ленты сворачиваются в рулон, и все это помещается в герметичный корпус. Благодаря очень малой толщине диэлектрика и большой площади обкладок оксидные конденсаторы при малых габаритах имеют большую емкость.

Cхема простейшего измерителя ESR





Рис. 5 Внешний вид прибора
Рис. 6 Расположение деталей внутри корпуса
Рис. 7 RC-генератор

• Спасибо китайцам... при всём патриотизме... тогда достать такие детали как в нём было сложно и дорого чтоб спаять... теперь... купить его за 40 тонн... и в случае ремонта... наверное уже невозможно... Так что при союзе... это было в мочь только военке видьмо... :) https://www....1&d=1521698404
• Превратились в более компактные приборы,отвечающие современным требованиям. https://prist.ru/produces/pdf/akip-6106,6107.pdf
• Та...ты... шо?! Эт те рекламный диллер расказал... или ты сам он и есть? " Измеритель RLC Е7-13 Измерен. емкости 0,1пФ - 10мкФ, индуктивн. 1мкГн - 10Гн, сопротивл. 0,01 Ом - 1МОм, проводимости 0,001мкС - 100мС. Базов. погр. 0,2%. Питание 220В/5,6 - 10В (аккум). Цифр. индикация. Рабоч. темп. от -10 до 50*С. Габариты 227х200х70мм. Масса 2кг. "
• Это приборы-измерители имитанса. Измеряют R, L, C либо полное сопротивление. Даже не представляю как найти ЭПС. Теоретически можно будет высчитать ЭПС, для этого нужно знать полное сопротивление и емкостное сопротивление. Но емкостное сопротивление можно высчитать том случае, когда мы точно знаем емкость. Но ESR приходится мерить уже старых конденсаторов: у них емкость может заметно снизиться(из за усыхания). Поэтому определить невозможно. Да и к тому же рабочая частота всего одна- 1 кГц.
• http://js.mamydirect.com/redir/click...98%26page%3D21 По таблицам.
• Нахер тебе реактивка? Тебе ЭПС нужно. А когда кондер просажен, то и это не поможет
• Наверно тогда частота 100кГц не была так востребована.Чего не скажешь про наше время. http://tel-spb.ru/esr.html
• Всё востребовано. Е7-15, сделано в СССР Технические характеристики приборов измерители иммитанса Е7-15: Диапазоны измерения - 0,1пФ-20мФ, 1 МОм-20 МОм, 0,1мГн-16кГн; Управление процессором прибора измеритель иммитанса E7-15; Погрешность измерения - 0,25%; Рабочие частоты - 100Гц, 1кГц; Напряжение смещения прибора измеритель иммитанса E7-15 - 5В; Уровень сигнала - 2В эфф; Индикация - цифровая, 3,5 десятичных разряда; Питание прибора измеритель иммитанса E7-15 - 220В; 50Гц, 400Гц; Габариты - 228X120X380мм; Масса - 3кг. Цена на радиорынке в Краснодаре 4 тыс.руб. Бери не хочу.
• Нет 10 и 100кГц. Е7-14-100Гц,1кГц,10кГц.
• Ну как бы их проверяли не на какой-то там эпс, а согласно параметрам в ТУ. По тангенсу или по добротности что собственно одно и то же. А эпс... кого интересовал тот всегда мог пересчитать из тангенса. И насчет частоты, последовательного сопротивления и иже с ним... Согласно ТУ измерение тангенса\ добротности (сдаточный параметр) проводилось\проводится на одной частоте, чаще всего на 50 гц, однако как обязательные справочные данные приводится либо таблица либо график зависимости добротности от частоты, для каждого из присутствующих в ТУ номиналов. А чем меряли... мостами обычно. Тем же Е7-8 к примеру. На нем кстати удается померять добротность фторпласта, не прямо естественно. А большего имхо почти никогда и не надоть.
• Norman777 Кто Вам мешает измерить ёмкость, а потом измерить и сравнить ESR по таблице или datasheet? Измерители ESR работают на таких частотах, когда реактивное сопротивление на столько мало, что может не учитываться в значении ESR .
• Часто мелькает таблица качества конденсаторов.
• Это не корректная таблица. Значение ESR зависит и от напряжения, на которое рассчитан конденсатор.
• sergeisam, Данные таблицы близки к характеристикам конденсаторов заявляемым производителями. Вы можете убедиться в этом ознакомившись с https://www....le&dlfileid=53
• В февральском номере журнала "Радио" за этот год была методика измерения ёмкости и ESR при помощи генератора и осциллографа: Кто что может про неё сказать и можно ли в данном случае пользоваться недорогими китайскими осциллографами-конструкторами?
• Можно, наверное, просто зачем? Готовый ESR - метр стоит порядка 10 - 15 у.е., измеряет ESR, емкости, индуктивности, сопротивления... А эта схема - анахронизм... Вот, например, гораздо дешевле десятки: https://3v3.com.ua/product_4734.html Я купил себе нечно подобное, полезнейшая штука. Рекомендую...
• batareika Схема интересна тем,что измерения делаются на плате.Измерительное напряжение 0,1-0,3в. kovigor Готовый ESR метр адаптирован под измерения на плате?
• Нет... в том плане что если есть напруга... требуется доработка... а так... вроде меряет...
• Забудьте о корректных измерениях на плате без выпайки - компоненты, установленные рядом и соединенные с интересующим вас компонентом, будут вносить в результаты измерений неконтролируемые погрешности. Да и не нужны эти измерения без выпайки никому, разве только новичкам-лентяям. Неужели так трудно отпаять одну ножку компонента, если это DIP, или выпаять компонент феном, если это SMD, и провести настоящее, корректное измерение? Ну, допустим, там 0.1 - 0.3В. Полупроводники влиять не будут (в первом приближении). Но ведь плата не из одних полупроводников состоит. Резисторам, конденсаторам, индуктивностям глубоко по боку, 0.1В там или, скажем, 12В...
• Работает хорошо, панелька - говно. Вы конечно правы,но это если лезть в академические дебри о точности. Если же подходить к вопросу с точки зрения оценочных измерений, то ESR-Micro V4.0S которым я пользуюсь вполне способен и в плате измерять, не выпаивая. И я на этом форуме выкладывал фото, где esr-micro и прибор по вашей ссылке(кстати сделанный немцем, бескорыстно выложены в сеть исходники и т.п. и т.д. и бессовестно размножаемые китайцами) показывают совершенно идентичные цифры.

В упрощенном виде электролитический (оксидный) конденсатор представляет собой две алюминиевые ленточные обкладки, разделенные прокладкой из пористого материала, пропитанного специальным составом - электролитом. Диэлектриком в таких конденсаторах является очень тонкая оксидная пленка, образующаяся на поверхности алюминиевой фольги при подаче на обкладки напряжения определенной полярности. К этим ленточным обкладкам присоединяются проволочные выводы. Ленты сворачиваются в рулон, и все это помещается в герметичный корпус. Благодаря очень малой толщине диэлектрика и большой площади обкладок оксидные конденсаторы при малых габаритах имеют большую емкость.

В процессе работы внутри конденсатора протекают электрохимические процессы, разрушающие место соединения вывода с обкладками. Контакт нарушается, и в результате появляется т. н. переходное сопротивление, достигающее порою десятков Ом. Это эквивалентно включению последовательно с конденсатором резистора, причем последний находится в самом конденсаторе. Зарядные и разрядные токи вызывают нагрев этого "резистора", что еще больше усугубляет разрушительный процесс.

Другая причина выхода из строя электролитического конденсатора - это известное радиолюбителям "высыхание", когда из-за плохой герметизации происходит испарение электролита. В этом случае возрастает реактивное емкостное (Хс) сопротивление конденсатора, т.к. емкость последнего уменьшается. Наличие последовательного сопротивления негативно сказывается на работе устройства, нарушая логику работы конденсатора в схеме. (Если включить, например, последовательно с конденсатором фильтра выпрямителя резистор сопротивлением 10 - 20 Ом, на выходе последнего резко возрастут пульсации выпрямленного напряжения). Особенно сильно сказывается повышенное значение Эквивалентного последовательного сопротивления (ESR) конденсаторов (причем всего до 3 - 5 Ом) на работе импульсных блоков питания, вызывая выход из строя дорогостоящих транзисторов или микросхем.

Принцип работы описываемых измерителей эквивалентного последовательного сопротивления основан на измерении емкостного сопротивления конденсатора , т.е. по сути - это омметр, работающий на переменном токе. Из курса радиотехники известно,

Х с = 1/ 2ПfC (1), где Х с - емкостное сопротивление. Ом; f - частота, Гц; С - емкость, Ф

Проверка конденсатора. Средние величины ESR в миллиоммах для новых конденсаторов в зависимости от напряжения

Генератор импульсов генерирует импульсы с частотой следования 120кГц, построен на логических элементах 1 и 2. Частота генератора задается RC контуром на радиокомпонентах R1 и C1.

Для согласования логических уровней используется третий логический элемент DD1.3. Для усиления импульсов в схему добавлены DD1.4-DD1.6. Затем сигнал следуя через делитель напряжения на сопротивлениях R2 и R3 поступает на неизвестный конденсатор Сх. Блок измерителя переменного напряжения состоит из диодов VD1 и VD2 и мультиметра, . Последний, требуется перевести в режим измерения постоянного напряжения. Подстройку прибора для проверки конденсаторов осуществляют путем изменения номинала резистора R2.

Конструктивно прибор размещен в одном корпусе с элементом питания. Щуп Х1 присоединен к корпусу устройства, щуп X2 обычный провод не более 10 сантиметров на конце которого игла или крокодил. Проверка исследуемых конденсаторов возможна прямо на плате, не выпаивая их из схемы, что существенно ускоряет время ремонта любой радио аппаратуры.

По завершению сборки устройства для проверки электролитических конденсаторов, желательно измерить осциллографом частоту на щупах X1 и X2. Она должна находиться в диапазоне 120-180 кГц. Иначе потребуется подбор номинала резистора R1.

Затем используя резисторы следующих номиналов: 1, 5, 10, 15, 25, 30, 40, 60, 70 и 80 Ом . К выводам X1 и X2 подключаем сопротивление в 1 Ом и регулировкой R2 добиваемся, чтобы на мультиметре было значение 1мВ. Затем берем следующий резистор 5 Ом и не изменяя сопротивление R2 записываем показание мультиметра. Так же и далее с оставшимися сопротивлениями. В результате этого получим таблицу значений, по которой можно будет узнать реактивное сопротивление.

Рассмотрим работу схемы простейшего измерителя ESR для проверки оксидных конденсаторов. Сразу следует сделать оговорку, что суть электрических процессов, происходящих в схеме, для облегчения понимания дается в несколько упрощенном виде.

На микросхеме DD1 собран генератор прямоугольных импульсов (элементы D1.1, D1.2) и буферный усилитель (элементы D1.3, D1.4). Частота генерации определяется элементами С2 и R1 и приблизительно равна 100 кГц. Прямоугольные импульсы через разделительный конденсатор СЗ и резистор R2 подаются на первичную обмотку повышающего трансформатора Т1. Во вторичную обмотку после выпрямителя на диоде VD1 включен микроамперметр РА1, по шкале которого отсчитывается значение ESR. Конденсатор С4 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения. При включении питания стрелка микроамперметра отклоняется на конечную отметку шкалы (добиваются подбором резистора R2), это ее положение соответствует бесконечному значению ESR .

Если теперь подключить исправный оксидный конденсатор Сх параллельно обмотке I трансформатора Т1, то благодаря низкому емкостному сопротивлению (помните, при С = 10 мкФ, Х с = 0,16 Ом на частоте 100 кГц ), конденсатор зашунтирует обмотку, и стрелка измерителя упадет практически до нуля. При наличии же в измеряемом конденсаторе какого-либо из описанных выше дефектов, в нем повышается значение ESR. Часть переменного тока потечет через обмотку, и стрелка отклонится на некоторый угол.

Чем больше будет ESR, тем больший ток будет течь через обмотку и меньший через конденсатор, и тем ближе к положению "бесконечность" будет отклоняться стрелка. Шкала прибора нелинейна и напоминает шкалу омметра обычного тестера. В качестве измерительной головки можно использовать любой микроамперметр на ток до 500 мкА, хорошо подходят головки от индикаторов уровня записи магнитофонов. Градуировать шкалу не обязательно, достаточно засечь, где будет находиться стрелка, подключая калибровочные резисторы.

Но об этом поговорим чуть позже. Благодаря разделительному повышающему трансформатору, напряжение на измерительных щупах прибора не превышает значения 0,05 - 0,1 В, при котором еще не открываются переходы полупроводниковых приборов. Это дает возможность проверять конденсаторы, не выпаивая их из схемы!

Нетрудно заметить, что если к схеме подключить неисправный конденсатор, имеющий пробой диэлектрика, стрелка прибора так же, как и в случае проверки исправного конденсатора, упадет до нулевой отметки. Для устранения указанного недостатка в схему введен переключатель S1. В верхнем положении контактов (как показано на схеме) прибор работает как измеритель ESR, и стрелка измерительной головки отклоняется под воздействием выпрямленного напряжения генератора. В нижнем же положении контактов переключателя S1 стрелка измерителя отклоняется под воздействием постоянного напряжения источника питания, а измеряемый конденсатор подключается параллельно головке. Процедура измерения выглядит так: подключаем щупы к измеряемому конденсатору и наблюдаем за стрелкой. Допустим, стрелка упала до нуля, по части ESR конденсатор исправен. Переключаем S1 в нижнее положение. При исправном конденсаторе стрелка измерительного прибора должна вернуться в положение "бесконечность", т.к. конденсаторы не проводят (вернее сказать: не должны проводить) постоянный ток. Пробитый же конденсатор зашунтирует головку, и стрелка измерителя останется в нулевом положении. Отклонения стрелки на конечную отметку шкалы на постоянном токе (в нижнем положении S1) добиваются подбором резистора R3.

Для защиты измерительной головки от механических повреждений импульсом разрядного тока (при случайном подключении измерительных щупов к заряженному конденсатору) служат диоды VD2, VD3. Заряженный конденсатор будет разряжаться через обмотку I трансформатора Т1.

Наличие переключателя S1 дает возможность "прозванивать" проводники печатной платы, позволяя выявлять обрывы, микротрещины или случайные замыкания между дорожками. На переменном токе этого сделать нельзя, т. к., например, из-за наличия в схеме блокировочного конденсатора, прибор покажет замыкание между общим проводом и проводником питания.

Существуют и другие области применения прибора. С его помощью, благодаря наличию генераторе импульсов, можно проверять исправность трактов РЧ и ПЧ радиоприемников и телевизоров, а также видеоусилители, формирователи импульсов и т.д. Спектр гармоник сигнала прямоугольной формы генератора, работающего на частоте 100 кГц, простирается вплоть до сотен мегагерц. Телевизор реагирует на подключение щупов прибора даже к антенному входу ДМВ диапазона. В диапазоне MB на экране телевизора отчетливо просматриваются горизонтальные полосы.

Чтобы иметь возможность проверять тракты ЗЧ, в схему прибора введен еще один переключатель (S2), с помощью которого частота генератора импульсов понижается до 1 кГц. Кроме того, измерения показали, что потребляемый прибором ток не превышает 3-5 мА. Питать прибор можно от батарейки типа "Крона" через маломощный 5-вольтовой стабилизатор. Переключателем S3 включается питание прибора.

Длительная работа с прибором позволила выявить еще один "скрытый резерв" - при помощи него можно проверять катушки индуктивности (обмотки трансформаторов) на предмет наличия короткозамкнутых витков. При этом прибор измеряет все то же реактивное сопротивление, только на этот раз индуктивное (XL). Индуктивное сопротивление можно рассчитать по формуле:

X L = 2ПfL (2), где X L - индуктивное сопротивление, Ом; t - частота, Гц; L - индуктивность, Гн.

Например, катушка индуктивностью в 100 микрогенри (мкГн) на частоте 100 кГц будет иметь индуктивное сопротивление XL = 62,8 Ом (при синусоидальной форме тока). Если такую катушку подключить к нашему прибору, стрелка измерителя практически останется в положении "бесконечность", отклонение будет едва заметно. Наличие же в обмотке катушки короткозамкнутого витка (витков) приведет к резкому уменьшению индуктивного сопротивления до единиц Ом, и стрелка прибора в этом случае покажет какое-то малое сопротивление. Индуктивность катушек, применяемых в радиотехнических устройствах, может находиться в очень широких пределах - от единиц микрогенри в ВЧ дросселях до десятков генри в силовых трансформаторах, поэтому проверка катушек с большой индуктивностью на частоте 100 кГц может вызвать затруднения. Чтобы проверять такие катушки (например, первичные обмотки силовых трансформаторов), частоту генератора нужно установить в 1 кГц (переключателем S2).

Трансформатор Т1 наматывается на ферритовом кольце с внешним диаметром 10-15 мм и магнитной проницаемостью 600-2000 (значения не критичны). Первичная обмотка содержит 10 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,4-0,5 мм, вторичная - 200 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,1-0,15 мм. В качестве провода для "первички" отлично подходит монтажный провод марки МГТФ-0,5. Диод VD1 обязательно должен быть германиевым, например, типов Д9, Д310, Д311, ГД507. Кремниевые диоды имеют большое пороговое напряжение открывания (0,5-0,7 В), что приведет к сильной нелинейности шкалы прибора в области измерения малых сопротивлений. Германиевые же диоды начинают проводить ток при прямом напряжении 0,1-0,2 В. Правильно собранный прибор начинает работать сразу, нужно только лишь подобрать сопротивление резисторов, как было указано выше. Чтобы облегчить настройку, в качестве резисторов R2 и R3 можно использовать подстроечные резисторы.

Задающий генератор можно собран и по другой схеме, важно лишь, чтобы частота сигнала генератора была около 100 кГц. Можно вообще обойтись без внутреннего генератора, используя уже имеющийся в распоряжении стационарный генератор и стрелочный авометр, а прибор оформить в виде приставки к ним.

Градуируют прибор проверки электролетических конденсаторовс помощью нескольких постоянных резисторов сопротивлением 1 Ом. Замкнув щупы, замечаем, где будет нулевая отметка шкалы. Из-за наличия сопротивления в соединительных проводах, она может не совпадать с положением стрелки при выключенном питании. Поэтому провода, идущие к щупам, должны быть по возможности короткими, сечением 0,75-1 мм2. Далее подключаем два параллельно соединенных резистора на 1 Ом и замечаем положение стрелки, соответствующее измеряемому сопротивлению 0,5 Ом. Затем подключаем резисторы на 1, 2, 3, 5 и 10 Ом и замечаем положения стрелки при измерении этих сопротивлений. На этом можно остановиться, т. к. электролитические конденсаторы емкостью более 4,7 мкФ с ESR больше 10 Ом, хотя и могут работать, например, в качестве разделительных в УНЧ, однако вызывают большие сомнения в их долговечности.

Значение ESR новых исправных конденсаторов зависит от фирмы-изготовителя, типа, свойств применяемых при изготовлении материалов и др. Повышенным (до 3-6 Ом) ESR обладают большинство конденсаторов емкостью 1-4,7 мкФ на напряжение 50-400 В, а также низковольтные сверхмалогабаритные конденсаторы. Проверенный же конденсатор, например, емкостью 1000 мкФ на 16 В, имеющий ESR 5 Ом, явно "нехороший" и подлежит замене. Как было отмечено выше, в особо ответственных узлах радиоаппаратуры, например, в импульсных блоках питания, схемах развертки телевизоров, должны использоваться качественные конденсаторы с ESR не более 0,5-1 Ом. Для междукаскадных конденсаторов НЧ - цепей эти требования могут быть не такими жесткими. (Именно в УНЧ, собранном пару лет назад, благополучно работают упомянутые выше миниатюрные "электролитики").

Для проверки возможности прибора обнаруживать коротко-замкнутые витки проведите такой эксперимент: подключите прибор к исправному дросселю, например, ДМ - 0,1 с индуктивностью 20-100 мкГн, при частоте 100 кГц. Стрелка слегка отклонится в сторону уменьшения измеряемого сопротивления. Затем намотайте поверх дросселя пару витков монтажного провода со снятой изоляцией и скрутите вместе его концы. Снова подключите прибор: на этот раз стрелка должна отклониться на значительно больший угол, показывая сопротивление несколько Ом. В любом случае функция проверки катушек является дополнительной.

Пробник собран на микросборке . Если проверяемый конденсатор пробит, то светодиод тухнет. Если емкость в обрыве, то светодиод постоянно светится. Если же контролируемый конденсатор исправен, то светодиод мигает, а частота мигания световых последовательностей меняется в зависимости от сопротивления переменного резистора.

С помощью такого прибора можно проверить, нет ли внутри конденсаторов обрыва короткого замыкания, или значительной утечки. Рассчитан он на конденсаторы емкостью более 50 пФ. Основа прибора генератор прямоугольных импульсов, собранный на элементах DD1.1- DD1.3, частота следования которых составляет около 75 кГц, а скважность примерно 3.

Рис.1 Принципиальная схема измерителя конденсаторов

Монтажная плата испытателя конденсаторов показана на рисунке.

В конструкции использован стрелочный микроамперметр от китайского мультиметра :

Шкала прибора заменена другой с обозначением сектора для исправных конденсаторов, который располагается между 8 и 20 Омами по предыдущей верхней шкале:

Испытатель Оксидных Конденсаторов с питанием от сети.

Пределы измерения емкости - 1... 1000 мкФ,
Относительная погрешность измерения в интервале значений 20...500 мкФ - не более -20 и +40 %.


Принципиальная схема.

Принцип его действия основан на измерении падения переменного (50 Гц) напряжения на делителе, состоящем из резисторов R1, R2 и проверяемого конденсатора Сх. Снимаемый с делителя сигнал усиливается микросхемой DA1 и поступает на выпрямитель, выполненный по схеме удвоения напряжения на диодах VD1, VD2. Постоянная составляющая выпрямленного напряжения через логарифмирующую цепь R7,VD3,R8 (она расширяет пределы измерения емкости) поступает на микроамперметр РА1, и его стрелка отклоняется на угол, обратно пропорциональный емкости конденсатора Сх.
В приборе можно использовать постоянные резисторы МЛТ, переменные резисторы СП4-1 (СП5-2, ППЗ-45),
конденсаторы КМ-6, МБМ(С1), КТ-1(СЗ). К50-6. К50-16, К53-1 (остальные). Трансформатор Т1-любой, мощностью более 1 Вт с напряжением на вторичной обмотке 2X22V.
Для подключения прибора к проверяемому конденсатору и прокалывания защитного лака, которым обычно покрыты печатные платы радиоаппаратуры, рекомендуется изготовить специальный щуп. По сути, это - два склеенных корпусами цанговых карандаша, в которые вместо грифелей вставлены стальные иглы. К утолщенным концам игл припаивают гибкий экранированный провод, который подключают к гнездам XS1, XS2.

Налаживание прибора сводится к подгонке (попеременным изменением сопротивлений резисторов R3, R7 и R8) шкалы путем измерения емкости заведомо исправных конденсаторов с возможно меньшим допускаемым отклонением емкости от номинала (конденсаторы с допуском 10%).
Шкалу микроамперметра градуируют непосредственно в микрофарадах или пользуются при работе градировочной таблицей. Если применен микроамперметр с током полного отклонения стрелки 100 мкА, то отметка 5 мкА соответствует емкости 1000 мкФ, отметки 10, 20, 40, 60, 80 и 90 мкА - соответственно 500, 200, 100, 50, 20 и 10 мкФ, отметка 100 мкА - 0.
Перед измерением прибор калибруют переменным резистором R8, ось которого выведена на лицевую панель, устанавливают стрелку микроамперметра РА1 на отметку 0 (100 мкА).
Пределы измерения емкости можно сместить в сторону больших или меньших значений, для чего достаточно заменить резисторы R1 и R2 резисторами соответственно меньших или больших сопротивлений, сохранив неизменным их отношение.
Микросхему К548УН1А в испытателе можно заменить на К140УД7, К554УД2 и т. п., обеспечив им напряжения питания +15V и - 15V.
Необходимые для питания ОУ DА1 напряжения получены выпрямлением переменного напряжения обмотки II трансформатора Т1 и последующей стабилизацией его параметрическими стабилизаторами R9,VD4 и R10,VD5.




Для расширения пределов измерения емкости в сторону меньших значений в прибор необходимо ввести еще один делитель входного напряжения, подключив его как показано на рис.1 (нумерация новых деталей продолжает начатую на схеме в начале статьи, пропуск в нумерации означает, что элемент исключен). Делитель R11, R12 подключают к прибору, переключателем SA1.
Замена подстроечного резистора R7 постоянным, и введение резистора R14 облегчают налаживание испытателя.





Чертеж печатной платы модернизированного прибора показан на рис. 2, смонтированную плату закрепляют непосредственно на шпильках зажимов микроамперметра РА1.

Простой прибор , за основу которого взяты предыдущие варианты схем.
Конструкция размещена в корпусе милливольтметра SUNWA YX1000A:




Для установки "нуля" использован переменный резистор R8, определяющий коэффициент усиления ОУ DA1. Если сопротивление микроамперметра РА1 отличается от 1 кОм, то номинал переменного резистора должен быть соответственно изменен. Для уменьшения чувствительности усилителя к "наводкам" от сетевого напряжения номинал разделительного конденсатора С1 увеличен в 10 раз (1 мкФ).
Для градуировки шкалы индикатора рассчитывают отклонения стрелки (в процентах от всей шкалы) для каждой емкости из ряда Е12 (от 2,2 мкФ до 220 мкФ) по формуле: (Сх/Roбp)x100%.
Образцовые резисторы R4-R6 подбирают с максимально возможной точностью. Желательно, чтобы резисторы R1-R3 отличались друг от друга по сопротивлению точно в 10 раз, иначе придется устанавливать стрелку индикатора на "нуль" при каждой смене диапазона.
Операционный усилитель должен быть с полной внутренней коррекцией и высоким входным сопротивлением, например: К140УД8, К140УД18, К140УД22. Диоды VD1-VD4 - германиевые с малым прямым напряжением. VD5.VD6 - любые с обратным напряжением более 30V. Конденсатор С1 - любой малогабаритный, а С2 - обязательно с малым током утечки (К52, К53). Переключатель диапазонов SA1 - штатный, галетный. Для более плавной установки "нуля", резистор R8 рекомендуется заменить цепочкой из последовательно соединенных переменного и постоянного резисторов, чтобы переменным можно было компенсировать любые изменения сетевого напряжения.
Для приборов, описанных выше, также желателен сетевой трансформатор с увеличенным числом витков на вольт. Конденсатор C1 нужно использовать емкостью 1 мкФ, резистор R3 заменить переменным ("установка нуля"), а переменные и подстроенные - постоянными. Резистором R6 устанавливать стрелку на нуль нельзя, поскольку будет "растягиваться" или "сжиматься" шкала из-за нелинейности характеристики диода VD3.

Источник: "РАДИО" №9 1990г, №11 1996г.

Простой измеритель ЭПС (ESR-метр)

Схема:

В качестве генератора использована МС КР1211ЕУ1 Datasheet (частота при номиналах на схеме около 70кГц), трансформаторы могут быть применены фазоинверторные от БП АТ/АТХ - одинаковые параметры (коэффициенты трансформации в частности) практически от всех производителей.

Внимание!!! В трансформаторе Т1 используется лишь половинка обмотки.

Головка прибора имеет чувствительность 300мкА, но возможно использование других головок. Предпочтительно использование более чувствительных головок.
Шкала прибора растянута на треть при измерении до 1-го Ома. Десятая Ома легко отличимая от 0,5 Ома, в шкалу укладываются 22 Ома.
Растяжку и диапазон можно варьировать с помощью добавления витков к измерительной обмотке (с щупами) и/или к обмоткам III того или иного трансформатора.

В последнее время выход из стоя электролитических конденсаторов стал одной из основных причин поломок радиоаппаратуры. Но для правильной диагностики не всегда достаточно иметь только измеритель емкости, поэтому сегодня мы поговорим об еще одном параметре - ESR.
Что это, на что влияет и чем измеряют, я попробую рассказать в этом обзоре.

Для начала скажу, что этот обзор будет кардинально отличаться от предыдущего, хотя оба этих обзора об измерительных приборах радиолюбителя.
1. В этот раз не конструктор, а скорее «полуфабрикат»
2. Паять в этом обзоре я ничего не буду.
3. Схемы в этом обзоре также не будет, думаю что к концу обзора будет понятно, почему.
4. Данный прибор очень узконаправленный, в отличии от предыдущего «многостаночника».
5. Если о предыдущем приборе знало очень много людей, то этот почти никому неизвестен.
6. Обзор будет маленьким

Для начала, как всегда, упаковка.

К упаковке прибора претензий не возникло, простенько и компактно.

Комплектация совсем спартанская, в комплекте только сам прибор и инструкция, щупы и батарейка в комплект не входят.

Инструкция также не блещет информативностью, общие фразы и картинки.

Технические характеристики прибора, указанные в инструкции.

Ну и более понятным языком.
Сопротивление
Диапазон - 0,01 - 20 Ом
Точность - 1% + 2 знака.

Эквивалентное последовательное сопротивление (ESR)
Диапазон - 0,01 - 20 Ом, работает в диапазоне конденсаторов от 0.1мкФ
Точность - 2% + 2 знака

Емкость
Диапазон - 0,1мкФ - 1000мкФ (3-1000 мкФ измеряются на частоте 3КГц, 0.1-3мкФ - 72КГц)
Точность - зависит от частоты измерения, но составляет около 2% ± 10 знаков

Индуктивность
Диапазон - 0-60 мкГн на частоте 72КГц и 0-1200 мкГн на частоте 3КГц.
Точность - 2% + 2 знака.

Для начала я расскажу что же это такое - ESR.
Многие довольно часто слышали слово - конденсатор, а некоторые даже их видели:)
Если не видели, то на фото ниже наиболее часто встречающиеся в технике представители.

В реальной жизни эквивалентная схема конденсатора выглядит примерно так, как показано на рисунке ниже.
На картинке показаны -
C - эквивалентная емкость, r - сопротивление утечки, R - эквивалентное последовательное сопротивление, L - эквивалентная индуктивность.

А если упрощенно, то
Эквивалентная емкость - это конденсатор в «чистом» виде, т.е. без недостатков.
Сопротивление утечки - это то сопротивление, которое разряжает конденсатор помимо внешних цепей. Если провести аналогию с бочкой воды, то это естественное испарение. Оно может быть больше, может быть меньше, но оно будет всегда.
Эквивалентная индуктивность - Можно сказать что это дроссель, включенный последовательно с конденсатором. Например это обкладки конденсатора свернутые в рулон. Этот параметр мешает конденсатору при работе на высоких частотах и чем выше частота, тем больше влияние.
Эквивалентное последовательное сопротивление, ESR - Вот и тот параметр, который мы и рассматриваем.
Его можно представить как резистор, включенный последовательно с идеальным конденсатором.
Это сопротивление выводов, обкладок, физические ограничения и т.д.
В самых дешевых конденсаторах это сопротивление обычно выше, в более дорогих LowESR ниже, а ведь есть еще Ultra LowESR.
А если просто (но очень утрированно), то это все равно, что набирать воду в бочку через короткий и толстый шланг или через тонкий и длинный. Заправится бочка в любом случае, но чем тоньше шланг, тем это будет происходить дольше и с большими потерями во времени.

Из-за этого сопротивления невозможно конденсатор мгновенно разрядить или зарядить, кроме того при работе на высоких частотах именно это сопротивление греет конденсатор.
Но самое плохое то, что обычный измеритель емкости его не измеряет.
У меня часто были случаи, когда при измерении плохого конденсатора прибор показывал нормальную емкость (и даже выше), но устройство не работало. При измерении ESR-метром сразу становилось понятно, что внутреннее сопротивление у него очень высокое и работать нормально он не может (по крайней мере там, где стоял до этого).
Некоторые наверняка видели вспухшие конденсаторы. Если отсечь случаи, когда конденсаторы пухли просто лежа на полке, то остальное будет являться следствием повышения внутреннего сопротивления. При работе конденсатора постепенно увеличивается внутреннее сопротивление, происходит это от неправильного режима работы или от перегрева.
Чем больше внутреннее сопротивление, тем больше начинает греться конденсатор изнутри, чем больше нагрев изнутри, тем больше растет сопротивление. В итоге электролит начинает «кипеть» и из-за повышения внутреннего давления конденсатор вспухает.

Но вспухает конденсатор не всегда, иногда на вид он абсолютно нормальный, емкость в порядке, а нормально не работает.
Подключаешь его к ESR метру, а у него вместо привычных 20-30мОм уже 1-2 Ома.
Я пользуюсь в работе самодельным ESR метром, собранным много лет назад по схеме с форума ProRadio, автор конструкции - Go.
Этот ESR метр попадается в моих обзора довольно часто и меня часто спрашивают о нем, но когда я увидел в новых поступлениях магазина уже готовый прибор, то решил заказать его для пробы.
Еще подогревало интерес то, что информации по этому прибору я нигде не нашел, ну тем интереснее:)

Внешне прибор выглядит как «полуфабрикат», т.е. собранная конструкция, но без корпуса.
Правда для удобства производитель установил всю эту конструкцию на такие вот пластиковые «ножки», даже гаечки пластиковые:)

С правого торца прибора расположены клеммы для подключения измеряемого элемента.
К сожалению схема подключения двухпроводная, а значит что чем длиннее будут провода щупов (если их использовать) тем больше будет погрешность показаний.
В более правильных конструкциях используется четырехпроводное подключение, по одной паре конденсатор заряжается/разряжается, по другой происходит измерение напряжения на конденсаторе. в таком варианте провода можно сделать хоть метр длиной, глобальной разницы в показаниях не будет.
Также рядом с клеммами находятся два контакта печатной платы, они используются при калибровке прибора (это я понял уже потом).

Снизу предусмотрено место для установки батареи питания типа 6F22 9 Вольт (Крона).

Прибор также может питаться и от внешнего источника питания, подключаемого посредством разъема MicroUSB. при подключении питания к этому разъему батарея отключается автоматически. при частом использовании я бы советовал питать прибор от USB разъема, так как батареи разражаются довольно ощутимо.
На фото также видно, что стяжка, при помощи которой крепится батарея, многоразовая. Замок стяжки имеет язычок, при нажатии на который ее можно открыть.

В собранном виде конструкция выглядит как то так.

Включается и управляется прибор всего одной кнопкой.
Включение - нажатие дольше 1 сек.
Нажатие в рабочем режиме переключает прибор между измерениями L и С-ESR.
Выключение - нажатие кнопки более чем 2 секунды.

При включении прибора высвечивается сначала название и версия прошивки, затем идет надпись, предупреждающая о том, что конденсаторы надо обязательно разрядить перед проверкой.
При удержании кнопки более двух секунд высвечивается надпись - Выключение питания и при отпускании кнопки прибор отключается.

Как я выше писал, прибор имеет два рабочих режима.
1. измерение индуктивности
2. измерение емкости, сопротивления (или ESR).
В обоих режима на экране отображается напряжение питания прибора.

Естественно посмотрим что из себя представляет начинка этого прибора.
На вид она заметно сложнее чем у предыдущего тестера транзисторов, что косвенно говорит либо о непродуманности схемы либо о лучших характеристиках, мне кажется что в данном случае скорее второй вариант.

Ну дисплей особо описывать смысла нет, классический 1602 вариант. Единственно что удивило - черный цвет текстолита.

Общее фото печатной платы я сделал в двух вариантах, со вспышкой и без, вообще прибор очень не хотел фотографироваться, мешая мне всеми возможными способами, потому заранее приношу извинение за качество.
На всякий случай напоминаю, что все фото в моих обзорах кликабельны.

«сердцем» прибора является микроконтроллер 12le5a08s2, информации по конкретно этому контроллеру я не нашел, но в даташите другой его версии проскакивала информация что он собран на ядре 8051.

Измерительная часть содержит довольно много элементов, кстати заявлено что процессор имеет 12 бит АЦП, который используется для измерения. Вообще такая разрядность весьма неплохая, скорее интересно насколько это реально.
Изначально думал начертить схему всего этого «безобразия», но потом понял, что особого смысла это не имеет, так как характеристики прибора в плане диапазона измерения не очень большие. Но если кому интересно, то можно попробовать перечертить.

Также в измерительной схеме задействован операционный усилитель, как по мне довольно неплохой, я такой использовал в усилителе сигнала с токового шунта электронной нагрузки.

Судя по всему это узел переключения питания между батареей и USB разъемом.

Снизу платы почти ничего интересного, кроме кнопки компонентов никаких нет:(

Но я нашел интересное даже на пустой печатной плате:)))
Дело в том, что когда я получил прибор и игрался с ним, то категорически не мог заставить его отображать емкость конденсатора выше 680мкФ, он упорно показывал OL и все.
Осматривая плату я не мог не заметить три пары контактов для подключения кнопок (судя по маркировке).
Сначала я ткнул key2, на что получил на экране - калибровка нуля (вольный перевод) - ОК.
Ха, думаю, ну щаззз мы тебя.
А вот и нет, калибровка заняла у меня уйму времени, так как из-за редкости прибора информации по нему нет, вообще. Единственное упоминание со словом калибровка было .

Замыкание других пар контактов выводит на экран значения констант (судя по всему).
причем были еще варианты, с другими буквами, а также иногда при замыкании key3 проскакивала надпись - Сохранено ОК (на англ ессно).

Но вернемся к калибровке.
Прибор сопротивлялся всем своими силами.
Для начала я попробовал коротнуть клеммы пинцетом и калибровать так, но прибор в итоге показывал правильную емкость и отрицательное сопротивление у конденсаторов.
После этого я коротнул два тестовых пятачка на плате, прибор стал показывать корректное сопротивление, но диапазон измерения емкости сузился до 220-330 мкФ.
И уже после долгих поисков в инете я наткнулся на фразу (ссылка есть чуть выше) - Use 3cm thick copper wire for short circuit to clear
В переводе это означало - используйте медный провод толщиной 3см. я подумал что толщина в 3см это как то круто и скорее всего имелось в виду 3см длины.
Отрезал кусочек провода длиной около 3см и коротнул патчки на плате, стало работать гораздо лучше, но все равно не так.
Взял провод подлиннее раза в два и повторил операцию. После этого прибор стал работать уже вполне нормально и дальнейшие тесты я проводил уже после этой калибровки.

Для начала я подобрал разных компонентов, при помощи которых буду проверять как работает прибор.
На фото они уложены в соответствии с порядком тестирования, только дроссели лежат наоборот.
Все компоненты проверялись от меньшего номинала к большему.

Перед тестами я посмотрел осциллографом что выдает прибор на свои измерительные клеммы.
Судя по показаниям осциллографа частота установлена примерно на 72КГц.

В плане измерения индуктивности показания вполне сошлись с указанными на компонентах.
1. индуктивность 22мкГн
2. индуктивность 150мкГн
Кстати, в процессе калибровки я заметил, что никакие манипуляции не влияли на точность измерения емкости и индуктивности, а отражались только на точности измерения сопротивления.

С индуктивностью 150мкГн форма сигнала на клеммах выглядела так

С конденсаторами небольшой емкости также не возникло проблем.
1. 100нФ 1%
2. 0.39025 мкФ 1%

Форма сигнала при измерении конденсатора 0.39025 мкФ

Дальше пошли электролиты.
1. 4.7мкФ 63В
2. 10мкФ 450В
3. 470мкФ 100 Вольт
4. 470мкФ 25 В lowESR
Отдельно скажу насчет конденсатора 10мкФ 450 Вольт. Меня очень удивили показания и это не дефект конкретного элемента, так как конденсаторы новые и у меня их два одинаковых. показания также были одинаковые у обоих и другие приборы показывали именно емкость около 10мкФ. мало того, даже на этом приборе пару раз проскочили показания со значением около 10мкФ. почему так, мне непонятно.

1. 680мкФ 25 Вольт низкоимпедансный
2. 680мкФ 25 Вольт lowESR.
3. 1000мкФ 35 Вольт обычный Samwha.
4. 1000мкФ 35 Вольт Samwha RD серия.

Форма сигнала на контактах при тестировании обычного 1000мкФ 35 Вольт Samwha.
По идее, при измерении емких электролитов, частота должна была упасть до 3КГц, но на осциллограмме явно видно, что частота не менялась в процессе всех тестов и составляла около 72КГц.

1000мкФ 35 Вольт Samwha RD серии иногда выдавал и такой результат, проявлялось это при плохом контакте выводов с измерительными клеммами.

Уже после того как сделал групповое фото, измерил и сложил детали по своим местам я вспомнил, что забыл измерить сопротивление резисторов.
Для измерения я взял пару резисторов
1. 0.1 Ома 1%
2. 0.47 Ома 1%
Сопротивление второго резистора несколько завышено и явно вылазит за предел 1%, скорее даже ближе к 10%. но я думаю что это скорее сказывается то, что измерение проходит на переменном токе и влияет индуктивность проволочного резистора, так как мелкий резистор на 2.4 Ома показал сопротивление 2.38 Ома.

Когда искал информацию по прибору, то пару раз натыкался на фото этого прибора, где показано одновременное измерение с разными частотами, но мой прибор такое не выводит, опять же непонятно почему:(
То ли другая версия, то ли еще что, но разница есть. У меня вообще сложилось впечатление, что измеряет он только на частоте 72КГц.
Высокая частота измерения это хорошо, но всегда удобно иметь альтернативу.

Резюме
Плюсы
В работе прибор показал довольно неплохую точность (правда после калибровки)
Если не учитывать то, что мне пришлось его калибровать, то можно сказать что конструкция готова к работе «из коробки», но допускаю что это мне так «повезло».
Двойное питание.

Минусы
Полное отсутствие информации по калибровке прибора
Узкий диапазон измерения
У меня прибор нормально начал работать только после калибровки.

Мое мнение. Если честно, то у меня создалось стойкое двоякое впечатление о приборе. С одной стороны я получил вполне неплохие результаты, а с другой я получил больше вопросов чем ответов.
Например я так на 100% и не понял как его правильно калибровать, также не понял почему мой конденсатор на 10мкФ отображается как 2.3, ну и кроме того непонятно, почему измерение проходит только на 72КГц.
Я даже не знаю, рекомендовать его или нет. Если паять совсем не хочется, то можно использовать этот или транзистор тестер из прошлого обзора, а если хочется лучших характеристик (в основном в сторону расширения диапазона) и не нужно измерять индуктивности, то можно собрать C-ESR метр от Go.
Очень расстроил верхний диапазон измерения емкости в 1000мкФ, хотя я спокойно измерял и 2200 мкФ, но точность прибора падала, он начинал явно завышать показания емкости.

В общем на этом пока все, очень буду рад любой информации по прибору и с удовольствием добавлю ее в обзор. Допускаю что у кого нибудь он тоже есть, хотя и очень маловероятно, так как я не нашел по нему ничего, хотя часто все приборы являются повторением каких то уже известных конструкций.

Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.