В настоящее время всё большее число бытовых и промышленных приборов оснащаются импульсными источниками питания, надёжная и долговечная работа которых напрямую связана с качеством применяемых электролитических конденсаторов, главным показателем которых является эквивалентное последовательное сопротивление. Предлагаемое устройство позволит с большой точностью определить значение ЭПС конденсатора, что поможет не только ускорить ремонт радиоаппаратуры, но и выбрать конденсаторы с подходящими параметрами для самодельных конструкций.
Измеритель представляет собой приставку к вольтметру. Измеряемое сопротивление в 0,001 Ом преобразуется на выходе устройства в напряжение 0,1 мВ. Ёмкость проверяемого конденсатора – от 10 мкф, при меньших значениях ёмкости ухудшается точность измерения. Максимальное измеряемое значение ЭПС – 10 Ом. Ниже изображена схема измерителя.
Процессом измерения управляет счётчик-дешифратор DD1. На таймере DA2 собран генератор, номиналы элементов которого R3, R4, C2 рассчитаны таким образом, чтобы на выходах «0»…«9» DD1 формировались импульсы (такты) длительностью около 10 мкс. Полный цикл измерения составляет 100 мкс и изображён на рисунке ниже. (На осциллограмме представлен процесс измерения ЭПС конденсатора ёмкостью в 22 мкф, для наглядности последовательно с ним соединён резистор 1 Ом. Развёртка 10 мкс, 10 мВ, осциллограф С1-73.)
Выводы «9», «0», «1», «2», «3» DD1 объединены через диоды VD3, VD7, VD4, VD8, VD6 по схеме логического «или» и управляют работой ключа VT2…VT4. Ключ необходим для разряда проверяемого конденсатора. На четвёртом такте транзистор VT4 закрывается, и проверяемый конденсатор начинает заряжаться от источника стабильного тока 10 мА, который формирует стабилизатор DA7. Точное значение тока принципиального значения не имеет – его отклонение в пределах +-0,5 от 10 мА будет скомпенсировано при регулировке устройства. В момент отключения ключа происходит скачкообразное увеличение напряжения на конденсаторе (на графике – «ЭПС»), величина которого определяется как Rэпс*Iзар. После скачка, напряжение на конденсаторе плавно растёт, и к концу пятого такта достигает значения Ucap=(Iзар*t)/C+ Rэпс*Iзар, где t- время заряда конденсатора (20 мкс), С — его ёмкость. На пятом такте ключ DA5.2 открывается высоким логическим уровнем, поступаемого с выв. 1 DD1, и напряжение на исследуемом конденсаторе, равное Rэпс*Iзар + (Iзар*t)/C, запоминается на конденсаторе С11. Следующие 3 такта, поступающие с выв. 5,6,9 DD1 через диоды VD10, VD5, VD9 на ключ VT1 отключают источник стабильного тока. В этот момент времени напряжение на проверяемом конденсаторе соответствует значению Ucap=(Iзар*t)/C. Седьмой такт DD1 открывает ключ DA5.1, сохраняя это значение на конденсаторе С10. На ОУ DA4, DA6 собран дифференциальный усилитель. Он вычитает напряжение, сохранённое на конденсаторе С10 из напряжения, сохранённого на конденсаторе С11, выделяя тем самым напряжение, падающее на ЭПС проверяемого конденсатора: (Rэпс*Iзар + (Iзар*t)/C) — (Iзар*t)/C = Rэпс*Iзар. Разность напряжений умножается дифференциальным усилителем на 10, и для значения зарядного тока 10 мА ЭПС проверяемого конденсатора будет определяться Rэпс = (Uэпс/0,01 А)*10, т.е. 0,1 мВ на выходе DA6 будет соответствовать сопротивлению в 0,001 Ом.
Отрицательное напряжение для питания ОУ DA4, DA6 формируют элементы DA1, DA3. Диоды VD11, VD12 ограничивают напряжение холостого хода на щупах, а также защищают измерительные цепи от предварительно заряженных конденсатор. Для компенсации конечного сопротивления проводов измерительных щупов применяется четырёхпроводная схема измерения.
На рисунках ниже приведены чертежи печатной платы («под утюг») и схемы расположения элементов на ней.
Регулировку устройства начинают с установки нулевого напряжения на выходе DA6 (выв.6) подстройкой сопротивления резистора R6 при закороченных измерительных щупах. Далее, к измерительным щупам устройства подключается эталонное сопротивление. Его значение может лежать в пределах от 10ти до 1го ома. Подстройкой резистором R9 необходимо добиться показаний, соответствующих эталонному сопротивлению. Например, вольтметр на пределе 200 мВ для сопротивления в 1 ом должен показывать значение 100,0 мВ. На этом настройка заканчивается. Фото собранного измерителя приведено ниже.
Применяемые ОУ DA4 AD823 и DA6 AD711 недёшевы – но такова плата за точность и стабильность измерений. Тем не менее, их можно заменить на более доступные TL072/082 и TL071/081 соответственно. Разумеется в ущерб точности измерения. Конденсаторы C1, C2, C10…C14 – плёночные
Напряжение при проверке исправных конденсаторах даже небольшой ёмкости и больших значений ЭПС существенно меньше падения напряжения на переходах полупроводников, что позволяет, в большинстве случаев проверять ёмкости не выпаивая их из плат.
Помимо измерения ЭПС конденсаторов устройство можно применять в качестве миллиомметра. В этом случае измеренное значение сопротивления в 0,001 также будет соответствовать напряжению на выходе 0,1 мВ.
P.S. Если добавить к измерителю ЭПС преобразователь напряжения и вольтметр, то в итоге получится автономное и компактное устройство, которое поможет, к примеру, выбрать электролитические конденсаторы непосредственно в магазине.
Эта возможность оказалась особенно актуальной при сравнении конденсаторов, выпаянных из материнских плат и источников питания ATX в сравнении с новыми, приобретёнными в магазине. ЭПС купленных конденсаторов (Jamicon, возможно подделка, но других в продаже не было) часто оказывался хуже проработавших на 10-20%…
Ниже вы можете скачать печатную плату в формате Autocad
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| DA1, DA2 | Программируемый таймер и осциллятор | NE555 | 2 | |||
| DA3 | Линейный регулятор | LM7908 | 1 | |||
| DA4 | Операционный усилитель | AD823 | 1 | TL072/082 | ||
| DA5 | Мультиплексор/демультиплексор | CD4066B | 1 | |||
| DA6 | ОУ | AD711JN | 1 | TL071/081 | ||
| DA7 | Линейный регулятор | LM317L | 1 | |||
| DD1 | Микросхема | HCF4017BE | 1 | |||
| VT1 | Полевой транзистор | КП507А | 1 | |||
| VT2 | Биполярный транзистор | C945 | 1 | |||
| VT3 | Биполярный транзистор | 2SA733 | 1 | |||
| VT4 | MOSFET-транзистор | IRF3205 | 1 | |||
| VD1-VD10 | Выпрямительный диод | 1N4148 | 10 | |||
| VD11, VD12 | Диод Шоттки | 1N5817 | 2 | |||
| С1, С10, С11 | Конденсатор | 0.01 мкФ | 3 | |||
| С2 | Конденсатор | 1500 пФ | 1 | |||
| С3, С4, С8, С9, С21-С28 | Конденсатор | 0.1 мкФ | 12 | |||
| С5 | Электролитический конденсатор | 22 мкФ 63 В | 1 | |||
| С6, С7, С15-С20 | Электролитический конденсатор | 100 мкФ 35 В | 8 | |||
| С12, С13 | Конденсатор | 1000 пФ | 2 | |||
| С14 | Конденсатор | 0.022 мкФ | 1 | |||
| R1 | Резистор | 5.1 кОм | 1 | |||
| R2 | Резистор | 1.2 кОм | 1 | |||
| R3 | Резистор | 4.3 кОм | 1 | |||
| R4 | Резистор | 1.5 кОм | 1 | |||
| R5 | Резистор | 3.3 кОм | 1 | |||
| R6 | Подстроечный резистор | 33 кОм | 1 | |||
| R7, R10-R12 | Резистор | 20 кОм | 4 | |||
| R8 | Резистор | 33 кОм | 1 | |||
| R9 | Подстроечный резистор | 15 кОм | 1 | |||
| R13, R14 | Резистор | 100 кОм | 2 | |||
| R15 | Резистор | 470 Ом | 1 | |||
| R16, R17 | Резистор | 10 кОм | 2 | |||
| R18 | Резистор | 120 Ом | 1 | |||