Digitales Kapazitätsmessgerät. DIY ESR-Messgerät – Kondensator-Kapazitätsmessgerät. Diagramm und Beschreibung. Mögliche Fehlfunktionen des Kondensators

02.08.2023Überschrift: Lösung

Vor fast zwei Jahren kaufte ich einen digitalen Kapazitätsmesser und nahm sozusagen das erste, was mir in die Hände fiel. Ich war es so leid, dass das Mastech MY62-Multimeter nicht in der Lage war, die Kapazität von Kondensatoren mit mehr als 20 Mikrofarad zu messen, und dass es weniger als 100 Pikofarad nicht korrekt maß. Mir gefielen zwei Dinge am SM-7115A:

Misst den gesamten erforderlichen Bereich
Kompakt und praktisch

750 Rubel bezahlt. Ich war der festen Überzeugung, dass es das Geld nicht wert war und der Preis aufgrund des völligen Mangels an Konkurrenzprodukten „überhöht“ war. Das Herkunftsland ist natürlich China. Er hatte Angst, dass er „lügen“ würde; darüber hinaus war er sich dessen sicher – aber vergebens.

Das Kapazitätsmessgerät und die dazugehörigen Leitungen wurden in Polyethylen verpackt, jedes in einer eigenen Hülle und in eine Schachtel aus dickem Karton gelegt, der Freiraum wurde mit Schaumstoff gefüllt. In der Box befanden sich auch Anweisungen dazu Englische Sprache. Maße Gerät 135 x 72 x 36 mm, Gewicht 180 Gramm. Die Gehäusefarbe ist schwarz, die Frontplatte hat einen lila Farbton. Es verfügt über eine Flüssigkristallanzeige, neun Messbereiche, zwei Ausschaltpositionen, einen Nullpunkteinstellungsregler, 15 Zentimeter lange, verschiedenfarbige (rot-schwarze) Drähte, mit denen der gemessene Kondensator an das Gerät angeschlossen wird und die mit Krokodilklemmen enden. und die Buchsen am Gerätekörper sind für ihren Anschluss mit einer Farbkennzeichnung der entsprechenden Polarität gekennzeichnet. Darüber hinaus ist eine Messung ohne sie möglich (was die Genauigkeit erhöht), wofür es zwei längliche Buchsen gibt, die mit gekennzeichnet sind Symbol des zu messenden Kondensators. Es wird eine 9-Volt-Batterie verwendet und es gibt eine Funktion zur automatischen Anzeige ihrer Entladung. Dreistelliger Flüssigkristallindikator +1 Dezimalstelle, der vom Hersteller angegebene Messbereich reicht von 0,1 pF bis 20000 μF, mit der Möglichkeit, den Messbereich von 0 bis 200 pF auf Null einzustellen, innerhalb von +/- 20 pF , Zeit einer Messung 2-3 Sekunden.

Tabelle der zulässigen Messfehler, einzeln nach Bereich. Vom Hersteller bereitgestellt.

Auf der Rückseite des Gehäuses befindet sich ein integrierter Ständer. Es ermöglicht eine kompaktere Platzierung des Messgerätes am Arbeitsplatz und verbessert die Sichtbarkeit der Flüssigkristallanzeige.

Das Batteriefach ist völlig autonom; zum Batteriewechsel genügt es, den Deckel zur Seite zu schieben. Bequemlichkeit ist unauffällig, wenn sie vorhanden ist.

Um die hintere Abdeckung des Gehäuses zu entfernen, müssen Sie lediglich eine Schraube lösen. Massivstes Bauteil Leiterplatte- 500-mA-Sicherung.

Die Funktionsweise des Messgerätes basiert auf dem Doppelintegrationsverfahren. Es ist auf logischen Zählern HEF4518BT – 2 Stk., Schlüssel HEF4066BT, Dezimalzähler mit Decoder HCF4017 und SMD-Transistoren aufgebaut: J6 – 4 Stk., M6 – 2 Stk.

Durch das Lösen von sechs weiteren Schrauben können Sie die andere Seite der Leiterplatte sehen. Der Stellwiderstand zur Einstellung auf „0“ ist so positioniert, dass er bei Bedarf leicht ausgetauscht werden kann. Auf der linken Seite befinden sich die Kontakte zum Anschluss des zu messenden Kondensators, oben sind die Kontakte für den direkten Anschluss (ohne Kabel).

Das Gerät stellt sich nicht sofort auf den Nullbezugspunkt ein, sondern der eingestellte Messwert bleibt bestehen. Dies ist viel einfacher, wenn die Kabel nicht angeschlossen sind.

Um den Unterschied in der Messgenauigkeit bei verschiedenen Messmethoden (mit und ohne Drähte) deutlich zu machen, habe ich kleine Kondensatoren mit Werksmarkierungen genommen – 8,2 pF

Videobewertung des Geräts

Ohne Kabel. Mit Kabel
№1 8 pF 7,3 pF
№2 7,6 pF 8,3 pF
Nr. 3 8,1 pF 9,3 pF

Alles ist klar; Messungen werden ohne Kabel definitiv genauer sein, obwohl die Abweichung praktisch innerhalb von 1 pF liegt. Ich habe auch immer wieder die Kondensatoren auf den Platinen gemessen – die Messwerte brauchbarer Kondensatoren sind für den darauf angegebenen Nennwert völlig ausreichend. Ohne zu wählerisch zu sein, können wir sagen, dass die Messqualität des Geräts recht hoch ist.

Nachteile des Gerätes

Die Nullstellung erfolgt nicht sofort,
Die Kontaktmesser sind für die drahtlose Messung nicht elastisch und kehren nach dem Lösen nicht in ihre ursprüngliche Position zurück.
Das Messgerät ist nicht mit einem Kalibrierbehälter ausgestattet.

Schlussfolgerungen

Generell bin ich mit dem Gerät zufrieden. Es misst gut, ist kompakt (passt problemlos in eine Tasche), daher nehme ich auf dem Radiomarkt nicht das, was sie geben, sondern das, was ich brauche. Ich habe vor, es zu modifizieren, wenn ich Zeit habe: Ersetzen Sie das Potentiometer und die direkten Messkontakte. Sein Diagramm oder etwas Ähnliches finden Sie im Abschnitt. Ich habe dir „alles so wie es ist“ gesagt und du entscheidest selbst, ob es sich lohnt, aufzufüllen Heimlabor so ein Gerät. Autor - Babay.

Diese Schaltung ist trotz ihrer scheinbaren Komplexität recht einfach zu wiederholen, da sie auf digitalen Mikroschaltungen aufgebaut ist und, da bei der Installation keine Fehler auftreten und nachweislich funktionsfähige Teile verwendet werden, praktisch keine Anpassung erforderlich ist. Allerdings sind die Fähigkeiten des Geräts recht groß:

Messbereich – 0,01 – 10000 µF;
4 Teilbereiche – 10, 100, 1000, 10.000 µF;
Teilbereichsauswahl – automatisch;
Ergebnisanzeige – digital, 4-stellig mit Gleitkomma;
Messfehler – kleinste signifikante Einheit;

Schauen wir uns das Gerätediagramm an:

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Auf dem DD1-Chip, genauer gesagt auf zwei seiner Elemente, ist ein Quarzoszillator montiert, dessen Funktionsweise keiner Erklärung bedarf. Als nächstes wird die Taktfrequenz an einen Teiler gesendet, der auf den Mikroschaltungen DD2 – DD4 aufgebaut ist. Von ihm werden Signale mit Frequenzen von 1.000, 100, 10 und 1 kHz dem Multiplexer DD6.1 zugeführt, der als Knoten dient automatische Auswahl Unterband.

Die Hauptmesseinheit ist ein aus den Elementen DD5.3, DD5.4 aufgebauter Einzelvibrator, dessen Impulsdauer direkt vom daran angeschlossenen Kondensator abhängt. Das Prinzip der Kapazitätsmessung besteht darin, die Anzahl der Impulse während des Betriebs eines Monovibrators zu zählen. Auf den Elementen DD5.1, DD5.2 ist eine Einheit montiert, die ein Prellen der Kontakte der Taste „Messung starten“ verhindert. Nun, der letzte Teil der Schaltung ist eine vierstellige Zeile der Binär-Dezimal-Zähler DD9 - DD12 mit Ausgang an vier Sieben-Segment-Anzeigen.

Betrachten wir den Algorithmus des Zählerbetriebs. Wenn Sie die SB1-Taste drücken, wird der DD8-Binärzähler zurückgesetzt und schaltet den Bereichsknoten (DD6.1-Multiplexer) auf den niedrigsten Messbereich – 0,010 – 10,00 µF. In diesem Fall werden an einem der Eingänge des elektronischen Schlüssels DD1.3 Impulse mit einer Frequenz von 1 MHz empfangen. Der zweite Eingang desselben Schalters empfängt ein Aktivierungssignal vom One-Shot-Gerät, dessen Dauer direkt proportional zur Kapazität des gemessenen Kondensators ist.

Somit beginnen Impulse mit einer Frequenz von 1 MHz in der Zähldekade DD9...DD12 anzukommen. Wenn ein Dekadenüberlauf auftritt, erhöht das Übertragssignal von DD12 die Messwerte des Zählers DD8 um eins und ermöglicht das Schreiben von Null in den Trigger DD7 am Eingang D. Diese Null schaltet die Treiber DD5.1, DD5.2 ein und es Setzt wiederum die Zähldekade zurück, setzt DD7 wieder auf „1“ und startet den Monostabilen neu. Der Vorgang wiederholt sich, jedoch erhält die Zähldekade nun über den Schalter eine Frequenz von 100 kHz (der zweite Bereich ist eingeschaltet).

Wenn die Zähldekade vor dem Ende des Impulses vom One-Shot-Gerät erneut überläuft, ändert sich der Bereich erneut. Wenn der One-Shot früher abschaltet, stoppt die Zählung und der Anzeiger kann den Wert der zur Messung angeschlossenen Kapazität ablesen. Der letzte Schliff ist die Dezimalpunkt-Kontrolleinheit, die den aktuellen Messteilbereich anzeigt. Seine Funktionen übernimmt der zweite Teil des DD6-Multiplexers, der je nach enthaltenem Subband den gewünschten Punkt beleuchtet.

IV6-Vakuumlumineszenzindikatoren werden als Indikatoren im Stromkreis verwendet, daher muss die Stromversorgung des Messgeräts zwei Spannungen erzeugen: 1 V für den Glühfaden und +12 V für die Anodenstromversorgung von Lampen und Mikroschaltungen. Wenn die Anzeigen durch LCDs ersetzt werden, kommt man mit einer +9V-Quelle aus, die Verwendung von LED-Matrizen ist jedoch aufgrund der geringen Belastbarkeit der DD9...DD12-Mikroschaltungen nicht möglich.

Als Kalibrierwiderstand R8 ist es besser, einen Multiwindungswiderstand zu verwenden, da der Messfehler des Geräts von der Genauigkeit der Kalibrierung abhängt. Die restlichen Widerstände können MLT-0,125 sein. In Bezug auf Mikroschaltungen können Sie im Gerät alle Serien K1561, K564, K561 und K176 verwenden. Beachten Sie jedoch, dass die 176er-Serie nur sehr ungern mit einem Quarzresonator (DD1) arbeitet.

Die Einrichtung des Gerätes ist recht einfach, sollte aber mit besonderer Sorgfalt erfolgen.

Trennen Sie die SB1-Taste vorübergehend von DD8 (Pin 13).
Legen Sie Rechteckimpulse mit einer Frequenz von etwa 50–100 Hz an den Verbindungspunkt zwischen R3 und R2 an (jeder einfache Generator auf einem Logikchip reicht aus).
Anstelle des zu messenden Kondensators schließen Sie einen Standardkondensator an, dessen Kapazität bekannt ist und im Bereich von 0,5 - 4 µF liegt (z. B. K71-5V 1 µF ± 1 %). Wenn möglich, messen Sie die Kapazität besser mit einer Messbrücke, Sie können sich aber auch auf die auf dem Gehäuse angegebene Kapazität verlassen. Hier müssen Sie bedenken, wie genau Sie das Gerät kalibrieren, damit es Sie in Zukunft messen wird.
Stellen Sie mithilfe des Trimmwiderstands R8 die Anzeigewerte entsprechend der Kapazität des Referenzkondensators so genau wie möglich ein. Nach der Kalibrierung ist es besser, den Trimmwiderstand mit einem Tropfen Lack oder Farbe zu versiegeln.

Basierend auf Materialien aus „Radio Amateur“ Nr. 5, 2001.

Kondensatoren werden in Stromkreisen verwendet verschiedene Typen. Erstens unterscheiden sie sich in der Kapazität. Um diesen Parameter zu bestimmen, werden spezielle Messgeräte verwendet. Diese Geräte können mit unterschiedlichen Kontakten hergestellt werden. Moderne Modifikationen fallen auf hohe Genauigkeit Messungen Um ein einfaches Kondensator-Kapazitätsmessgerät mit Ihren eigenen Händen herzustellen, müssen Sie sich mit den Hauptkomponenten des Geräts vertraut machen.

Wie funktioniert das Messgerät?

Die Standardmodifikation umfasst ein Modul mit Expander. Die Daten werden auf dem Display angezeigt. Einige Modifikationen arbeiten auf Basis eines Relaistransistors. Es ist in der Lage, mit verschiedenen Frequenzen zu arbeiten. Es ist jedoch zu beachten, dass diese Modifikation für viele Kondensatortypen nicht geeignet ist.

Geräte mit geringer Präzision

Mithilfe eines Adaptermoduls können Sie mit Ihren eigenen Händen ein ESR-Messgerät für die Kondensatorkapazität mit geringer Genauigkeit herstellen. Allerdings kommt zuerst der Expander zum Einsatz. Sinnvoller ist es, dafür Kontakte mit zwei Halbleitern auszuwählen. Bei einer Ausgangsspannung von 5 V sollte der Strom nicht mehr als 2 A betragen. Um das Messgerät vor Ausfällen zu schützen, werden Filter eingesetzt. Die Abstimmung sollte mit einer Frequenz von 50 Hz erfolgen. Tester drin in diesem Fall Der Widerstand sollte nicht höher als 50 Ohm sein. Manche Menschen haben Probleme mit der Kathodenleitfähigkeit. In diesem Fall sollte das Modul ausgetauscht werden.

Beschreibung hochpräziser Modelle

Wenn Sie ein Kondensator-Kapazitätsmessgerät mit Ihren eigenen Händen herstellen, sollte die Genauigkeitsberechnung auf der Grundlage des Linearexpanders erfolgen. Der Überlastindikator der Modifikation hängt von der Leitfähigkeit des Moduls ab. Viele Experten empfehlen, für das Modell einen Dipoltransistor zu wählen. Erstens ist der Betrieb ohne Wärmeverlust möglich. Es ist auch erwähnenswert, dass die vorgestellten Elemente selten überhitzen. Bei geringer Leitfähigkeit kann ein Schütz für das Messgerät verwendet werden.

Um mit Ihren eigenen Händen ein einfaches und genaues Kondensatorkapazitätsmessgerät herzustellen, sollten Sie sich um einen Thyristor kümmern. Das angegebene Element muss mit einer Spannung von mindestens 5 V betrieben werden. Bei einer Leitfähigkeit von 30 Mikrometern überschreitet die Überlastung in solchen Geräten in der Regel 3 A nicht. Es werden Filter unterschiedlicher Art verwendet. Sie sollten nach dem Transistor installiert werden. Erwähnenswert ist auch, dass das Display nur über kabelgebundene Ports angeschlossen werden kann. Zum Laden des Messgerätes eignen sich 3 W Akkus.

Wie erstelle ich ein Modell der AVR-Serie?

Sie können einen Kondensator-Kapazitätsmesser mit Ihren eigenen Händen, AVR, nur auf der Basis eines variablen Transistors herstellen. Zunächst wird ein Schütz zur Modifikation ausgewählt. Um das Modell einzurichten, sollten Sie sofort die Ausgangsspannung messen. Der negative Widerstand der Messgeräte sollte 45 Ohm nicht überschreiten. Bei einer Leitfähigkeit von 40 Mikrometer beträgt die Überlastung in den Geräten 4 A. Um eine maximale Messgenauigkeit zu gewährleisten, werden Komparatoren eingesetzt.

Einige Experten empfehlen, nur offene Filter zu wählen. Auch bei starker Belastung haben sie keine Angst vor Impulsgeräuschen. Maststabilisatoren erfreuen sich in letzter Zeit großer Nachfrage. Lediglich Netzkomparatoren sind für den Umbau nicht geeignet. Vor dem Einschalten des Gerätes wird eine Widerstandsmessung durchgeführt. Bei hochwertigen Modellen beträgt dieser Parameter etwa 40 Ohm. Allerdings hängt in diesem Fall viel von der Häufigkeit der Änderung ab.

Aufbau und Zusammenbau eines Modells basierend auf PIC16F628A

Mit dem PIC16F628A ein Kondensator-Kapazitätsmessgerät mit eigenen Händen herzustellen, ist ziemlich problematisch. Zunächst wird ein offener Transceiver zur Montage ausgewählt. Das Modul kann als einstellbarer Typ verwendet werden. Einige Experten raten von der Installation von Filtern mit hoher Leitfähigkeit ab. Vor dem Einlöten des Moduls wird die Ausgangsspannung überprüft.

Bei erhöhtem Widerstand empfiehlt sich ein Austausch des Transistors. Um Impulsrauschen zu überwinden, werden Komparatoren verwendet. Sie können auch Leiterstabilisatoren verwenden. Oftmals handelt es sich bei Anzeigen um Textanzeigen. Sie sollten über Channel-Ports installiert werden. Die Modifikation wird mit einem Tester konfiguriert. Wenn die Kapazitätsparameter der Kondensatoren zu hoch sind, lohnt es sich, Transistoren mit geringer Leitfähigkeit auszutauschen.

Modell für Elektrolytkondensatoren

Bei Bedarf können Sie mit Ihren eigenen Händen ein Kapazitätsmessgerät für Elektrolytkondensatoren herstellen. Ladenmodelle dieser Art zeichnen sich durch eine geringe Leitfähigkeit aus. Viele Modifikationen werden an Schützmodulen vorgenommen und arbeiten mit einer Spannung von nicht mehr als 40 V. Ihr Schutzsystem ist RK-Klasse.

Erwähnenswert ist auch, dass Zähler dieser Art durch eine reduzierte Frequenz gekennzeichnet sind. Ihre Filter sind nur vom Übergangstyp; sie sind in der Lage, sowohl Impulsrauschen als auch harmonische Schwingungen effektiv zu bewältigen. Wenn wir über die Nachteile von Modifikationen sprechen, ist es wichtig zu beachten, dass sie einen geringen Durchsatz haben. Bei hoher Luftfeuchtigkeit funktionieren sie schlecht. Experten weisen zudem auf eine Unverträglichkeit mit verdrahteten Schützen hin. Die Geräte dürfen nicht im Stromkreis betrieben werden Wechselstrom.

Modifikationen für Feldkondensatoren

Geräte für Feldkondensatoren zeichnen sich durch eine reduzierte Empfindlichkeit aus. Viele Modelle können mit geradlinigen Schützen betrieben werden. Am häufigsten werden Geräte vom Übergangstyp verwendet. Um die Modifikation selbst vorzunehmen, müssen Sie einen einstellbaren Transistor verwenden. Filter werden in sequentieller Reihenfolge installiert. Um das Messgerät zu testen, werden zunächst kleine Kondensatoren verwendet. In diesem Fall erkennt der Tester einen negativen Widerstand. Beträgt die Abweichung mehr als 15 %, muss die Leistung des Transistors überprüft werden. Die Ausgangsspannung sollte 15 V nicht überschreiten.

2V-Geräte

Bei 2 V ist ein DIY-Kondensator-Kapazitätsmessgerät recht einfach herzustellen. Experten empfehlen zunächst die Vorbereitung eines offenen Transistors mit geringer Leitfähigkeit. Es ist auch wichtig, einen guten Modulator dafür auszuwählen. Komparatoren werden üblicherweise mit geringer Empfindlichkeit verwendet. Das Schutzsystem vieler Modelle kommt in der KR-Serie bei Netzfiltern zum Einsatz. Zur Überwindung von Impulsschwingungen werden Wellenstabilisatoren eingesetzt. Es ist auch erwähnenswert, dass bei der Montage der Modifikation ein dreipoliger Expander verwendet wird. Zum Einrichten des Modells sollten Sie einen Kontakttester verwenden und der Widerstand sollte nicht weniger als 50 Ohm betragen.

3V-Modifikationen

Wenn Sie ein Kondensator-Kapazitätsmessgerät mit Ihren eigenen Händen falten, können Sie einen Adapter mit Expander verwenden. Es ist ratsamer, einen Transistor vom linearen Typ zu wählen. Im Durchschnitt sollte die Leitfähigkeit des Messgeräts 4 Mikrometer betragen. Es ist außerdem wichtig, den Schütz vor dem Einbau der Filter zu sichern. Viele Modifikationen umfassen auch Transceiver. Allerdings sind diese Elemente nicht in der Lage, mit Feldkondensatoren zu arbeiten. Ihr maximaler Kapazitätsparameter beträgt 4 pF. Das Schutzsystem der Modelle ist RK-Klasse.

4-V-Modelle

Der Zusammenbau eines Kondensator-Kapazitätsmessers mit eigenen Händen ist nur mit linearen Transistoren erlaubt. Für das Modell sind außerdem ein hochwertiger Expander und Adapter erforderlich. Laut Experten ist es ratsamer, Übergangsfilter zu verwenden. Wenn wir Marktveränderungen berücksichtigen, können sie zwei Expander verwenden. Modelle arbeiten mit einer Frequenz von nicht mehr als 45 Hz. Gleichzeitig verändert sich häufig ihre Sensibilität.

Wenn Sie ein einfaches Messgerät zusammenbauen, kann das Schütz ohne Triode verwendet werden. Es hat eine geringe Leitfähigkeit, kann aber unter hoher Belastung arbeiten. Es ist auch erwähnenswert, dass die Modifikation mehrere Polfilter umfassen sollte, die auf harmonische Schwingungen achten.

Modifikationen mit einem Single-Junction-Expander

Es ist ganz einfach, mit eigenen Händen ein Kondensatorkapazitätsmessgerät auf Basis eines Single-Junction-Expanders herzustellen. Zunächst empfiehlt es sich, für die Modifikation ein Modul mit geringer Leitfähigkeit auszuwählen. Der Empfindlichkeitsparameter sollte nicht mehr als 4 mV betragen. Bei einigen Modellen besteht ein schwerwiegendes Leitfähigkeitsproblem. Üblicherweise werden Transistoren vom Wellentyp verwendet. Bei Verwendung von Netzfiltern erwärmt sich der Thyristor schnell.

Um solche Probleme zu vermeiden, wird empfohlen, zwei Filter gleichzeitig auf Netzadaptern zu installieren. Am Ende der Arbeit bleibt nur noch das Löten des Komparators. Um die Leistung der Modifikation zu verbessern, werden Kanalstabilisatoren installiert. Erwähnenswert ist auch, dass es Geräte gibt, die auf variablen Schützen basieren. Sie können mit einer Frequenz von nicht mehr als 50 Hz betrieben werden.

Modelle basierend auf Zwei-Verbindungs-Expandern: Montage und Konfiguration

Es ist ganz einfach, mit eigenen Händen ein digitales Kapazitätsmessgerät an Expandern mit zwei Anschlüssen zusammenzubauen. Allerdings für normale Operation Für Modifikationen sind nur einstellbare Transistoren geeignet. Es ist auch erwähnenswert, dass Sie bei der Montage Impulskomparatoren auswählen müssen.

Die Anzeige für das Gerät ist vom Typ Linie. In diesem Fall kann der Port für drei Kanäle genutzt werden. Um Probleme mit Verzerrungen in der Schaltung zu lösen, werden Filter mit geringer Empfindlichkeit verwendet. Es ist auch erwähnenswert, dass Modifikationen mit Diodenstabilisatoren zusammengebaut werden müssen. Das Modell ist mit einem negativen Widerstand von 55 Ohm konfiguriert.

Kondensator - Element Stromkreis, bestehend aus leitenden Elektroden (Platten), die durch ein Dielektrikum getrennt sind. Entwickelt, um seine elektrische Kapazität zu nutzen. Ein Kondensator mit der Kapazität C, an den eine Spannung U angelegt wird, speichert auf der einen Seite eine Ladung Q und auf der anderen Seite Q. Die Kapazität wird hier in Farad angegeben, die Spannung in Volt, die Ladung in Coulomb. Wenn ein Strom von 1 A durch einen Kondensator mit einer Kapazität von 1 F fließt, ändert sich die Spannung in 1 s um 1 V.

Ein Farad hat eine große Kapazität, daher werden normalerweise Mikrofarad (µF) oder Pikofarad (pF) verwendet. 1F = 106 µF = 109 nF = 1012 pF. In der Praxis werden Werte im Bereich von einigen Pikofarad bis hin zu Zehntausenden Mikrofarad verwendet. Der Ladestrom eines Kondensators unterscheidet sich vom Strom durch einen Widerstand. Dabei kommt es nicht auf die Größe der Spannung an, sondern auf deren Änderungsgeschwindigkeit. Aus diesem Grund erfordert die Kapazitätsmessung spezielle Schaltungslösungen, die auf den Eigenschaften des Kondensators basieren.

Bezeichnungen auf Kondensatoren

Der Kapazitätswert lässt sich am einfachsten anhand der Markierungen auf dem Kondensatorkörper ermitteln.

Elektrolytischer (Oxid-)Polkondensator mit einer Kapazität von 22000 μF, ausgelegt für eine Nennspannung von 50 V Gleichstrom. Es gibt eine Bezeichnung WV – Betriebsspannung. Die Kennzeichnung eines unpolaren Kondensators muss auf die Möglichkeit des Betriebs in Wechselstromkreisen hinweisen Hochspannung(220 VAC).

Folienkondensator mit einer Kapazität von 330000 pF (0,33 µF). Der Wert wird in diesem Fall durch die letzte Ziffer einer dreistelligen Zahl bestimmt, die die Anzahl der Nullen angibt. Der folgende Buchstabe gibt den zulässigen Fehler an, hier - 5 %. Die dritte Ziffer kann 8 oder 9 sein. Dann werden die ersten beiden mit 0,01 bzw. 0,1 multipliziert.

Kapazitäten bis 100 pF sind bis auf wenige Ausnahmen mit der entsprechenden Nummer gekennzeichnet. Dies reicht aus, um Daten über das Produkt zu erhalten; die überwiegende Mehrheit der Kondensatoren ist auf diese Weise gekennzeichnet. Der Hersteller kann sich eigene eindeutige Bezeichnungen ausdenken, die nicht immer zu entziffern sind. Dies gilt insbesondere für den Farbcode heimischer Produkte. Es ist unmöglich, die Kapazität anhand der gelöschten Markierungen zu erkennen. In einer solchen Situation kann auf Messungen nicht verzichtet werden.

Berechnungen mit elektrotechnischen Formeln

Die einfachste RC-Schaltung besteht aus einem Widerstand und einem parallel geschalteten Kondensator.

Nach der Durchführung mathematischer Transformationen (hier nicht angegeben) werden die Eigenschaften der Schaltung bestimmt, woraus folgt, dass sich ein geladener Kondensator, wenn er an einen Widerstand angeschlossen wird, wie in der Grafik dargestellt entlädt.

Das Produkt RC wird als Zeitkonstante der Schaltung bezeichnet. Wenn R in Ohm und C in Farad angegeben ist, entspricht das Produkt RC Sekunden. Bei einer Kapazität von 1 μF und einem Widerstand von 1 kOhm beträgt die Zeitkonstante 1 ms. Wenn der Kondensator auf eine Spannung von 1 V aufgeladen wurde und ein Widerstand angeschlossen ist, beträgt der Strom im Stromkreis 1 mA. Beim Laden erreicht die Spannung am Kondensator in der Zeit t ≥ RC den Wert Vo. In der Praxis gilt folgende Regel: In einer Zeit von 5 RC wird der Kondensator zu 99 % geladen bzw. entladen. Bei anderen Werten ändert sich die Spannung exponentiell. Bei 2,2 RC sind es 90 %, bei 3 RC sind es 95 %. Diese Informationen reichen aus, um die Kapazität mit einfachen Geräten zu berechnen.

Messkreis

Um die Kapazität eines unbekannten Kondensators zu bestimmen, sollten Sie ihn in einen Stromkreis bestehend aus einem Widerstand und einer Stromquelle einbinden. Die Eingangsspannung wird etwas niedriger gewählt Nennspannung Kondensator, wenn es nicht bekannt ist, reichen 10–12 Volt aus. Außerdem benötigen Sie eine Stoppuhr. Um den Einfluss des Innenwiderstands der Stromquelle auf die Schaltungsparameter auszuschließen, muss am Eingang ein Schalter installiert werden.

Der Widerstand wird eher aus Gründen der zeitlichen Abstimmung experimentell ausgewählt und liegt in den meisten Fällen im Bereich von fünf bis zehn Kiloohm. Die Spannung am Kondensator wird mit einem Voltmeter überwacht. Die Zeit wird ab dem Moment des Einschaltens gezählt – beim Laden und beim Ausschalten, wenn die Entladung kontrolliert wird. Bei bekannten Widerstands- und Zeitwerten wird die Kapazität nach der Formel t = RC berechnet.

Bequemer ist es, die Entladezeit des Kondensators zu zählen und die Werte bei 90 % oder 95 % der Anfangsspannung zu markieren. In diesem Fall erfolgt die Berechnung nach den Formeln 2,2t = 2,2RC und 3t = 3RC . Auf diese Weise können Sie die Kapazität von Elektrolytkondensatoren mit einer Genauigkeit ermitteln, die durch die Messfehler von Zeit, Spannung und Widerstand bestimmt wird. Die Verwendung für Keramik- und andere kleine Kapazitäten, die Verwendung eines 50-Hz-Transformators und die Berechnung der Kapazität führen zu einem unvorhersehbaren Fehler.

Messgeräte

Die am besten zugängliche Methode zur Kapazitätsmessung ist ein weit verbreitetes Multimeter mit dieser Funktion.

In den meisten Fällen haben solche Geräte eine obere Messgrenze von mehreren zehn Mikrofarad, was für Standardanwendungen ausreichend ist. Der Ablesefehler beträgt maximal 1 % und ist proportional zur Kapazität. Um dies zu überprüfen, stecken Sie einfach die Kondensatorkabel in die dafür vorgesehenen Buchsen und lesen Sie die Messwerte ab. Der gesamte Vorgang nimmt nur ein Minimum an Zeit in Anspruch. Diese Funktion ist nicht bei allen Multimetermodellen vorhanden, wird aber häufig bei unterschiedlichen Messgrenzen und Anschlussarten des Kondensators gefunden. Um mehr zu bestimmen detaillierte Eigenschaften Kondensator (Verlustfaktor und andere), andere Geräte, die dafür ausgelegt sind bestimmte Aufgabe, sind oft stationäre Geräte.

Die Messschaltung implementiert hauptsächlich die Brückenmethode. Sie werden nur begrenzt in speziellen Berufsbereichen eingesetzt und sind nicht weit verbreitet.

Selbstgemachtes C-Meter

Ohne verschiedene exotische Lösungen wie ein ballistisches Galvanometer und Brückenschaltungen mit Widerstandsspeicher zu berücksichtigen, kann ein unerfahrener Funkamateur ein einfaches Gerät oder einen Aufsatz für ein Multimeter herstellen. Für diese Zwecke ist der weit verbreitete Chip der 555er-Serie durchaus geeignet. Dabei handelt es sich um einen Echtzeit-Timer mit integriertem Digitalkomparator, der in diesem Fall als Generator dient.

Frequenz Rechteckimpulse wird durch Auswahl der Widerstände R1–R8 und der Kondensatoren C1, C2 mit Schalter SA1 eingestellt und beträgt: 25 kHz, 2,5 kHz, 250 Hz, 25 Hz – entsprechend den Schalterpositionen 1, 2, 3 und 4–8. Der Kondensator Cx wird mit einer Impulswiederholungsrate über die Diode VD1 auf eine feste Spannung aufgeladen. Die Entladung erfolgt während einer Pause über die Widerstände R10, R12–R15. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Impuls gebildet, dessen Dauer von der Kapazität Cx abhängt (je größer die Kapazität, desto länger der Impuls). Nach dem Durchlaufen der Integrierschaltung R11 C3 erscheint am Ausgang eine Spannung, die der Impulslänge entspricht und proportional zum Wert der Kapazität Cx ist. Hier wird ein Multimeter (X 1) angeschlossen, um die Spannung bei einem Grenzwert von 200 mV zu messen. Die Stellungen des Schalters SA1 (beginnend mit der ersten) entsprechen den Grenzwerten: 20 pF, 200 pF, 2 nF, 20 nF, 0,2 µF, 2 µF, 20 µF, 200 µF.

Die Anpassung der Struktur muss mit einem Gerät erfolgen, das in Zukunft verwendet wird. Kondensatoren zum Abgleich müssen mit einer Kapazität ausgewählt werden, die den Messteilbereichen entspricht und so genau wie möglich ist, der Fehler hängt davon ab. Ausgewählte Kondensatoren werden einzeln an X1 angeschlossen. Zunächst werden die Teilbereiche von 20 pF–20 nF angepasst, dazu werden die entsprechenden Trimmwiderstände R1, R3, R5, R7 verwendet, um die entsprechenden Multimeterwerte zu erreichen; in Reihe geschaltete Widerstände. In anderen Teilbereichen (0,2 µF–200 µF) erfolgt die Kalibrierung mit den Widerständen R12–R15.

Bei der Wahl einer Stromquelle ist zu berücksichtigen, dass die Amplitude der Impulse direkt von deren Stabilität abhängt. Integrierte Stabilisatoren Die 78xx-Serie ist hier durchaus anwendbar. Die Schaltung verbraucht nicht mehr als 20–30 Milliampere und ein Filterkondensator mit einer Kapazität von 47–100 Mikrofarad reicht aus. Der Messfehler kann bei Erfüllung aller Bedingungen im ersten und letzten Teilbereich etwa 5 % betragen, durch den Einfluss der Kapazität der Struktur selbst und des Ausgangswiderstands des Timers steigt er auf 20 %. Dies muss bei Arbeiten im extremen Grenzbereich berücksichtigt werden.

Aufbau und Details

R1, R5 6,8k R12 12k R10 100k C1 47nF

R2, R6 51k R13 1,2k R11 100k C2 470pF

R3, R7 68k R14 120 C3 0,47mkF

R4, R8 510k R15 13

Diode VD1 – alle gepulsten Filmkondensatoren mit geringer Leistung und geringem Leckstrom. Die Mikroschaltung ist eine der 555-Serien (LM555, NE555 und andere), das russische Analogon ist KR1006VI1. Das Messgerät kann nahezu jedes Voltmeter mit hoher Eingangsimpedanz sein, das dafür kalibriert ist. Die Stromquelle muss eine Leistung von 5–15 Volt bei einem Strom von 0,1 A haben. Geeignet sind Stabilisatoren mit fester Spannung: 7805, 7809, 7812, 78Lxx.

PCB-Option und Komponentenlayout

Video zum Thema

Techniker, die Funkgeräte reparieren, stoßen am häufigsten auf Kondensatorausfälle oder einen Kapazitätsabfall. Um herauszufinden, ob ein Teil funktioniert oder nicht, müssen Sie die Kapazität des Kondensators messen. Hierfür gibt es verschiedene Geräte.

Design und Eigenschaften des Kondensators

Der Kondensator enthält zwei Metallplatten, zwischen denen ein Dielektrikum angeordnet ist. Als Dielektrikum werden Luft, Kunststoff, Glimmer, Pappe und Keramikmaterialien verwendet.

In moderneren Teilen wird anstelle von Metall Folie verwendet, die zu Rollen gerollt wird. Somit kann bei kleineren Abmessungen des Kondensators dessen Kapazität erhöht werden.

Kondensatoren werden nach dielektrischem Material, Installationsmethoden, Plattenform usw. klassifiziert. Je nach Polarität werden sie unterteilt in:

elektrolytisch oder Oxid mit Polarität;
unpolar.

Elektrolytkondensatorelemente erfordern beim Einschalten eine zwingende Polarität. Das Dielektrikum in ihnen ist die Oxidschicht, die sich auf der Tantal-(Aluminium-)Anode bildet. Die Kathode ist ein Elektrolyt in Form einer Flüssigkeit oder eines Gels. Die Messung der Kapazität eines solchen Kondensators sollte unter Berücksichtigung der Markierung der Pole des Teils erfolgen.

Die Haupteigenschaft eines Kondensators ist die Akkumulation elektrische Ladung, weshalb es häufig in verschiedenen Filtern verwendet wird. Es kann verwendet werden, um ein Signal zwischen Verstärkungsstufen zu übertragen, hohe und niedrige Frequenzen zu trennen usw.

Kondensatorparameter:

Kapazität. Die Fähigkeit, Ladung anzusammeln, hängt von der Fläche der Platten, dem Abstand zwischen ihnen und der Art des als Elektrolyt verwendeten Materials ab. Gemessen in Farad;
Nennspannung. Zeigt an, bei welcher Spannung ein langfristiger und stabiler Betrieb des Elements möglich ist. Bei Überschreitung des Parameters kann es zu einem Ausfall kommen.

Mögliche Fehlfunktionen des Kondensators

Es gibt verschiedene Arten von Kondensatorstörungen, die den Betrieb des Stromkreises beeinträchtigen:

völliger Zusammenbruch (Kurzschluss zwischen Platten);
Verletzung der äußeren Dichtheit durch mechanische Beschädigung;
Verringerung der Kapazität;
Anstieg des Innenwiderstands;
ein Spannungsabfall, bei dem ein reversibler Durchschlag des Elements auftritt.

In den meisten Fällen fallen Teile aufgrund eines längeren Betriebs unter überhitzten Bedingungen aus. Es ist immer wichtig, optimale Temperaturbedingungen für den Gerätebetrieb sicherzustellen.

So überprüfen Sie den Zustand eines Kondensators

Im ersten Schritt müssen Sie eine Sichtprüfung des Teils auf mechanische Beschädigungen, Karosserieverformungen und Farbveränderungen durchführen. Bei Elektrolysezellen ist dies eine Schwellung im oberen Teil, die zwar gering sein kann, aber im Vergleich zu brauchbaren Analoga spürbar ist. Oftmals sieht das Teil von außen normal aus. Um dies zu überprüfen, benötigen Sie dann spezielle Geräte:

ein Multimeter mit Kapazitätsmessfunktion;
spezielles Kondensator-Kapazitätsmessgerät;
LC-Meter;
ESR-Gerät.

Mit einem Multimeter ist es manchmal schwierig, auf eine Fehlfunktion zu schließen, da sich die Kapazität des beschädigten Kondensatorelements nur um sehr geringe Beträge verringert. Mit LC-Metern oder speziellen Geräten lässt sich der Wert genauer bestimmen. ESR-Geräte dienen zur Messung der Kapazität von Elektrolytkondensatoren. Darüber hinaus werden Messungen durchgeführt, ohne dass Teile aus der Schaltung gelötet werden müssen.

Wenn kein spezielles Gerät vorhanden ist, können kapazitive Messungen unpolarer Elemente mit einem Multimeter durchgeführt werden, das den Widerstand misst. In diesem Fall werden sie von der Platine abgelötet.

Stellen Sie auf der Skala des Multimeters den Grenzwert auf „200 kOhm“ ein. Die Skalengrenze variiert je nach Nennkapazitätswert;
Entladen Sie die verlöteten Kondensatorelemente, da Restladungen vorhanden sein können. Die Entladung erfolgt durch Kurzschließen ihrer Anschlüsse;
Schließen Sie die Sonden des Geräts an die Kondensatorklemmen an und beobachten Sie die Messwerte. Versuchen Sie, den Kontaktteil der Sonden nicht mit Ihren Händen zu berühren.

Der auf dem Bildschirm angezeigte Widerstandswert erhöht sich allmählich und zeigt dann „1“ an, was auf einem digitalen Gerät „unendlich“ bedeutet. Bei Kondensatoren mit geringer Kapazität wird der Prozess der Widerstandsänderung beschleunigt, so dass er möglicherweise nicht erkannt wird.

Wichtig! Ein ordnungsgemäß geladenes Kondensatorelement hat einen „unendlichen“ Widerstand.

Wenn das Teil sofort und ohne vorherige Ablagerungen fehlerhaft ist, werden die Werte „1“ angezeigt, was auf einen Bruch im Inneren des Teils hinweist, oder „0“ – einen internen Kurzschluss. Durch das Laden des Teils über die Batterie des Multimeters ist ein gleichmäßiger Widerstandsanstieg zu beobachten.

Für Kapazitätsmessungen können auch alte Analogtester verwendet werden. Dabei werden die Bewegungen des Pfeils beobachtet. Es sollte sofort mit einer vom Kondensator abhängigen Geschwindigkeit nach rechts ausweichen und seine langsame Bewegung bis an die Grenzen der Skala fortsetzen. Wenn es nicht zuckt oder abweicht und stehen bleibt, deutet dies auf einen Schaden hin. Dasselbe wird durch einen starken Anstieg auf die Höchstzahlen signalisiert.

Wichtig! Mit einem Multimeter können Kondensatorelemente mit einer Kapazität von bis zu 0,25 μF getestet werden. Bei kleineren Parametern erfolgt die Prüfung mit LC-Messgeräten.

Messung tatsächlicher Kapazitätswerte

Mit der oben beschriebenen Methode ist es nicht möglich, quantitative Kapazitätswerte zu ermitteln; es kann lediglich eine Aussage über die Gebrauchstauglichkeit des Kondensatorelements getroffen werden. Mit Instrumenten, die die Kapazität in Farad messen, wird ihre Abweichung vom Nennparameter sofort bestimmt. Ein Nullwert weist auf eine Panne hin, ein reduzierter Wert weist ebenfalls darauf hin, dass das Teil ausgetauscht werden muss.

Der Wert der Kapazität kann indirekt anhand der Widerstandsanstiegsrate zum Zeitpunkt des Anschlusses an das Multimeter beurteilt werden. Je niedriger dieser ist, desto größer ist die Kapazität. Sie können seinen ungefähren Wert berechnen, indem Sie funktionsfähige Kondensatorelemente mit einer zuvor bekannten Kapazität verbinden und die Zeit in Sekunden messen, in der der Widerstand „unendlich“ erreicht. Die Schlussfolgerung wird auf der Grundlage eines Vergleichs mit dem getesteten Kondensatorelement gezogen.

Auf der Vorderseite eines Multimeters für kapazitive Messungen befinden sich spezielle Eingangsanschlüsse CX, die mit „Plus“ und „Minus“ gekennzeichnet sind. Stattdessen können gewöhnliche Sonden vorhanden sein. Für Messungen werden in diese Anschlüsse Kondensatorelemente unter zwingender Beachtung der Polarität der Elektrolytteile eingesetzt. Auch auf den Kondensatoren selbst sind Markierungen vorhanden. Für unpolare Elemente spielt dies keine Rolle. Der Grenzwert der Skala der gemessenen Kapazität muss anhand der Kondensatorparameter eingestellt werden.

Wichtig! Vor dem Anschließen an das Gerät muss die Restladung aus dem Kondensator entfernt werden.

ESR-Messung

ESR steht für Equivalent Series Resistance, ein sehr wichtiger Parameter für einen Elektrolytkondensator. Wenn dieser Widerstand zunimmt, sinkt der Ladestrom, was zu einer Fehlfunktion des Stromkreises führt. Darüber hinaus darf die mit herkömmlichen Methoden gemessene Kapazität die normalen Grenzwerte nicht überschreiten. Der Effekt des Ersatzwiderstandes macht sich besonders bei Teilen mit einer Kapazität von mehr als 5 μF bemerkbar. Für einen stabilen Betrieb sollte der Parameter 1 Ohm nicht überschreiten.

Beim Testen von Kondensatorelementen, ohne sie von der Platine abzulöten, liefert ein solches Gerät mehr genaue Ergebnisse. Versuche, die Parameter eines Teils auf ähnliche Weise mit einem Multimeter zu messen, liefern kein zuverlässiges Bild. Neben dem Kondensator gibt es noch andere Elemente: Induktivität, Widerstand usw., die einen verzerrenden Effekt hervorrufen. In der Regel wird durch indirekte Messungen auf die Funktionsfähigkeit des Kondensatorelements geschlossen oder ein anderes mit identischen Eigenschaften parallel dazu verlötet. Dies ist nur in Niederspannungskreisen möglich.

Reduzierung der Durchbruchspannung eines Kondensators

Funkamateure können auf den Fall stoßen, dass bei der Messung mit einem Multimeter alle Eigenschaften des Kondensators normal sind, bei der Arbeit im Stromkreis jedoch Anzeichen eines Durchbruchs beobachtet werden. Dies geschieht, wenn die Durchbruchspannung unter den Nennwert fällt. Wenn das Teil für eine Spannung von 25 V ausgelegt ist und bei 15 V ein Durchschlag auftritt, wird bei der Messung mit einem Multimeter keine Fehlfunktion des Kondensatorelements erkannt, da der Durchschlag reversibel ist.

Um eine solche Fehlfunktion festzustellen, ist es notwendig, eine Gleichstromquelle mit der Fähigkeit zur Regulierung des Spannungspegels zu verwenden. Durch Anschließen eines Teils und schrittweises Erhöhen der zugeführten Spannung wird deutlich, dass ein Schaden vorliegt, der sich durch einen starken Stromanstieg bis zum Auslösen bemerkbar macht Schutzabschaltung IP.

Kapazitätsmessungen können durchgeführt werden verschiedene Wege. Mit einem Ohmmeter können Sie ein fehlerhaftes Element einfach erkennen; genauere Ergebnisse erhalten Sie mit LC-Metern und ESR-Geräten.