RLC и ESR метр, или прибор для измерения конденсаторов, индуктивностей и низкоомных резисторов.

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.

Внешне конденсатор это обычно деталька с двумя выводами, но на самом деле все компоненты выглядят сложнее, чем кажутся на первый взгляд.
Начнем с того, что все детали неидеальны и кроме своего основного параметра еще имеют кучу «паразитных».
Так как мы говорим о конденсаторах, то для примера его и рассмотрим внимательнее.

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 здесь.

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.

РадиоКот :: Измеритель LOW ESR конденсаторов

РадиоКот >Схемы >Аналоговые схемы >Измерения >

Измеритель LOW ESR конденсаторов

Что такое ЭПС, или по английскому ESR все знают. Существуют множество пробников по выявлению неисправных или некачественных конденсаторов (если покупаете на рынке). А вот как определить некачественный конденсатор с низким внутренним сопротивлением LOW ESR, которые все чаще устанавливаются в различной технике, компьютерах, и т д.? Очень часто неисправности плат возникают из-за повышенных пульсаций питающего напряжения, а в цепях питания почти всегда присутствуют электролитические конденсаторы. Именно они в первых рядах имеют самую низкую надежность. Практика показывает, что большинство материнских плат, работающих с внезапными перезагрузками и выключениями, а также нестабильностью работы, связаны в большинстве случае неисправностью электролитических конденсаторов. Например, глючит видеокарта, вы снимаете её ставите заведомо исправную и все работает. Тогда начинаете ближе разбираться с неисправной в надежде возобновить исправную работу. Визуально все нормально, конденсаторы все как новые ровные, не надутые. Но  ведь даже у визуально не вспухшего конденсатора может быть  недопустимо высокий ESR — 0,10 ом! Такой конденсатор ощутимо разогревается, и может протечь на плату, попортив переходные отверстия электролитом. Для работы в ШИМ-преобразователях он просто не годится. Предельно допустимое значение для LOW ESR конденсаторов  в ответственных и нагруженных цепях — 0,04 Ом, а лучше до 0,03 и менее.

Внешний вид устройства. В данный момент на фото запечатлен найденный неисправный конденсатор, который, если очень внимательно рассмотреть слегка надут в отличие от рядом стоящего.

Это и была настоящая неисправность, из-за которой видеокарту подвергли не нужному прогреву чипа, накручиванию большого радиатора и, в конце концов,  она была доломана и отдана мне на детали (но было уже поздно, на платформе чипа прокрутили саморезом дорожки, при установке еще большего радиатора на не греющийся чип : ) )…..

А это показания исправного конденсатора:

Общий вид измерителя

Цели, которые достигались при проектировании измерителя:

— максимальная простота

— высокая надежность

— измерение на частоте 100 — 110 кГц

— измерение низким напряжением (до 0,2 вольт)

— точность измерения

— растянутая шкала в диапазоне до 0,5 Ома

— низкое энергопотребление

— работа от одного аккумулятора напряжением 1,2 вольта

— длительная работа без зарядки аккумулятора

— отсутствие неудобных проводов витой пары

— мощные щупы для пробивания окислов и лака

— минимум корректирующих настроек

— повторяемость

— минимальная стоимость

Было собрано несколько вариантов измерителей. Варианты, когда схема с измерителем и микроамперметром находятся в коробке, а щупы выведены проводами крайне не удобна, так как провода необходимо плотно скручивать вместе, и они не могут быть длинными. При частоте 100 кГц даже слегка раскрутившийся провод, дает ухудшение показаний и исправный конденсатор может быть ошибочно забракован, а реальная неисправность не найдена. Фото старого варианта исполнения измерителя:

 

Решено было перенести схему с высокочастотной частью и питанием в отдельный блок в виде пинцета, а микроамперметр отдельно. Так как микроамперметр питается постоянным напряжением, то провода к нему не нужно скручивать и они могут быть любой длинны.

Для особо пугливых к трансформаторам, то предупрежу заранее, ничего мотать не придется, просто берутся готовые трансформаторы ТМС, со старых CRT мониторов, которые сейчас все выбрасывают (про трансы расскажу дальше).

 

 
 

 

 

Схема измерителя безупречно проста, и полностью соответствует цели, которая была поставлена в начале статьи.

Приведу структурную схему устройства для более понятного назначения каждого компонента:

  

 Схема состоит из автоколебательного блокинг – генератора,
 
 

 собранного на транзисторе VTI, выпаянном из серверной материнки:
 
 

Но можно и любой другой например аналог КТ3102 в smd корпусе.

Генератор выполнен по традиционной и хорошо зарекомендовавшей себя на практике схеме «индуктивной трехточки». Имеет эмиттерную RC-цепочку, задающую режим работы транзистора по постоянному току. Для создания обратной связи в генераторе от катушки индуктивности есть отвод (из-за того что трансы готовые, то он сделан от середины). Нестабильность работы генераторов на биполярных транзисторах обусловлена заметным шунтирующим влиянием самого транзистора на колебательный контур. При изменении температуры и/или напряжения питания свойства транзистора заметно изменяются, поэтому частота генерации незначительно меняется. Но нам для наших нужд данный момент не страшен.

Далее идет мост сопротивлений или Мост Уинстона (мост Уитстона, мостик Витстона) через развязывающий конденсатор (он же резонансный, входит в контур),  устройство для измерения электрического сопротивления, предложенное в 1833 Самуэлем Хантером Кристи, и в 1843 году усовершенствованное Чарльзом Уитстоном. Принцип измерения основан на взаимной компенсации сопротивлений двух звеньев, одно из которых включает измеряемое сопротивление. В качестве индикатора обычно используется чувствительный гальванометр, показания которого должны быть равны нулю в момент равновесия моста. Работает как на постоянном токе, так и на переменном.

Далее идет согласующий трансформатор повышающий сопротивление и выходное напряжение для работы удвоителя и микроамперметра.

 

О трансформаторах.

В схеме используются трансформаторы типа ТМС (трансформатор межкаскадный строчный) используемый в CRT мониторах, коих великое множество пошло на разбор и детали.

  

 

Стоит он обычно около выходного строчного транзистора
   

Довольно часто он собран на Ш-образном железе. Он то нам и надо. Только вот у него по схеме включения нет отвода от середины. Нужно выбрать для ТР1 такой, у которого этот отвод есть, но вывод укорочен и не используется в самом мониторе. Его необходимо подпаять до нормальной длинны.
 
 

 Для ТР2 можно ставить без выведенного отвода (таких большинство).
 

 

Наконечники пинцета выполнены из латунного клемника от счетчика электроэнергии, и заточены на наждаке.
 
 

При проверке конденсаторов, для лучшего контакта необходимо с усилием надавливать на наконечники, поэтому они сделаны с обратной стороны широкими, что бы было удобно нажимать пальцами, и не соскальзывал пинцет.
 

Некоторые фото проведенных измерений:
 

 
  

 
 
 

Установка в ноль проводится замыканием пинцета с усилием, для обеспечения хорошего контакта.
 
 

Шкалу не затирал, а просто дописал значения выше. Фото шкалы.
 
 

 

Настройка:

Заключается в установке режимов работы по постоянному току и устойчивому возбуждению на 100 кГц, а не на 2-3 мГц.

Для этого вместо R1, R2 впаиваем переменное сопротивление (только не проволочное) сопротивлением 4,7к или 10к. бегунок на базу, 1 конец на + 1,2 в,  2 конец на -1,2 вольта. Выставляем на середину. Замыкаем пинцет, (запаиваем проволочку). Подключаем микроамперметр. Резистор установки 0 в минимальное сопротивление. Включаем вместо включателя миллиамперметр на предел 200мА. далее вращая переменное сопротивление в сторону уменьшения части, которая относилась к R1 и смотрим за потребляемым током и отклонением микроамперметра. Показания будут расти, а затем падать, а ток потребления расти, а потом резко увеличится. Выставить такое положение когда показания почти на максимуме, но немного меньше, то есть не переходят за порог их уменьшения. Ток при этом примерно будет 50 — 70 мА. Теперь резисторы замерять и впаять постоянные. Далее настроим С2 по максимуму отклонения стрелки микроамперметра. Всё, далее настраиваем 0 и берем низкоомные сопротивления, и тарируем деления на шкале. Использовать магазин сопротивлений нельзя, также нельзя использовать проволочные сопротивления. Если нет микроамперметра на 50 мкА, то можно использовать на 100 мкА, но питание надо поднять до 2,4 вольт, (от двух аккумуляторов) и провести настройку на данное напряжение заново как написано выше. 

Сигналы на эмиттере могут принимать самые причудливые формы. Но на выходе пинцета будет такой или похожий почти всегда.

  

 
 

Как видно амплитудное напряжение не превышает 0,2 вольт. Поэтому никакой полупроводник не откроется, и измерения можно проводить вполне безопасно.

Также было проведено испытание на устойчивость к заряженному от сеи конденсатору.
 
   
 

Была небольшая искра, потом измерение. Током не бьет, хотя держу руками контакты площадок. Диоды VD1, VD2 защищают вход схемы и ваши пальцы.

 Желаю побольше отремонтированных вами устройств с помощью данного измерителя, и больше прибыли, а также больше свободного времени, которое поможет высвободить данный пинцетик!

 

P.S.  Так же не забывать про «черный список» (GSC, G-Luxon, Licon (или Li-con, или Lycon), Jackcon, JPcon, D.S VENT, Chssi, OST) конденсаторов, которые надо менять не зависимо от их состояния всегда, что бы устранить проблемы в будущем.

Плату еще оптимизирую, и выложу на форум. (хотя она очень простая).

800

Файлы:
31.jpg — площадка
01.rar — ESR

Все вопросы в Форум.

---

Как вам эта статья?	Заработало ли это устройство у вас?

Прибор для измерения ёмкости конденсаторов

Из заголовка статьи понятно, что сегодня речь пойдет о приборе для измерения ёмкости конденсаторов. Не в каждом простом мультиметре есть данная функция. А ведь при изготовлении очередной самоделки мы очень часто задумываемся: будет ли она работать, исправны ли конденсаторы, которые мы применили, как их проверить.Да и просто в процессе ремонта данный прибор будет необходим. Проверить на целостность электролитический конденсатор, конечно, можно при помощи тестера. Но мы узнаем: живой он или нет, а вот определить ёмкость , насколько он сухой, мы не сможем.

В некоторых дешевых мультиметрах, которые присутствуют сейчас на рынке, имеется эта функция. Но предел измерения ограничен цифрой в 200 микрофарад. Что явно мало. Нужно хотя бы четыре тысячи микрофарад. Но такие мультиметры стоят на порядок выше. Поэтому я наконец-то решил купить измеритель ёмкости конденсаторов. Выбирал самый дешевый с приемлемыми характеристиками. Остановил свой выбор на XC6013L:

Поставляется это устройство в красивой коробке. Правда, на коробке изображение другого мультиметра:

А сверху наклейка с моделью данного прибора, наверно, у китайцев не хватает коробок:

Прибор заключён в защитный желтый кожух из мягкой пластмассы, похожей на резину. В руках чувствуется увесистость, что говорит о серьезности прибора. С нижней стороны имеется откидная подставка, которая многим может и не пригодиться:

Питается измеритель ёмкости от батарейки напряжением 9 вольт типа крона, которая поставляется в комплекте:

Характеристики прибора просто великолепны. Он может производить измерения от 200 пикофарад до 20 тысяч микрофарад. Что вполне достаточно для радиолюбительских целей:

Сверху прибора расположился большой и информативный жидкокристаллический дисплей. Под ним находятся две кнопки. Слева — красная кнопка, при помощи которой можно зафиксировать на дисплее текущее показание ёмкости. А справа — синяя кнопка, которая очень порадовала, — подсветкой экрана, что, несомненно, является плюсом данного прибора. Между кнопками имеется коннектор для измерения малогабаритных конденсаторов. Правда, проверить бушные конденсаторы, выпаянные из плат доноров, не получается, так как контактные площадки расположены достаточно глубоко. Поэтому данным коннектором можно воспользоваться, только проверяя конденсаторы с длинными выводами:

Под селектором выбора диапазонов измерений находится коннектор для подключения щупов. Кстати, щупы выполнены из такого же материала, как защитный кожух прибора, наощупь они довольно-таки мягкие:

Там же находится, несомненно, самая важная функция прибора — это установка нулевых показаний при измерении ёмкостей в разряде пикофарад. Что наглядно видно на следующих двух фотографиях. Здесь умышленно извлечен один щуп и при помощи регулятора выставлен ноль:

Здесь щуп поставлен на место. Как видите, ёмкость щупов влияет на показания. Теперь достаточно при помощи регулятора выставить ноль и произвести измерения, что будет достаточно точно:

Теперь давайте протестируем прибор в работе и посмотрим, на что он способен.

Тестируем измеритель ёмкости конденсаторов

Для начала будем проверять конденсаторы заведомо исправные, новые и извлечённые из плат доноров. Первым будет подопытный на 120 микрофарад. Это новый экземпляр. Как видите, показания слегка занижены. Кстати, таких конденсаторов у меня штуки 4, и ни один не показал 120 микрофарад. Возможна погрешность прибора. А может, сейчас делают одну некондицию:

Вот одна тысяча микрофарад, весьма точно:

Две тысячи двести микрофарад, тоже неплохо:

А вот десять  микрофарад:

Ну а теперь сто микрофарад, очень хорошо:

Давайте посмотрим на показания прибора, которые он покажет при проверке дефектных конденсаторов, которые были извлечены во время ремонта монитора samsung. Как видите, разница ощутима:

Вот такие получились результаты. Конечно, в некоторых случаях неисправность электролитического конденсатора видна визуально. Но в большинстве случаев без прибора обойтись сложно. К тому же я тестировал данный прибор на двух платах, проверяя конденсаторы, не выпаивая их. Устройство показало неплохие результаты, только в некоторых случаях нужно соблюдать полярность. Поэтому я советую купить такой прибор, и вы сможете измерять ёмкость конденсаторов своими руками.

Смотрим видеоверсию данной статьи:

.

РАДИО для ВСЕХ — Измеритель R/L/C/ESR

Прибор R/L/C/ESR-Meter для измерения малых сопротивлений, индуктивностей, емкостей конденсаторов и эквивалентного последовательного сопротивления (ЭПС) или по английски Equivalent Series Resistance (ESR) электролитических конденсаторов В связи с тем, что в настоящее время очень широкое применение получили импульсные блоки питания, инверторы и пр. преобразователи, работающие на высоких частотах, то при их ремонте возникла необходимость в приборе для измерения ESR электролитических конденсаторов. Несколько месяцев я «гулял» по просторам Интернета в поисках нужного мне прибора, собрал несколько аналоговых и цифровых приборов для измерения ESR и остановился на одном, который и предлагаю к повторению. Множество предлагаемых в Интернете приборов, в том числе и тестер полупроводниковых приборов описание которого приведено здесь, кроме своих основных функций могут измерять и ёмкости, и индуктивности, и т.д. Но, к сожалению, я не нашёл универсальный измерительный прибор, который может измерять абсолютно всё и качественно. Просмотрел кучу схем и видеороликов на YouTube и для себя решил, что нужно иметь несколько разных приборов, умеющих делать свою работу. В любом случае, все наши самоделки не являются высокоточными измерительными приборами, но обеспечивают измерения с достаточной для нашего творчества точностью. Дополнительно радует, лично меня, то, что устройство собрано моими руками, да ещё и работает 🙂 короче говоря, кому интересно — читаем дальше о конструкторе который я всем предлагаю… С помощью конструктора можно собрать очень полезный и, что самое главное, простой в сборке и наладке прибор, который будет  очень полезен в повседневной работе специалисту по ремонту радиоаппаратуры, радиолюбителю и т.д. – измеритель индуктивности, ёмкости и эквивалентного последовательного сопротивления (ЭПС или ESR) электролитических конденсаторов, очень маленьких сопротивлений (миллиомметр) — «LCM TESTER». Индикация выполнена на жидкокристаллическом дисплее 2х16 символов с функцией подсветки. Технические характеристики: Напряжение питания (при питании от батарейки 6F22)        9 В Ток потребляемый при работе от батарейки                    8-10 мА Напряжение питания (при питании от блока питания)         9-12 В Тип индикатора                                                   ЖКИ 2х16 Ток, потребляемый от сетевого адаптера                       60-100 мА Максимальное измеряемое сопротивление                      30 Ом Диапазон измерения ёмкости                                    0,1 пФ-0,1 Ф Погрешность при измерении ёмкости 0,1 пФ-200нФ           1% Погрешность измерения ёмкости >200 нФ                       2,5% Погрешность измерения сопротивления до/более 500 мОм    5%/10% Диапазон измерения индуктивности (погр. 5%)                 10 нГн-20 Гн Диапазон измерения сопротивлений (погр. 5%)                0-30 Ом Размеры печатной платы                                         80х65 мм Что такое ЭПС или ESR? Зачем нужно его измерять? ESR (Equivalent Series Resistance) — эквивалентное последовательное сопротивление, представляет собой сумму последовательно включенных омических сопротивлений контактов выводов и электролита с обкладками (пластинами) электролитического конденсатора, что является важнейшим параметром электролитических конденсаторов. В русскоязычной аббревиатуре — Эквивалентное Последовательное Сопротивление – ЭПС. По сути, измеритель ESR — это омметр переменного тока, работающей на частоте 50…120 кГц. На этих частотах емкостное сопротивление электролитических конденсаторов мало (около нуля), поэтому показания этого омметра при проверке конденсаторов как раз и дают ESR. Чем меньше это сопротивление — тем качественнее электролитический конденсатор! Потери в диэлектрике, обусловленные особенностями его поляризации, составляют основную часть потерь в конденсаторе и определяются материалом, а так же толщиной слоя диэлектрика. Рассматривать детально процессы всех видов поляризации нет необходимости, но вкратце это можно пояснить следующим образом. Частицы диэлектрика, обладающие зарядом, под воздействием переменного электрического поля вынуждены совершать непроизвольные механические колебания, обусловленные их переориентацией и смещением (поляризацией). В слоях диэлектрика, близких к обкладкам, заряды, не покидая своих связей, активно участвуют в общем процессе перезаряда конденсатора. По сути, уменьшается толщина реального диэлектрика. В результате существенно повышается ёмкость конденсатора но, по причине инертности и внутреннего трения связанных частиц, процессы сопровождаются выделением тепла и потерями энергии в токопроводящих слоях диэлектрика. С увеличением частоты, диэлектрические потери пропорционально возрастают. В результате угол сдвига фаз между током и напряжением составит не 90°, как в идеальном конденсаторе, а несколько меньше. Тангенс угла δ, составляющего эту разницу с 90°, называют тангенсом угла диэлектрических потерь. Аналогичный сдвиг происходит в цепи при последовательном включении конденсатора и резистора. В связи с этим для расчётов принято понятие последовательного эквивалентного сопротивления ESR, в котором диэлектрические потери суммируются с активным сопротивлением обкладок, соединений и выводов, представляя собой, по сути, резистор, подключенный последовательно с конденсатором. В электролитических конденсаторах значимой частью ESR является сопротивление жидкого электролита, который используется в качестве составляющей одной из обкладок для обеспечения максимальной площади соприкосновения с диэлектриком. Если сопротивление электролита в конденсаторе рассмотреть как проводник с поперечным сечением, равным площади одной из обкладок и длиной проводника, приблизительно равной толщине пропитанной бумаги, можно предположить, что эта величина будет относительно небольшой. В реальных конденсаторах средних размеров типовое значение составит 0,01 Ом при 20°C. Но, следует учитывать, что для конденсаторов большой ёмкости, используемых в фильтрах выпрямителей импульсных источников питания  на рабочей частоте порядка 100 кГц, когда его реактивное сопротивление измеряется тысячными долями Ома, эта величина будет составлять достаточно большие потери. Величина диэлектрических потерь на таких частотах в электролитических конденсаторах фильтров импульсных источников питания обычно в несколько раз больше, и лишь в самых лучших случаях может быть примерно равна и даже меньше потерь в электролите. Сопротивление электролита существенно зависит от температуры по причине изменения степени его вязкости и подвижности ионов. В процессе работы происходит нагрев диэлектрика и электролита переменным током, в связи с чем, может существенно уменьшаться сопротивление электролита, тогда ESR конденсатора будет определяться, главным образом, его диэлектрическими потерями. В случаях разогрева до температуры кипения, электролит утрачивает свои первоначальные свойства и при последующем охлаждении становится более вязким, что значительно повышает его сопротивление. Дальнейшая эксплуатация будет вызывать ещё больший разогрев и ухудшение качества электролита, что, впоследствии приведёт к непригодности конденсатора для дальнейшей работы в устройстве. Обычно неисправные электролитические конденсаторы, в которых кипел электролит, определяются визуально по вздувшемуся и разгерметизированному корпусу. Для надёжности работы электролитических конденсаторов очень важен правильный выбор его типа, номинала и максимального напряжения в зависимости от режимов. Для фильтров преобразователей, работающих на частотах десятков килогерц, производители выпускают специальные конденсаторы с малым ESR и указывают полное сопротивление переменному току (импеданс Z) для всех номиналов в таблицах. Тип таких конденсаторов сопровождается пометкой в технической документации — Low impedance или Low ESR. Увеличение ESR конденсатора на несколько Ом, а иногда на несколько десятых долей Ома, может являться причиной неработоспособности устройства, в котором он установлен, что иногда невозможно выявить существующими измерителями ёмкости, не способными учитывать другие параметры конденсатора! Обычно в ремонтной практике не требуется особой точности в измерении ESR, поэтому ощутимая погрешность пробников чаще не вызывает неудобств в отыскании неисправных элементов, а определение состояния конденсатора пробником может упрощаться до оценки его качества по принципу – годен или не годен для работы в конкретном узле устройства. Но, следует отметить, что для конденсаторов, работающих при больших импульсных токах, например, в фильтрах преобразователей, требуется более объективная оценка качества, а погрешность в десятые и даже сотые доли Ома может иметь существенное значение. Данная информация позаимствована с сайта http://tel-spb.ru, там размещена более подробная теоретическая информация по вопросам измерения ESR В отличие от универсальных измерителей, предлагаемых на рынке, да и измерителей специализирующихся именно на измерении ESR, данный прибор обладает высокой точностью и отображает на дисплее достоверные данные измеренных величин, а не шо попало, абы только носить гордое имя измерителя ESR – это проверено неоднократно на практике.  Сборка и калибровка прибора: В набор входят: печатная плата с маской и маркировкой радиокомпонентов, все необходимые для сборки тестера радиокомпоненты, кнопки с колпачками, провод с разъёмом для батарейки типа «крона», гнездо для подключения вешнего блока питания, ЖКИ дисплей 2х16. Необходимо запаять в плату все детали согласно принципиальной схеме, смыть флюс и выполнить осмотр печатной платы на предмет отсутствия ненужных перемычек из припоя между дорожками. После этого можно подключать дисплей и источник питания. Собранное без ошибок устройство начинает работать сразу. Только необходимо при первом включении отрегулировать контрастность ЖКИ дисплея при помощи подстроечного резистора RV1. Для этого необходимо подать напряжение питания на тестер — нажать кнопку «POWER» и отрегулировать контрастность дисплея. После включения прибора необходимо выполнить его калибровку. Начальная калибровка в режиме «С» происходит при включении прибора (прибор должен быть в этом режиме при включении прибора). Если ноль «ушел», то для калибровки нужно: 1. Включить кнопку калибровки. 2. Дождаться появления сообщения типа R=0238 Ом 3. Отключить кнопку повторным нажатием и убрать руки от прибора. 4. Дождаться сообщения о подтверждении калибровки типа С->0. Показания сопротивления должны сброситься в ноль. Если ноль «ушел», то можно повторить калибровку. Но надо обязательно дать возможность процессору запомнить состояние, не прерывать процесс. Для режима «L» все точно также, только нужно замкнуть  контакты разъема измерения индуктивности перемычкой (для режима «С» контакты открытые). Аналогично для режима ESR нужно обязательно сделать калибровку, иначе малые значения R могут «съедаться»: 1. Замкнуть контакты разъема измерения ёмкости и ESR перемычкой. 2. Нажать кнопку калибровки и будет выведена информация на экран о напряжении, прилагаемом к конденсатору, и частота измерения ESR. 3. После этого дождаться появления сообщения R= 0238 Ом, отжать кнопку. Показания сопротивления должны сброситься в ноль. Если ноль «ушел», то можно повторить калибровку. Но надо обязательно дать возможность процессору запомнить состояние, не прерывать процесс. Ток, потребляемый устройством очень мал, порядка 8-10 мА, поэтому батарейки 6F22 «Крона» 9В хватит на очень долгое время. При этом подсветка дисплея не работает. Чтобы работала подсветка дисплея необходимо подключить к разъёму на плате внешний сетевой адаптер 7-12В. Диаграмма ESR электролитических конденсаторов: По приведенным выше графикам можно определить максимально допустимое сопротивление (значение ESR) электролитического конденсатора в зависимости от ёмкости и рабочего напряжения. Следовательно, для определения наибольшего эквивалентного сопротивления электролита необходимо на вертикальной оси найти значение (отметить точку) ёмкости указанное на корпусе конденсатора и провести через это значение горизонтальную прямую линию до пересечения с необходимым графиком. График нужно выбрать исходя из номинального рабочего напряжения конденсатора. Из точки пересечения горизонтальной прямой и графика опускаем перпендикуляр на горизонтальную ось. По шкале на горизонтальной оси определяем наибольшее допустимое значение ESR для испытываемого конденсатора. Кроме того, прибор отображает тангенс угла диэлектрических потерь диэлектрика. Отображение выполняется при помощи индикатора Bar Graph (закрашиваемый столбик). Чем больше закрашен индикатор, тем хуже состояние диэлектрика и наоборот. Что значит надпись m60 и т.п.? Эффект памяти конденсатора. Конденсатор заряжается постоянным напряжением, затем оставляется в покое на некоторое время, после этого проверяется напряжение на конденсаторе. Чем меньше «m**», тем лучше, для m60 памяти, я думаю это что-то похожее на плохой конденсатор из какого-то блока питания, хороший же электролитический конденсатор имеет «m20» или меньше, по крайней мере большинство из них которые я измерял, имели такую величину. И наилучшие могут иметь «m1-m2», это в основном металлизированные конденсаторы. Однако действительно очень хорошие электролитические конденсаторы могут иметь такие величины тоже. Теперь понятно также, что означают буквы и цифры типа «m60» в строке где показывается емкость — это эффект памяти конденсатора. Т.е. чем меньше это значение, тем лучше качество конденсатора. Дополнительные функции: Если дополнительно изготовить простенькие щупы, то можно производить измерение ESR конденсаторов непосредственно в печатной плате без выпаивания и без вреда компонентам платы! На схеме: резистор R1 0,6-2 Вт, 22±1% Ом, конденсатор С1 полипропиленовый с малыми потерями типа WIMO, D1 и D2 диоды с барьером Шоттки типа BAT46.  Доступны собранные приборы и наборы для сборки с ЖКИ дисплеем с синей подсветкой и белыми символами: В варианте с синим дисплеем подсветка включается при питании как от батарейки, так и от сетевого адаптера. Ток, потребляемый от источника питания при работе измерителя, составляет 20…22 мА. Схема электрическая принципиальная: Видео работы прибора можно увидеть здесь: Стоимость печатной платы с маской и маркировкой: 90 грн. Стоимость запрограммированного микроконтроллера: 110 грн. Стоимость набора для сборки измерительного прибора: 430 грн. Стоимость собранного и проверенного прибора: 460 грн. Краткое описание, инструкция по сборке, схема и состав набора находится здесь >>> Для заказа устройства просьба обращаться сюда >>> или сюда >>> Удачи, мирного неба, добра! 73!

ESR метр MESR-100 v2 — отзыв о покупке на Алиэкспресс внутрисхемного переносного измерителя для проверки параметров конденсатора без выпаивания с таблицей ESR на лицевой панели китайского прибора

Предлагаю вашему вниманию обзор портативного прибора для проверки ESR(ЭПС) конденсаторов MESR-100 v2 который имеет LCD экран с подсветкой и разъем MicroUSB для подключения внешнего источника питания…

Что такое ESR (ЭПС) и как это устроено, полезная информация для ознакомления
go-radio.ru/esr-kondensatora.html
en.wikipedia.org/wiki/Equivalent_series_resistance

Комплект поставки, коробка, вес прибора с батарейками

Технические характеристики прибора, сравнение с первой версией

Compare MESR100 old V1 and new V2 Improvement:
1) Change square wave to sine wave 100 KHz, reduce square wave’s high frequency component, and affect the reading passing the test
leads and capacitor.

2) Higher Resolution up to 0.001 ohm.

3) 128X64 dot matrix LCD, with more larger value display and information

4) Embedded 25V capacitor table at LCD, auto display the capacitor is good or bad reference to common 25V electrolytic capacitor.

5) New plastic case, curve design for hand carrying. New stand for 60 degree stand on desk.

6) Use 2X AA battery, more convenience and longer battery life than 9V battery.

7) Support external USB power, using standard micro-USB port.

Внешне прибор выглядит вполне прилично


Таблица ESR на лицевой панели

Имеется складная подставка для его вертикального расположения

Питание осуществляется от 2X AA батареек

Прибор также может питаться от MicroUSB разъема расположенного на его боковой стенке

Замер тока потребления устройства в режиме измерения ёмкости

Включается и управляется прибор тремя кнопками.
Включение и отключение — нажатие и удержание на 1-2 секунды
Кнопка ZERO — калибровка и кнопка MODE RANGE — ручной выбор диапазона измерений
При включении прибора высвечивается сначала название и версия прошивки

Калибровка ESR метра сводится лишь к нажатию и удержанию кнопки ZERO на пару секунд при замкнутых щупах или перемычке на колодке между её + и — т.е. в зависимости от способа измерения

Начинка этого прибора

MESR-100 V2 построен на основе микроконтроллера PIC18F24K20



Дисплей — монохромный LCD с подсветкой из двух светодиодов

Для проверки MESR-100 я подобрал несколько радиодеталей

Подручные ESR измерители; показатели разнятся несильно за исключением плёночных конденсаторов, ну и время измерения оказалось худшее у MG328

В процессе тестирования посмотрел на входы щупов осциллографом Instrustar ISDS 220A; когда к ним ничего не подключено

Заявленная частота 100 KHz совпадает
Измерение ёмкости 22uf(плохой, с подсохшим электролитом)

Хороший конденсатор Panasonic Low Esr (FC серии) на 470мкфх25В

Замеры конденсаторов. Перед замером разряжать их обязательно

Замеры сопротивлений

Подборка видеоматериала по MESR-100

Резюме

Плюсы
MESR-100 показал довольно неплохую точность (после калибровки «0» перед измерениями).
Универсальное питание.
Экран с подсветкой.
Быстрый результат измерений пределах 1-ой секунды на любой ёмкости конденсатора
Возможность измерить ЭПС конденсаторов без выпайки их из платы, но для этого придётся менять штатные щупы
Минусы
При измерениях <0,1 Ом через щупы, прибор выдаёт иногда плавающие показания, а вставить в его клеммную колодку проводник толщиной более 0,6мм нельзя, как тут не вспомнить про зажим Кельвина.

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

Цифровой измеритель емкости конденсаторов на базе Ардуино своими руками

Этот измеритель емкости и индуктивности позволит вам измерять емкость на микроконтроллере в диапазоне измерений от 0.000pF до 1000uF. Данные отобразятся на дисплее 16х2, а главным рабочим компонентом будут Ардуино Уно и дисплей.

Шаг 1: Список материалов

• 1 16X2 параллельный LCD-дисплей
• 1 Arduino Uno R3 DIP Edition (Revision 3)
• 1 Arduino Uno Proto Shield (только PCB)
• 1 клемма к батарейке 9V со штекером 2.1 мм
• 1 кабель USB2.0 A/B 90 см, черный USB-A мама на USB-B мама
• 1 коннектор со штырьками на 40 позиций 2.54 мм с прямыми сквозными отверстиями
• 1 потенциометр из металлокерамики на 0,6 кв. см 1/2W 10 Kohm
• 1 Пластиковый ABS корпус для платы Arduino — для UNO или MEGA
• 1 6-позиционный хедер-мама в сквозном стиле для Arduino

Шаг 2: Схема

На этом шаге нужно сконцентрироваться на том, что мы собираемся сделать. Этот шаг проекта очень важен, так как нам нужно понять, как соединить каждый компонент своими руками, чтобы всё функционировало правильно. Таким образом, этот шаг будет основным определяющим успех вашего проекта LC измерителя.

Шаг 3: Дисплей 16X2

На этом шаге отрежьте 2х6 пинов и вставьте их в отверстия дисплея в соответствующие пины: от 1 до 6 и от 11 до 16, таким образом, у вас будет больше свободного места между платой и дисплеем, когда он будет установлен.

Шаг 4: Дисплей, часть 2

На этом шаге нужно создать основное соединение для дисплея, затем нужно идентифицировать соединения от дисплея в пинах 4, 6, 11, 12, 13, и 14, которые позже будут подключены к соответствующим пинам Ардуино Уно 11, 9, 5, 4, 3, и 2, не забывая о подключении +5V, GND и потенциометра на 10K.

Шаг 5: Дисплей, часть 3

На этом шаге нужно сопоставить соединения, сделанные прежде на дисплее с будущими соединениями, которые появятся на плате. Увеличьте фотографии, чтобы рассмотреть детали поближе.

Шаг 6: Плата

Как только вы определили, что с чем соединять между дисплеем и платой, вы должны разъединить их, чтобы установить на плату коннектор со штырьками, разместив 2х8 пинов на стороне цифровых пинов и использовав два пина на другой стороне для GND и +5V.

Шаг 7: Плата, часть 2

На этом шаге нужно соединить два GND с +5V, чтобы вся земля была соединена, и можно было на дорожку земли подсоединить потенциометр на 10K, а затем подцепить всё это к дорожке+5V. Во время выполнения этой процедуры, припаяйте центральный пин к другой ближней дорожке.

Шаг 8: Плата, часть 3

Теперь можно всё соединить – подготовьте соединения и оставьте достаточно места для установки дисплея.

Шаг 9: Соединение платы и дисплея

Пришло время сопоставить соединения между платой и дисплеем, чтобы позже можно было без проблем припаять соответствующие провода.

Шаг 10: Соединение платы и дисплея, часть 2

Внимательно проверьте все соединения на задней стороне вашей платы, чтобы убедиться, что ваши контакты между платой и дисплеем в порядке. Очевидно, что нужно проверить соединения на GND и +5V на правой дорожке.

Шаг 11: Завершение проекта

После завершения, необходимо определить выходы нашего прибора для измерения емкости конденсаторов, в нашем случае A0 — негативный(-) и A4 — позитивный (+).

Шаг 12: Подготовка к калибровке

Перед загрузкой кода, нужно немного расширить металлические отверстия платы А0 и А4 при помощи небольшой биты для дрели, чтобы сохранить нулевую емкость, когда будет установлен хедер-мама со штырьками 1х6.

Шаг 13: Корпус

Возьмите корпус и установите Ардуино Уно, срезав пластиковые столбики, как показано на картинке.

Шаг 14: Устанавливаем шилд на Ардуино Уно

Как только Ардуино Уно установлен, можно соединить его с шилдом.

Шаг 15: Устанавливаем хедер-маму 1х6

Просто вставьте хедер 1х6 и когда вы загрузите код, указатель будет отображать 0.000pF.

Шаг 16: Загрузка кода

Установив кабель USB-A на USB-B между вашим девайсом и компьютером, загрузите в него этот код http://pastebin.com/njjKZrfv. Дальше посмотрите на указатель, на котором должно отображаться 0.000pF.

Шаг 17: Использование девайса

После загрузки кода, отсоедините кабель, чтобы подключить переходник на батарейку на 9V и таким образом получить данные по любому конденсатору, который вы пожелаете. В моем случае, я делаю замер конденсатора на 1 pF.

Шаг 18: Использование № 2

Теперь конденсатор на 3.3 pF

Шаг 19: Использование № 3

10 pF.

Шаг 20: Использование № 4

100 pF.

Шаг 21: Использование № 5

1 nF.

Шаг 22: Использование № 6

10 nF.

Шаг 23: Использование № 7

100 nF.

Шаг 24: Использование № 8

1 uF.

Шаг 25: Использование № 9

10uF.

Шаг 26: Использование № 10

100 uF.

Шаг 27: Использование № 11

1000 uF.

Измеритель емкости конденсаторов — Меандр — занимательная электроника

Схем приборов для измерения емкости кон­денсаторов существуют очень много. Они выпол­нены на самой различной элементной базе, отли­чаются степенью сложности, доступностью ис­пользуемых деталей и точностью измерений.

Именно с позиции построения простого уст­ройства для измерения емкости конденсаторов на самых распространенных в настоящее время радиокомпонентах и была разработана схема рис.1. В качестве измерительного прибора ис­пользуется широко распространенный цифровой мультиметр типа M830-B.

Рис. 1

В принципе, идея построения практически всех распространенных устройств для измере­ния емкости конденсаторов одинакова. Задаю­щий импульсный генератор формирует последо­вательность импульсов. Она подается на измеря­емый конденсатор. В зависимости от его емкос­ти меняется величина заряда, который он успе­вает получить. Этот заряд и измеряется. Точнее — измеряется на­пряжение, до ко­торого заряжает­ся измеряемый конденсатор.

Резистивный делитель R1-R2 напряжения ис­точника +6 В обеспечивает возможность питания микросхе­мы операционно­го усилителя DA1 типа КР140УД708 от однополярного источника. Ком­мутируемые переключателем SA1 RC-цепочки и резистор поло­жительной обратной связи R3 обеспечивают ра­боту ОУ в автоколебательном (генераторном) ре­жиме.

При наличии высокого положительного напря­жения на выходе микросхемы DA1 через конден­сатор С4 и диод VD1 обеспечивается заряд изме­ряемого конденсатора Сх. В моменты нулевого напряжения на выходе DA1 конденсаторы Сх и С4 разряжаются через эмиттерно-базовый переход транзистора VT1. Диод VD1 при этом находится в запертом состоянии и на работу схемы в этом ре­жиме влияния не оказывает. Импульс тока кол­лектора транзистора проходит через резистор R10 и заряжает конденсатор С5. Напряжение на С5 измеряется высокоомным вольтметром тес­тера М830-В.

Схема измерительной части устройства очень проста. Она известна, в частности, из иностран­ной печати. Предварительно ее работа была проверена экспериментально на макете.

Следует подчеркнуть, что с изменением вели­чины напряжения питания микросхемы DA1 в этой и аналогичных схемах будут изменяться и показа­ния мультиметра, подключенного к контактам XS2. Чтобы этого не происходило, использован стабилизатор напряжения питания схемы DA2. Его выходное напряжение в данной схеме 6 В, по­этому минимальное напряжение источника, под­ключаемого к контактам колодки XS3, должна быть не менее 8,5…9 В.

На рис.2 показана топография печатной пла­ты устройства и расположение радиокомпонен­тов на плате.

Рис. 2

Измеряемый конден­сатор Сх подключается к схеме последовательно с конденсатором С4. Это сделано для защиты ми­кросхемы DA1 от выхода из строя при случайном замыкании между собой выводов измеряемого конденсатора или, если он окажется пробитым. Номинал конденсатора С4 не критичен. Главное, чтобы его значение было в несколько раз больше измеряемого конденсатора самого большого номинала. Так, если при­бором измерять, например, конденсаторы до 10 мкФ, то емкость С4 должна быть 47…100 мкФ. На более низких пределах измеряемых емкостей это условие будет выполняться автоматически.

При переключении пределов измерений при­бора необходимо обеспечить кратность емкос­тей конденсаторов С1…С3. Если предварительно подобрать эти конденсаторы по емкости, то наст­ройка схемы упростится.

Настройка устройства

Возможная методика настройки состоит в следующем.

К контактам гнезда XS1 подключаем «эталон­ный» конденсатор емкостью, например, 10 мкФ. Переключатель пределов измерений прибора SA1 «Поддиапазоны» устанавливается положе­ние «3». Подбирая положение движка подстроен­ного сопротивления R5 добиваются показаний мультиметра РА1 — 1 В.

Аналогично, за счет регулировки значения со­противления R6 (R8) и подключении калибровоч­ного конденсатора С2 (С3) производят настройку устройства измерения емкостей конденсаторов в поддиапазоне «2» («1»). При этом, естественно, к контактам XS1 подключается эталонный кон­денсатор другой емкости 0,1 мкФ (1000 пФ).

Измеряемые и эталонные конденсаторы большой емкости, естественно, электролитические. Необходимо лишь соблюдать полярность их включения в схему.

При емкости конденсатора С1 10 мкФ прибор обеспечивает измерение емкостей конденсато­ров на «3» поддиапазоне практически от 0,1 мкФ до 10 мкФ.

При емкости конденсатора С2 0,1 мкФ (100 нФ) рабочий диапазон «2» прибора составит 1000 пФ…0,1 мкФ, а при С3 — 1000 пФ — 50 пФ…1000 пФ. Значения вариантов выбора номиналов конденсаторов С1…С3 и достигаемые при этом пределы измерения емкостей конденсаторов Сх показаны в таблице 1.

Таблица 1

№	Емкость Cn	Пределы измерения Сх
1	С3- 1нФ	50 пФ…1 нФ
2	С2-0,1мкФ	1 нФ…0,1 мкФ
3	C1-10мкФ	0,1…10 мкФ

При настройке схемы емкости задающих конденсаторов С1…С3 и эталонные измери­тельные конденсаторы (для проверки рабочих поддиапазонов прибора Сх) проверялись и подбирались с использованием промышленно­го измерителя емкостей конденсаторов типа СМ 9601А.

Наличие подстроечных сопротивлений R5, R7, R9 в схеме позволяет использовать в качестве С1 …С3 конденсаторы не только указанных на схе­ме номиналов, но и других близких к ним. При этом, возможно, потребуется лишь подобрать но­миналы резисторов R4, R6, R8.

Следует подчеркнуть и тот факт, что фактичес­ки в каждом из поддиапазонов измерений можно проверять конденсаторы вдвое большего номи­нала, чем это было указано ранее. Так, при экспе­рименте оказалось, что на первом поддиапазоне можно измерять емкость конденсаторов номина­лом почти до 20 мкФ.

Расширение диапазона измерений за счет увеличения емкости конденсатора, например С1, в схеме рис.1 теоретически также вполне возможно, но практически мною это не проверялось.

Автор: Андрей Попович, г. Самара