|
ПРОБНИК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ "ЭКВИВАЛЕНТНОГО ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ" ОКСИДНЫХ КОНДЕНСАТОРОВ
Описание устройства
В последнее время возрос интерес к такому параметру оксидных конденсаторов как эквивалентное последовательное сопротивление (ЭПС). Практика показывает, что оценка ЭПС конденсатора, при ремонте радиоаппаратуры, во многих случаях более информативна, чем измерение ёмкости или "прозвонка" стрелочным омметром. Поскольку величины ЭПС исправных конденсаторов составляют максимум единицы Ом, то измерение данного параметра вполне допустимо производить непосредственно в устройстве, без демонтажа конденсаторов, что, несомненно, является большим плюсом.
Принцип работы большинства конструкций основан на измерении падения напряжения достаточно большой частоты на проверяемом конденсаторе. Условно считают, что в этом случае ёмкостное сопротивление конденсатора значительно меньше ЭПС и, стало быть, падение напряжения пропорционально ЭПС. Однако, как хорошо показано в [1], процедура измерения действительного значения ЭПС с заданной погрешностью, несколько сложнее простого измерения напряжения на конденсаторе. Статья [1] настоятельно рекомендуется к прочтению, для ясного представления о трудностях, возникающих при измерении ЭПС. Весьма интересен метод измерения ЭПС, предложенный в [2].
С другой стороны, в ремонтной практике важно не столько точное определение "абсолютного" значения ЭПС, сколько примерное значение "ЭПС" данного конденсатора в сравнении с образцовым. В пользу данного соображения можно отнести тот факт, что значения ЭПС исправных конденсаторов находятся в пределах единиц Ом для конденсаторов малой ёмкости (1-10 мкФ) и долей Ома для конденсаторов большей ёмкости. Поэтому, ограничив предел измерения ЭПС на уровне, скажем, 20 Ом, можно условно разбить шкалу на три сектора: "плохой - сомнительный - хороший". При этом явно высохшие или оборванные конденсаторы будут всегда попадать в "плохой сектор". Границы секторов определяются пробными измерениями некоторого количества "образцовых" конденсаторов.
Поскольку не требуется высокая точность измерений ("одночастотный" метод не может обеспечить её в принципе), то на первый план выходят такие показатели измерителя как простота конструкции, малый потребляемый ток, хорошая повторяемость. Здесь нужно отметить статью [3]. Соображения, изложенные в ней, представляются весьма разумными. Индикатор ЭПС, описываемый в статье [3], послужил прототипом пробника для измерения "ЭПС":
Основные характеристики: - верхний предел измеряемого сопротивления - 20 Ом; - нижний предел измеряемой ёмкости - 1 мкФ; - потребляемый ток при разомкнутых щупах - не более 200 мкА; - потребляемый ток при замкнутых щупах - не более 6 мА; - частота генерации - 10...15 кГц.
Потребляемый ток при замкнутых щупах определяется, главным образом, током полного отклонения миллиамперметра PA1. Относительно низкая частота генерации позволяет реализовать "классический" вариант компоновки прибора, когда вся схема размещается в отдельном корпусе, а щупы "Cx" присоединяются к ней проводами стандартной длины. При более высокой частоте [5], длина проводов становится критичной, а работать со "щупом" внушительных размеров не представляется удобным.
Работа с прибором проста. Замкнув щупы "Cx", резистором R2 устанавливают стрелку миллиамперметра на конечное деление шкалы. Поскольку в авторском варианте потенциометр R2 совмещён с выключателем S1, то включение прибора и установка нуля выполняется за одно движение. После этого можно приступать к измерениям.
Для того чтобы оценить величины ЭПС различных конденсаторов, нужно сделать серию измерений новых "образцовых" конденсаторов различных номиналов ёмкостей. Электролитические конденсаторы 1-10 мкФ полезно сравнить с такими же (по ёмкости) но неэлектролитами - К73, МБГЧ и т.д. После этого оценка состояния конденсаторов не будет представлять никаких трудностей.
Детали и конструкция
Отправной точкой при сборке пробника является выбор миллиамперметра (или микроамперметра) PA1. Если будет использоваться микроамперметр с током полного отклонения порядка 50 мкА, то транзистор VT2 вполне можно исключить, используя в качестве детектора диод типа КД522Б. В авторском варианте использован миллиамперметр М325 с достаточно большим током полного отклонения - 5 мА (Rвнут ~ 95 Ом):
Данный миллиамперметр выбран из-за внушительных размеров корпуса, большого угла отклонения стрелки и необычного внешнего вида. Внутри корпуса свободно разместились: - элемент питания типоразмера "D" (отечественный "373"); - потенциометр с выключателем СП3-10 (как в старой радиоаппаратуре); - плата с элементами схемы.
Поскольку со свободным местом в корпусе миллиамперметра трудностей не возникало, то использованы "крупногабаритные" конденсаторы: - C2, C3, C4, C5 - К73; - C1 - К71.
Катушка L1 намотана на кольце К10х4х2 из феррита марки М2000НМ и содержит 50-60 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,3...0,5 мм.
Транзисторы VT1, VT2 можно заменить другими, с аналогичными параметрами.
Наладка прибора
Так как параметры применяемого миллиамперметра, скорее всего, будут отличаться от описываемого в статье, то ёмкость конденсатора C4 придётся подобрать опытным путём. При первых запусках пробника его рекомендуется отключить.
Для начала необходимо убедиться в том, что генератор на транзисторе VT1 работает устойчиво при различных положениях движка R1 и активном сопротивлении между выводами "Cx" - 0...20 Ом.
Для этого замыкают накоротко выводы "Cx", устанавливают движок R1 в левое по схеме положение и включают питание. Плавно вращая движок R1, наблюдают осциллографом возникновение и увеличение амплитуды колебаний на эмиттере VT1. Максимальная амплитуда колебаний должна составлять 600-700 мВ. При дальнейшем вращении R1 амплитуда колебаний уменьшается. Частота колебаний должна быть порядка 10-15 кГц.
Установив резистором R1 максимальную амплитуду колебаний, подключают к выводам "Cx" резисторы величиной от 1 до 20 Ом (удобнее всего, использовать магазин сопротивлений) и наблюдают уменьшение амплитуды колебаний. Колебания при любом значении резистора должны быть устойчивыми. Если это не так (маловероятный случай), то следует заменить транзистор VT1.
Далее размыкают выводы "Cx" и устанавливают движок резистора в левое по схеме положение. К выводу базы VT2 подключают вольтметр (относительно "земли"). Плавно вращая R1, наблюдают увеличение постоянного напряжения. При величине напряжения порядка 400 мВ начнёт открываться транзистор VT2, что обнаруживается по отклонению стрелки миллиамперметра PA1. Положение резистора R1 соответствующее началу отклонения стрелки PA1 назовём граничным - "Rгр". Диапазон изменения R1 при работе с прибором - от левого по схеме до Rгр.
При отключенном конденсаторе С4 и замкнутых выводах "Cx" эпюра напряжения на выводе эмиттера VT2 будет иметь вид однополупериодного выпрямления. При вращении R1 должна меняется амплитуда колебаний и угол отсечки тока.
Теперь нужно определиться с отклонением стрелки PA1. Идеально, если при максимальной амплитуде колебаний на эмиттере VT1 ток через PA1 на 30 % больше тока полного отклонения стрелки, для компенсации разряда источника питания. Если стрелка "не дотягивает" до конечного деления шкалы, следует сгладить пульсации подключением конденсатора C4. Если же наоборот, чувствительность слишком высока, то последовательно с PA1 нужно включить гасящий резистор.
Последним этапом является оцифровка шкалы пробника. Процедура очень простая. Подключая к выводам "Cx" резисторы известных номиналов, отмечают положение стрелки. После чего изготавливают шкалу в любом графическом редакторе.
Можно поступить иначе. Подбирать значение резистора до совпадения стрелки с имеющимися на шкале делениями. Плюс этого метода в том, что "родную" шкалу миллиамперметра можно отсканировать, а подставить необходимые значения в полученный рисунок гораздо проще. Минус метода - значения на шкале, скорее всего, будут дробными.
Файлы к статье
Автор: Олег Иванов |
