Пробник оксидних конденсаторів. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Вимірювальна техніка

 Коментарі до статті

Надійність напівпровідникових приладів у сучасній апаратурі зросла настільки, що перше місце за кількістю дефектів вийшли оксидно-електролітичні конденсатори [1]. Пов'язано це з наявністю в них електроліту. Вплив підвищеної температури, розсіювання в конденсаторі потужності втрат, розгерметизація в ущільненнях корпусу призводять до пересихання електроліту. Ідеальний конденсатор при роботі в ланцюзі змінного струму має лише реактивний (ємнісний) опір. Реальний же конденсатор, для даного випадку, можна розглядати у вигляді ідеального конденсатора і з'єднаного з ним послідовно резистора. Цей резистор називають еквівалентним послідовним опором конденсатора (далі ЕПС в англомовній літературі можна зустріти аналогічний термін з абревіатурою ESR - Equivalent Series Resistance).

На стадії виникнення дефектів в оксидних конденсаторах відбувається завищення ЕПС конденсатора. Через це підвищується потужність втрат, що нагріває конденсатор зсередини. Ця потужність прямо пропорційна ЕПС конденсатора та квадрату сили струму його перезаряджання. Надалі процес швидко прогресує, до повної втрати ємності конденсатором.

Поява дефектів у виробах, де використовуються оксидні конденсатори, можливо на різній стадії цього процесу. Все залежить від умов роботи конденсатора, у тому числі його електричних режимів та особливостей самого пристрою. Складність діагностики таких дефектів у цьому, що вимір ємності звичайними приладами здебільшого результатів це не дає, оскільки ємність виявляється у межах норми чи лише трохи занижена. Особливо вимогливі до якості оксидних конденсаторів джерела живлення з високочастотними перетворювачами, де такі конденсатори використані як фільтри, і в ланцюгах перемикання силових елементів на частотах до 100 кГц.

Можливість вимірювання ЕПС зробила б реальною як виявлення конденсаторів, що вийшли з ладу (крім короткого замикання і витоку), так і ранню діагностику дефектів апарату, що ще не виявилися. Для цього можна виміряти комплексний опір конденсатора на досить високій частоті, на якій ємнісний опір значно нижчий від допустимого ЕПС. Наприклад, на частоті 100 кГц конденсатор ємністю 10 мкФ має ємнісний опір близько 0,16 Ом, що вже досить мала величина.

Якщо подати сигнал такої частоти через резистор токозада на контрольований конденсатор, напруга на останньому буде пропорційно модулю його комплексного опору. Джерелом сигналу може бути будь-який відповідний генератор, причому форма сигналу особливої ​​ролі не грає, а резистором може бути вихідний опір генератора. Для вимірювання напруги на конденсаторі можна використовувати осцилограф або мілівольтметр змінного струму. Так, при рівні вихідного сигналу генератора 0,6, опорі резистора 600 Ом на конденсаторі з ЕПС, рівним 1 Ом, вимірювана напруга буде близько 1 мВ, а при опорі резистора 50 Ом - 12 мВ.

Практика діагностики дефектів оксидно-електролітичних конденсаторів шляхом вимірювання ЕПС показала, що в переважній більшості випадків дефектних конденсаторах ємністю від 10 до 100 мкФ воно помітно перевищує 1 Ом. Критерій цей не суворий і залежить від кількох факторів. Вважають, що хороші конденсатори ємністю від 10 до 100 мкФ мають ЕПС не більше 0,3...6 Ом залежно від ємності та робочої напруги [2]. Точність вимірювань визначення дефектних конденсаторів особливої ​​ролі не грає. Цілком допустимою вважатимуться похибка до 1,5...2 разів. Ці дані були використані при розробці описуваного нижче приладу.

Крім того, дуже важлива можливість вимірювання без демонтажу конденсаторів з пристрою. Для цього необхідно, щоб контрольований конденсатор не був зашунтований елементами з опором, близьким до вимірюваних значень ЕПС, що в більшості випадків виконується. Напівпровідникові прилади впливу на результати вимірювання не надають, оскільки вимірювальна напруга на конденсаторі становить одиниці та десятки мілівольт. Також бажано обмежити максимальну напругу на щупах приладу значенням 1...2 і струму через них до 5...10 мА, щоб не вивести з ладу інші елементи пристрою.

Що стосується конструктивного оформлення приладу, очевидно, він має бути з автономним харчуванням та невеликими розмірами. Сполучні провідники та затискачі для підключення до конденсаторів, що перевіряються, небажані. Працюючи з ними зайняті обидві руки, необхідно місце розміщення самого приладу і доводиться постійно переводити погляд з точок вимірів на індикатор приладу.

Цим вимогам відповідає невеликий пробник із загостреними щупами.

Основні технічні характеристики

Додатково пробник може бути використаний для оцінки ємності електролітичних конденсаторів - в авторському варіанті виконання від 15 до 300 мкФ (2 діапазону).

Принципова схема пробника зображено на рис. 1.

(Натисніть для збільшення)

На елементі DD1.1 виконаний генератор прямокутних імпульсів (частотозадаючі елементи R2, C2). Резистор R3 задає струм через конденсатор Cx, що тестується, з якого сигнал з рівнем, пропорційним ЕПС контрольованого конденсатора, надходить на вхід попереднього підсилювача на транзисторі VT1. Стабілітрон VD1 обмежує імпульси напруги при підключенні щупів приладу до нерозряджених конденсаторів. Залишкові напруги на них не більше 25...50 для приладу не небезпечні.

На мікросхемі DA1 виконано п'ятиступінчастий світлодіодний індикатор рівня, така мікросхема використовується у деяких відеоплеєрах. У складі мікросхеми: підсилювач вхідного сигналу, лінійний детектор, компаратори із стабілізаторами струму на виходах. Співвідношення рівнів вхідного сигналу, за яких включається наступний компаратор, відповідають -10; -5; 0; 3; 6 дБ. Таким чином, весь діапазон індикації охоплює 16 дБ. Для запалювання всіх світлодіодів на вхід мікросхеми DA1 (вив. 8) необхідно подати сигнал із рівнем близько 170 мВ. RC-ланцюг, підключений до висновку 7, визначає постійну часу його детектора. Резистор R10 обмежує споживаний світлодіодами струм. Критерії вибору його значення: необхідна яскравість свічення світлодіодів з одного боку та струм, що споживається від джерела живлення з іншого.

Можливість використання мікросхеми на частотах до 100 кГц було визначено експериментально. Мінімальне паспортне значення напруги живлення мікросхеми - 3,5 В, проте перевірка кількох екземплярів показала їхню працездатність до напруги 2,7 В, при подальшому його зниженні світлодіоди перестають світитися. Ця властивість використовується для контролю стану елементів живлення пробника.

Контрольоване значення ЕПС прилад індикує за принципом: що нижчий опір, то менше число запалених світлодіодів.

При замиканні контактів вимикача SA1 паралельно конденсатору C2 підключають ще й конденсатор C1. Частота генератора при цьому буде знижена приблизно до 1800 Гц, тому рівень сигналу на висновках конденсатора, що перевіряється, буде залежати в основному від його ємності. Чим вища ємність, тим менша кількість запалених світлодіодів. Слід зауважити, що в цьому режимі на показання пробника впливає і конденсатор ЕПС, тому діапазон контролю ємності відрізняється від розрахункового.

У пробнику застосовані чіп-резистори і конденсатори, але можна використовувати інші малих розмірів. Конденсатори C3 – C6, C8 – керамічні імпортні малогабаритні. Їхня ємність некритична. Світлодіоди VD2 - VD6 - мікроспоживаючі, світяться досить яскраво вже за струму 0,5...1 мА. Можна застосувати інші світлодіоди червоного свічення, що задовольняють зазначену вимогу, наприклад, КВП-05А.

Вимикач SA1 - малогабаритний двигун, SB1 і SB2 - кнопкові мембранні, без фіксації в натиснутому положенні. Транзистор VT1 можна замінити на КТ315, КТ3102 (з будь-якими буквеними індексами) з коефіцієнтом передачі струму більше 100. Джерелом живлення пробника є два лужні елементи LR44 (357, G13) типорозміру 11,6x5,4 мм.

Робочу частоту генератора контролюють на виході DD1.2. Вона має бути в межах 60...80 кГц. При необхідності її встановлюють підбором елементів R2 або С2. Не слід виключати чи знижувати опір резистора R1. Інакше при маніпуляціях з пробником можливе замикання елемента DD1.1 з невизначеним рівнем на виході. Напруга на колекторі транзистора VT1 має бути в межах 1...2, його встановлюють підбором резистора R5.

Генератор пробника (на рис. 1 виділено пунктирною рамкою) може бути виконаний за схемою, зображеною на рис. 2. Мікросхема КР1211ЕУ1 використана в даному генераторі має менші розміри порівняно з КР1554ТЛ3.

Калібрують пробник, підключаючи в режимі вимірювання ЕПС в діапазоні "1,2 - 7,5 Ом" (кнопка SB1 віджата) безіндуктивні (недротяні) резистори до щупів та підбираючи резистор R3. Показання в діапазоні "0,3 - 1,8 Ом" коригують підбір резистора R7 при натиснутій кнопці SB1. Необхідний діапазон контролю ємності в замкнутому положенні контактів вимикача SA1 встановлюють підбором конденсатора С1, підключаючи до щуп конденсатори з відомою ємністю.
Малюнок друкованої плати не наводиться через достатню простоту пристрою приладу та небажаність прив'язки конструкції до конкретного типу корпусу. Щупи виготовлені з жорсткого сталевого або латунного дроту діаметром 1 мм, кінці злегка вигнуті та загострені. Відстань між щупами - 4 мм, це дозволяє з урахуванням розмірів контактних майданчиків на друкованій платі перевіряти конденсатори з відстанню між висновками від 2,5 до 7,5 мм. Незручності, пов'язані з орієнтацією положення приладу щодо висновків конденсаторів, проходять через кілька днів користування ним.

На фотографії показаний зовнішній вигляд авторського варіанта пробника. Як корпус використаний корпус дистанційного проводового вимикача від тифломагнітофона "Легенда П-405Т".

При вимірюваннях виріб повинен бути знеструмлений, конденсатори, на яких можуть зберігатися небезпечні напруги, - розряджені. Щупи пробника потрібно притиснути до контактних майданчиків плати, до яких припаяний конденсатор, що перевіряється, і натиснути на кнопку включення. Через перехідні процеси короткочасно спалахують всі світлодіоди, після чого, за кількістю запалених світлодіодів можна оцінити стан конденсатора. Таким чином, час увімкнення пробника для перевірки одного конденсатора не перевищує 1 с. Орієнтовно, для добрих конденсаторів ємністю від 22 мкФ і вище на робочу напругу до 100 В на 2-му діапазоні всі світлодіоди повинні згаснути. Конденсатори меншої ємності та на більшу робочу напругу мають вищий ЕПС, тому можуть світитися 1 - 3 світлодіоди.

Кнопка включення 1-го діапазону розташована поряд із кнопкою живлення. При натисканні тільки кнопки включення живлення контролюється ЕПС в діапазоні 1,2 - 7,5 Ом (переважно досить), при натисканні обох кнопок - в діапазоні 0,3 - 1,8 Ом (конденсатори у відповідальних вузлах і відносно великої ємності ). Як показала практика, це набагато зручніше, ніж використовувати перемикач меж із фіксованим положенням.

Критерії оцінки придатності оксидних конденсаторів залежить від виконуваних ними функцій у вузлах апарату, електричних режимів, умов роботи. Найбільш відповідальні вузли: ланцюг управління ключовим транзистором в джерелах живлення з високочастотним перетворенням, фільтри в таких джерелах, у тому числі з живленням від трансформатора малої розгортки телевізорів і моніторів, фільтр в ланцюгу живлення розгойдування транзистора малої розгортки і т. п. Чим вище робоча частота і струми перезарядки, тим якісніше повинні бути конденсатори, що використовуються.

У вищезгаданих ланцюгах слід використовувати конденсатори з температурним діапазоном до 105° С, що мають значно менший ЕПС та більш високу надійність при підвищеній температурі. За відсутності під рукою таких елементів бажано оксидні конденсатори шунтувати керамічними конденсаторами ємністю 0,33 – 1 мкФ. Іноді такі конденсатори встановлює виробник апарату. Вони можуть спотворити показання пробника в режимі вимірювання ЕПС (ємнісний опір конденсатора 1 мкФ на частоті 80 кГц - близько 2 Ом).

Трапляється, що дефектні конденсатори, після випаювання їх із плати, при продзвонюванні приладом можуть бути визначені як справні. Очевидно, це пов'язано з впливом високої температури під час демонтажу. Встановлювати такі конденсатори назад у пристрій немає сенсу – дефект рано чи пізно виникне знову. Це ще один аргумент на користь перевірки конденсаторів без їх демонтажу.

Прилад створювався як "робоча конячка", яким зручно користуватися практично в будь-яких умовах, не має надмірностей і призначений не настільки для вимірювань, наскільки для визначення за принципом придатний - негідний. Тому в сумнівних та особливо відповідальних випадках слід додатково перевірити конденсатори доступними способами або замінити їх на справно.

Експлуатація 2-х варіантів пробника в умовах майстерні з ремонту телевізорів протягом 2 років показала оптимальність їх метрологічних параметрів та обраного типу індикації. Різко підвищилася продуктивність при діагностиці, особливо в апаратах, які відпрацювали понад 5 - 7 років, з'явилася можливість ранньої діагностики дефектів, пов'язаних із поступовим погіршенням стану оксидних конденсаторів. Ресурсу елементів живлення пробника вистачає на 6 – 10 місяців досить інтенсивної експлуатації.

У режимі контролю ємності на щупах приладу є сигнал звукової частоти. Його можна використовувати для продзвонювання акустичних випромінювачів або перевірки проходження сигналу в підсилювачах ЗЧ.

література

1. Омельяненко О. Вимірювач ESR електролітичних конденсаторів. – Ремонт електронної техніки, 2002, № 2, с.37.
2. Чулков В. Прилад для перевірки електролітичних конденсаторів ESR. – Ремонт електронної техніки, 2002, № 6, с.32.
3. flippers.com/esrktmtr.html
4. radioland.mrezha.ru/dopolnenia/capasit_02/capasit_02.htm
5. Хафізов Р. Пробник оксидних конденсаторів. – Радіо, 2003, № 10, с. 21.

Автор: Р. Хафізов, elec@udm.net; Публікація: cxem.net

Дивіться інші статті розділу Вимірювальна техніка.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих ​​для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву Твердотільний накопичувач Adata SR1010 08.10.2014 Компанія Adata Technology, світовий виробник високошвидкісних модулів оперативної пам'яті та NAND флеш-пристроїв, представила твердотільний серверний накопичувач корпоративного класу SR1010. Новинка підтримує комплексне шифрування даних, відрізняється безпекою, високою продуктивністю та сумісністю з різними операційними системами. Накопичувач Adata SR1010 випускається з ємністю 100 ГБ, 240 ГБ і 480 ГБ і є оптимальним рішенням для апгрейду виробничих серверів, дата-центрів та пристроїв, що вбудовуються, повідомили CNews в Adata. Для серверів та дата-центрів раптовий збій системи означає незліченні пошкодження та втрату життєво важливої ​​інформації. Комерційним серверам необхідний потужний механізм захисту від таких сценаріїв. Завдяки технології PLP (Power-Loss Protection) Adata SR1010 допомагає запобігти катастрофічним втратам даних, спричиненим несправностями системи - перебоями в енергопостачанні або відмовою резервних генераторів дата-центру. Крім того, накопичувач підтримує технологію моніторингу стану диска SMART, яка дозволяє забезпечити цілісність даних та підвищити продуктивність накопичувача, стверджують у компанії. SSD-накопичувач SR1010 відповідає вимогам специфікацій TCG Opal 2.0 та IEEE 1667. Це робить його оптимальним вибором для компаній, які використовують CMS (Central Management Software) як частину своєї політики захисту даних. Крім того, новинка відповідає стандарту Microsoft eDrive, завдяки чому допомагає запобігти витоку даних, повністю видаляючи всю інформацію при повторному використанні накопичувача. Новинка є диском, що самошифрується (Self-Encrypting Drive) і забезпечує доступний спосіб убезпечити дані, що зберігаються в дата-центрах, вказали в Adata. Твердотільний накопичувач Adata SR1010 сумісний із операційними системами Linux, такими як SUSE Enterprise та Red Hat Enterprise, технологіями віртуальних машин VMware та Citrix, а також має сертифікат Microsoft WHQL. Крім того, використовується технологія NAND Flash. Поєднання цих факторів дозволяє накопичувачам SR1010 забезпечувати широку сумісність та стабільність роботи. Із застосуванням контролерів Seagate SF2581 із послідовною швидкістю читання/запису до 550/550 МБ/с можна досягти швидкості випадкового читання/запису блоків 4КБ до 73 тис./45 тис. операцій на секунду. Крім того, за даними Adata, пристрій має показник напрацювання на відмову до 2 млн. годин. На твердотілі накопичувачі корпоративного класу Adata SR1010 надається 5 років повної гарантії.

Інші цікаві новини:

▪ Видобуток заліза на Марсі

▪ MSP432 та СС3100 для інтернету речей

▪ Зовнішній оптичний привід IO Data DVR-UW8DP2

▪ Ядро Сонця обертається аномально швидко

▪ Смартфон заглушає почуття самотності у людини

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Індикатори, датчики, детектори. Добірка статей

▪ стаття Що можна використовувати як зброю самозахисту. Основи безпечної життєдіяльності

▪ стаття Де жив йогін, який не їв і не пив понад 70 років? Детальна відповідь

▪ стаття Відповідальність працівника у сфері трудових відносин та охорони праці

▪ стаття Найпростіший пристрій для пошуку радіожучків. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Повітряні лінії електропередач напругою до 1 кВ. Габарити, перетину та зближення. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024