Меню

Как расширить диапазон измерения емкости конденсаторов у мультиметра



Крабовые Ручки ♋ Almois Jobbing Official

Журнал о технических устройствах и технологиях. Ковыряние в бытовой технике, электронике: что внутри, как это работает, опыт эксплуатации. Выбор лучшего товара — отзывы, достоинства и недостатки. ПоДЕЛОчная: ремонт (техники, электроники) своими руками, сделай сам, самоделки. Полезные советы, лайфхаки.

Как расширить диапазон измерения ёмкости конденсаторов мультиметра

Имеем мультиметр Mastech MS8222H, который умеет измерять ёмкость конденсаторов (и индуктивность катушек; т. е. является LC-метром):

Фото 1. Мультиметр Mastech MS8222H с LC-метром на борту

Здесь переключатель режимов установлен в положение измерения ёмкости конденсаторов, диапазон до 20 мкФ. И это первая проблема — в электронной технике дохнут как правило электролитические конденсаторы больших ёмкостей, порядка 4700 мкФ, а тут только до 20…

Вторая проблема — это две щёлки возле меток диапазонов ёмкостей; это гнездо для всовывания туда выводов конденсатора, причём контакты там находятся глубоко; т. е. не только чип-конденсаторы так не измерить, но и короткие выводы конденсатора — проблема; а также ещё хотелось бы иметь здесь щупы, чтобы производить измерение конденсаторов на плате без отпаивания их.

Ну, так вот, пацан задумал — пацан сделал… приспособление:

Фото 2. Самодельное приспособление для удобства измерения ёмкости конденсаторов

С обратной стороны:

Фото 3. Обратите внимание на необходимую длину контактов!

Что здесь? Снизу — длинные (16 мм) лепестки контактов из бронзовых пластин (контакты от какого-то большого прибора), чтобы достать до контактов в глубине гнезда. Контактные площадки 1 и 2 предназначены для измерения конденсаторов, ёмкость которых менее 20 мкФ. Длинная контактная площадка 2 позволяет измерять конденсаторы с короткими и широко расставленными выводами:

Фото 4. Измерение конденсатора с широко расставленными выводами

Два конденсатора [спаяны параллельно, суммарная ёмкость 19.1 мкФ] между контактом 1 и 3 соединяются последовательно с измеряемым конденсатором, который прикладывается к контактам 2 и 3, и далее по показанию мультиметра (D) и таблице снизу (значения рассчитаны на калькуляторе по формуле 1/D= 1/X+1/19.1) находим значение X ёмкости испытуемого. Например, если дисплей кажет 18.35, значит ёмкость испытуемого 470 мкФ.

Расстояние между площадками 1 и 2 (да и 2 и 3 на всякий случай) всего 1 мм для измерения ёмкости чип-конденсаторов:

Фото 5. Измеряем ёмкость чип-конденсатора

Как такое сделать: выпилить кусочек платы текстолита с медью -> просверлить отверстия под 3 пина -> вытравить лишнюю медь хлорным железом -> залудить -> припаять выводы и конденсаторы.

Торчащие из выводов 1, 2, и 3 игольчатые пины нужны для подсоединения щупов следующим образом:

Фото 6. Подключение щупов к пинам приспособления

Теперь можно измерять ёмкость любых кондеров прямо на плате исследуемого/ремонтируемого устройства, не выпаивая их.

Как показала практика и опыт использования сей самоделки — страшно полезная штука оказалась. Прям жуть как удобно и необходимо по жизни. Это просто кошмар какой-то было жить без неё. Только покупка транзистор-тестера GM328A остановила весь этот ужас.

Комментарии (3):

добрый день!
меня тоже расстроило максимальное измерение ёмкости мультиметра, начал гуглить как расширить диапазон и наткнулся на данный сайт.. у меня вопрос теперь, ну никак я не могу понять как Вы вышли на этиданные, а именно:
вот Вы пишите формулу 1/D= 1/X+1/19.1
если верить ей тогда должно получится:
0,098039216 = 0,045454545+0,051282051
0,098039216 не равно 0,096736597
ещё какие-то данные участвуют в расчёте? что ещё должно быть в этом расчёте?

Только эта формула…
В данном случае 0,098039216 равно 0,096736597, потому что первая цифра означает 10.2 мкФ, а вторая 10.3, в то время как точность измерения этого мультиметра ± 5%, т.е. это ± 0.5

Молодец. Спасибо. Таблица рабочая. Сделал на мультиметр MB890F.

Источник

Как увеличить предел измерений емкости в мультиметре DT5808?

При разнице в 100 раз без переделки прибора не обойтись, а вот ненамного бОльшие емкости можно при некоторой сноровке измерить при помощи дополнительного конденсатора, примерно равного по емкости существующему верхнему пределу измерения, соедивив его последовательно с измеряемым — правда для этого надо еще иметь хорошее представление о расчете общей емкости последовательно соединенных конденсаторов.

Несмотря на неудобство этого способа в представлении результатов измерения, требующего допольнительных математических действий в голове , он очень хорошо подходит для сравнительных измерений, когда надо оценить разницу емкости у нескольких конденсаторов, емкость которых превышает верхний предел измерительного прибора.

В остальном для примерной оперативной оценки емкости конденсаторов вполне подходит и омметр (особенно простой стрелочный! ), скорость изменения показаний которого пропорциональна емкости, к тому же так можно обнаружить повышенный ток утечки и по нему определить правильную полярность конденсатора, а иногда и вообще его пригодность.

__________________
Быстро только кошки и кролики.

(И у нас не Гондурас: http://elektronika.lt/ )

I’ll be back!

Хорошо, подумаем о переделке.

Точной схемы я к сожалению не имею (прибор этот вообще какой-то очень редкий), но судя по внешности, этот мультиметр построен на стандартном АЦП с пределом счета в 2000 единиц и без других особых улучшений:

Теперь надо выяснить, какой способ используется для измерения емкости.

Обычно для малых емкостей удобнее измерять ток через конденсатор при подключении его к генератору переменного напряжения определенной частоты, а для больших емкостей — измерять время зарядки до определеного порогового напряжения при протекании определенного зарядного тока через конденсатор, или проще говоря, в первом случае измеряется реактивное сопротивление конденсатора, а во втором — постоянная времени зарядной цепи с этим конденсатором.

Читайте также:  Единицы измерения тонны килограммы центнер

Для тех более-менее «средних» пределов измерения емкости, которые представлены в наиболее популярных моделях мультиметров, вполне возможно применение как первого, так и второго способов.

Применение первого способа как правило можно распознать по тому, что для подключения измеряемой емкости имеются отдельные контакты, в то время как во втором случае она как правило подключается к тем же контактам, которые используются и для измерения других параметров.

В любом случае советую сначала просто открыть прибор и посмотреть, на чем он там собран, а потом выяснить, какие элементы и как подключаются при разных положениях переключателя пределов измерений при измерении емкости.

Для примера вкладываю несколько наиболее похожих схем других приборов, где емкость подключается отдельно и ее величина измеряется первым из вышеупомянутых способов.

Для возможности измерения больших емкостей можно применить несколько вариантов модернизации.

1. Изменить частоту задающего генератора и активного фильтра, установив вместо 4 конденсаторов (С15-С18 в первой схеме) по 10 нФ другие, емкостью по 100 нФ (для них придется как-то найти место, тем более, что желательно, чтобы они были пленочными, а не из НЧ керамики с большим ТКЕ).

2. Изменить амплитуду сигнала, подаваемого на измеряемую емкость, заменив входной резистор буферного усилителя сигнала генератора (R49 в первой схеме) с 10 кОм на 100 кОм (при этом однако в такое же число раз увеличится влияние всех паразитных параметров схемы измерения, влияющее на точность).

В обеих случаях весь ряд пределов измерения по емкости сместится в сторону увеличения в 10 раз (надо будет как-то это учесть или подправить и в управлении запятыми на индикаторе)

Есть еще и компромиссный вариант — установить дополнительный переключатель, которым можно оперативно включить вместо вышеуказанного резистора другой с бОльшим сопротивлением, в таком случае можно попробовать даже и увеличение предела в 100 раз (резистор тогда нужен 1 МОм), т.к. оно будет только временным и «обратимым».

Точность измерения при этом однако будет соответственно ниже, но для больших емкостей она и не так важна.

Вложения

29.zip (118.0 Кб, 13 просмотров)
M890C+.zip (98.3 Кб, 10 просмотров)
M890F.zip (103.4 Кб, 10 просмотров)
M890G.zip (110.2 Кб, 9 просмотров)

__________________
Быстро только кошки и кролики.

(И у нас не Гондурас: http://elektronika.lt/ )

I’ll be back!

Источник

Приставка к мультиметру для измерения ёмкости конденсаторов

В лаборатории радиолюбителя всё чаще можно встретить цифровые мультиметры. Самые простые из них относительно недороги и обладают приемлемыми характеристиками. Изготовив несложные приставки к такому мультиметру, можно расширить его функциональные возможности. Описание одной из таких приставок для измерения ёмкости конденсаторов автор предлагает вниманию читателей.

Рис. 1. Принципиальная схема приставки.

Схема приставки приведена на рис. 1. Принцип её работы основан на периодической зарядке измеряемого конденсатора до фиксированного напряжения и последующей его разрядке через эталонный резистор. На микросхеме DA2 собран генератор прямоугольных импульсов, частоту которых устанавливают выбором одного из токозадающих резисторов R1—R8 и конденсаторов СЗ, С4 переключателем SA1; с помощью секции SA1.3 переключают эталонные резисторы R12—R15. Амплитуду импульсов генератора на микросхеме DA2 поддерживает интегральный стабилизатор напряжения на DA1.

Работает приставка следующим образом. После подключения проверяемого конденсатора С„ к гнездам XS3 в момент появления импульса напряжения на выходе DA2 происходит его быстрая зарядка через диод VD2. Во время паузы конденсатор разряжается через эталонное сопротивление, и при этом формируется импульс, длительность которого пропорциональна ёмкости конденсатора Сх. Эти импульсы поступают на интегрирующую цепочку R11С5, на выходе которой образуется напряжение, пропорциональное длительности этих импульсов и, соответственно, ёмкости измеряемого конденсатора. К выходу этой цепи и подключают мультиметр в режиме измерения напряжения на пределе 200 мВ.

Генератор вырабатывает импульсы с частотой следования примерно 25 кГц (положение 1 переключателя SA1, поддиапазон 20 пФ); 2,5 кГц (положение 2, 200 пФ); 250 Гц (положение 3, 2000 пФ) и 25 Гц (положения 4—8, поддиапазоны 0,02— 200 мкф). Для повышения экономичности напряжение питания на приставку подается через кнопку SB1 только на время измерения. Это позволяет питать устройство от автономного источника, например, батарей «Крона», «Корунд», «Ника» 7Д-0.125. Максимальный ток, потребляемый приставкой при измерении ёмкости полярных конденсаторов на поддиапазоне 200 мкФ, составляет 25…30 мА. На поддиапазоне 20 мкф он уменьшается примерно в полтора раза, а на остальных составляет 10…12 мА. Диод VD1 предохраняет приставку от подачи напряжения обратной полярности.

Большинство деталей приставки размещено на печатной плате размерами 32×24 мм из одностороннего фольгированного стеклотекстолита, эскиз которой приведен на рис. 2, расстановка элементов — на рис. 3. Плата размещена в металлическом или пластмассовом корпусе. На нём установлены переключатель, кнопка, а также гнезда и разъемы. Остальные детали смонтированы либо на гнездах, либо на переключателе и кнопке навесным монтажом.

В устройстве можно применить детали: DA2 — М1006ВИ1 (но при этом придется скорректировать печатную плату), диоды — любые импульсные, полярные конденсаторы С1, С2 — групп К50, К52, К53, СЗ — К73, С4 — КМ, К10-17. Подстроечные резисторы — СПЗ-19 или аналогичные, постоянные — МЛТ, С2-33. Кнопка SB1 с самовозвратом (без фиксации) любого типа, например КМ, переключатель — ПГ2 или аналогичный на три направления и не менее восьми положений. Гнёзда разъемов Х1, Х2, Х4, Х5 — любые, подходящие к соединительным шнурам, в качестве разъёма XS3 была использована половина панельки для микросхемы.

Читайте также:  Значение единицы измерения ньютоны

Налаживание приставки проводят совместно с мультиметром, с которым предполагается её использовать. Потребуются эталонные конденсаторы, ёмкость которых предварительно измерена с точностью не хуже 1…2 %. Для каждого поддиапазона нужен такой конденсатор с ёмкостью, соответствующей предельному значению или несколько меньшей. После проверки правильности монтажа и работоспособности приставки её налаживание начинают с поддиапазона 20 пФ. Для этого подключают эталонный конденсатор и подстроенным резистором R1 добиваются показаний мультиметра (на пределе измерения 200 мВ), соответствующих ёмкости конденсатора. Аналогичную процедуру проводят на поддиапазоне 200 пФ, но на этот раз с помощью резистора R3. Так же калибруют приставку на следующем поддиапазоне 2000 пФ резистором R5, а на под-диапазоне 0,02 мкФ — резистором R7. Если изменения сопротивления подстроенных резисторов для получения калибровки не хватает, придется изменить сопротивление соответствующего постоянного резистора (R2, R4, R6, R8). После калибровки на указанных пределах измерения движки подстроенных резисторов перемещать уже нельзя.

На поддиапазонах с пределами от 0,2 мкФ до 200 мкФ калибровка приставки осуществляется подбором резисторов R12—R15 соответственно, их размещают непосредственно на переключателе SA1. При этом резисторы R12—R15, возможно, придется составить, по крайней мере, из двух последовательно включённых.

Если настройку проводить тщательно с применением конденсаторов, ёмкость которых измерена с указанной выше точностью, то погрешность измерения приставки совместно с хорошим мультиметром составит не более 5 %, за исключением первого и восьмого поддиапазонов. На первом поддиапазоне при измерении конденсаторов ёмкостью менее 5 пФ погрешность возрастает до 20…30 % из-за влияния ёмкости монтажа и диода VD2, но эта погрешность может быть легко учтена. На последнем поддиапазоне из-за влияния выходного сопротивления микросхемы DA2 погрешность также возрастает до 20…30 %, но и она поддается учёту.

И. Нечаев, г. Курск. Радио №8, 1999г.

Источник

Измеритель емкости электролитических конденсаторов с тестом на утечку

Одной из самых частых причин выхода радиоэлектронной аппаратуры из строя или ухудшения ее параметров является изменение свойств электролитических конденсаторов. Иногда при ремонте аппаратуры (особенно произведенной в бывшем СССР), изготовленной с применением некоторых типов электролитических конденсаторов (например, K50-. ), для восстановления работоспособности устройства прибегают к полной или частичной замене старых электролитических конденсаторов. Все это приходится делать из-за того, что свойства материалов, входящих в электролитический (именно электролитический, т.к. в составе используется электролит) конденсатор, под электрическим, атмосферным, тепловым воздействиями со временем изменяются. И таким образом важнейшие характеристики конденсаторов, такие как емкость и ток утечки — так же изменяются (конденсатор «высыхает» и емкость его увеличивается, часто даже более чем на 50% от первоначальной, а ток утечки возрастает, т.е. внутреннее сопротивление, шунтирующее конденсатор уменьшается), что естественно приводит к изменению характеристик, а в худшем случае и к полному отказу аппаратуры.

Вашему вниманию предлагается схема и пример конструкции измерителя емкости электролитических конденсаторов с тестом их на утечку. Сразу оговорюсь — оригинальная идея схемы не моя, а разработана [1], мною была исправлена одна ошибка, добавлена встроенная калибровка и тест на утечку конденсатора, разработан вариант конструкции и произведено изготовление с настройкой, испытаниями. Прекрасные результаты работы прибора заставили меня поделиться информацией с Вами.

Измеритель обладает следующими качественными и количественными характеристиками :

1) измерение емкости на 8 поддиапазонах :

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

2) оценка тока утечки конденсатора по светодиодному индикатору;
3) возможность точного измерения при изменении напряжения питания и температуры окружающей среды (встроенная калибровка измерителя);
4) напряжение питания 5-15 В ;
5) определение полярности электролитических (полярных) конденсаторов;
6) ток потребления в статическом режиме . не более 6 мА;
7) время измерения емкости . не более 1 с;
8) ток потребления во время измерения емкости с каждым поддиапазоном возрастает,
но . не более 150 мА на последнем поддиапазоне.

Суть прибора — измерение напряжения на выходе дифференцирующей цепи, рис.1.

Напряжение на резисторе: Ur = i*R ,
где i — общий ток через цепь, R — зарядное сопротивление ;

Т.к. цепь дифференцирующая, то ее ток : i = С*(dUc/dt) ,
где С — заряжаемая емкость цепи, но конденсатор будет линейно заряжаться через источник тока, т.е. стабилизированным током : i = С*const,
значит напряжение на сопротивлении (выходное для этой цепи): Ur = i*R = C*R*const — прямо пропорционально емкости заряжаемого конденсатора, а значит измеряя вольтметром напряжение на резисторе мы измеряем в некотором масштабе и исследуемую емкость конденсатора.

Схема представлена на рис. 2.
В исходном положении испытуемый конденсатор Сх (или калибровочный С1 при включенном тумблере SA2) разряжен через R1. Измерительный конденсатор, на котором (не на испытуемом непосредственно) измеряется напряжение, пропорциональное емкости испытуемого Сх, разряжен через контакты SA1.2. При нажатии кнопки SA1 испытуемый Сх (С1) заряжается через соответствующие поддиапазону (галетный переключатель SA3) резисторы R2 . R11. При этом зарядный ток Сх (С1) проходит через светодиод VD1, чья яркость свечения позволяет судить о токе утечки (сопротивлении, шунтирующем конденсатор) в конце заряда конденсатора. Одновременно с Сх (С1) через источник стабилизированного тока VT1,VT2,R14,R15 заряжается и измерительный (заведомо исправный и с малым током утечки) конденсатор С2. VD2, VD3 используются для предотвращения разряда измерительного конденсатора через источник напряжения питания и стабилизатор тока соответственно. После заряда Сх (С1) до уровня, определяемого R12, R13 (в данном случае до уровня примерно половины напряжения источника питания), компаратор DA1 отключает источник тока, синхронный с Сх (С1) заряд С2 прекращается и напряжение с него, пропорциональное емкости испытуемого Сх (С1) индицируется микроамперметром PA1 (две шкалы со значениями кратными 3 и 10, хотя можно настроить на любую шкалу) через повторитель напряжения DA2 с высоким входным сопротивлением, что также обеспечивает долгое сохранение заряда на С2.

Читайте также:  Град как единица измерения

Настройка

При настройке положение калибровочного переменного резистора R17 фиксируется в каким-либо положении (например, в среднем). Подключая эталонные конденсаторы с точно известными значениями емкости в соответствующем диапазоне, резисторами R2, R4, R6-R11 производится калибровка измерителя — подбирается такой ток заряда, чтобы эталонные значения емкостей соответствовали определенным значениям на выбранной шкале.

В моей схеме точные значения зарядных сопротивлений при напряжении питания 9 В составили:

После калибровки один из эталонных конденсаторов становится калибровочным С1. Теперь при изменении напряжения питания (изменения температуры окружающей среды, например при сильном охлаждении готового отлаженного прибора на морозе показания емкости у меня получались заниженными процентов на 5) или просто для контроля точности измерений достаточно подключить С1 тумблером SA2 и, нажав SA1, калибровочным резистором R17 произвести подстройку PA1 на выбранное значение емкости С1.

Конструкция

Перед началом изготовления прибора необходимо выбрать микроамперметр с подходящей шкалой(-ами), габаритами и током максимального отклонения стрелки, но ток может быть любым (порядка десятков, сотен микроампер) благодаря возможности настройки и калибровки прибора. Я применил микроамперметр ЭА0630 с Iном = 150 мкА, классом точности 1.5 и двумя шкалами 0 . 10 и 0 . 30.

Плата была разработана с учетом того, что она будет крепиться непосредственно на микроамперметре при помощи гаек на его выводах, рис.3. Такое решение обеспечивает и механическую, и электрическую целостность конструкции. Прибор размещается в подходящий по габаритам корпус, достаточный для размещения также (кроме микроамперметра и платы):

— SA1 — кнопка КМ2-1 из двух малогабаритных переключателей;
— SA2 — малогабаритный тумблер МТ-1;
— SA3 — малогабаритный галетный переключатель на 12 положений ПГ2-5-12П1НВ;
— R17 — СП3-9а — VD1 — любой, я применил какой-то из серии КИПх-хх, красного цвета свечения;
— 9-ти вольтовая батарея «Корунд» с габаритами 26.5 х 17.5 х 48.5 мм (без учета длины контактов).

SA1, SA2, SA3, R17, VD1 закрепляются на верхней крышке (панели) прибора и располагаются над платой (батарея укрепляется при помощи проволочного каркаса прямо на плате), но соединяются с платой проводами, а все остальные радиоэлементы схемы располагаются на плате (и под микроамперметром непосредственно тоже) и соединяются печатным монтажом. Отдельного выключателя питания я не предусматривал (да и в выбранный корпус он бы уже не поместился), совместив его с проводами для подключения испытуемого конденсатора Сх в разъеме типа СГ5. «Мама» XS1 разъема имеет пластмассовый корпус для установки на печатную плату (она устанавливается в углу платы), а «папа» XP1 подключается через отверстие в торце корпуса прибора. При подключение разъема «папа» своими контактами 2-3 включает питание прибора. К проводам Сх параллельно неплохо приладить разъем (колодку) какой-либо конструкции для подключения отдельных отпаянных конденсаторов.

Работа с прибором

При работе с прибором нужно быть внимательным с полярностью подключения электролитических (полярных) конденсаторов. При любой полярности подключения индикатор показывает одно и то же значение емкости конденсатора, но при неправильной полярности подключения, т.е. «+» конденсатора к «-» прибора, светодиод VD1 индицирует большой ток утечки (после заряда конденсатора светодиод продолжает ярко гореть), тогда как при правильной полярности подключения светодиод вспыхивает и постепенно гаснет, демонстрируя уменьшение зарядного тока до очень малой величины, практически до полного потухания (следует наблюдать 5-7 секунд), при условии, что испытуемый конденсатор обладает малым током утечки. Неполярные неэлектролитические конденсаторы имеют очень малый ток утечки, что и видно по очень быстрому и полному гашению светодиода. А если же ток утечки велик (сопротивление, шунтирующее конденсатор мало), т.е. конденсатор старый и «течет», то свечение светодиода видно уже при Rутечки = 100 кОм, а при меньших шунтирующих сопротивлениях светодиод горит еще ярче.
Таким образом можно по свечению светодиода определять полярность электролитических конденсаторов: при том подключении, когда ток утечки меньше (светодиод менее ярок) — полярность конденсатора соответствует полярности прибора.

Для большей точности показаний любое измерение следует повторять не менее 2-х раз, т.к. в первый раз часть тока заряда идет на создание оксидного слоя конденсатора, т.е. показания емкости чуть-чуть занижены.

Источник