Прошло примерно полтора года, с тех пор, как я начал регулярно заниматься ремонтами электроники. Как оказалось дело это не менее интересное, чем конструирование электронных конструкций. Понемногу появились люди, желающие, кто время от времени, а кто и регулярно, сотрудничать со мной как с мастером. В связи с тем что рентабельность большинства производимых ремонтов не позволяет снимать помещение, иначе аренда съедает большую часть прибыли, работаю в основном на дому либо выезжаю с инструментами к знакомым ИП имеющим скупку бытовой электроники и мастерскую.
Параллельно со знакомым, выкупаем технику на местном форуме и Авито, ремонтируем и знакомый реализует, оба в долях с реализации. Но суть не в этом. Сегодня решил поделиться с читателями схемой простого, но очень полезного для любого ремонтника – электронщика устройства, ESR метра, позволяющего корректно измерять этот параметр, в большинстве случаев без выпаивания электролитических конденсаторов. ESR, оно же ЭПС (Эквивалентное Последовательное Сопротивление) – параметр конденсатора очень сильно влияющий на его работоспособность при работе в высокочастотных цепях. Какие же это устройства?
Это абсолютно любые схемы с применением стабилизаторов, DC-DC преобразователей питания, импульсные блоки питания для любой техники, от компьютерной – до мобильных зарядок.
Вздувшийся конденсатор
Без этого устройства значительная часть ремонтов выполняемых мною либо вообще не могла бы быть выполнена, либо все же была выполнена, но с большими неудобствами в виде постоянного выпаивания и запаивания обратно электролитических конденсаторов небольшого номинала, с целью измерения эквивалентного последовательного сопротивления с помощью транзистор тестера. Мой же прибор, позволяет измерять этот параметр не выпаивая деталь, просто прикоснувшись пинцетом к выводам конденсатора.
Данные конденсаторы номиналом 0.33-22 мкФ, как известно очень редко имеют насечки в верхней части корпуса, по которым конденсаторы большего номинала, вздуваются и раскрываются розочкой, например всем знакомые конденсаторы на материнских платах и блоках питания. Дело в том, что конденсатор, не имеющий этих насечек для выпускания излишнего образовавшегося давления, визуально, без измерения прибором, даже для опытного электронщика ничем не отличим от полностью рабочего.
Компьютерный блок питания
Конечно, если домашнему мастеру предстоит разовый ремонт, например компьютерного блока питания АТХ формата, собирать данный прибор не имеет смысла, проще заменить сразу все конденсаторы мелкого номинала на новые, но если вы ремонтируете хотя бы пять блоков питания в полгода вам этот прибор уже желателен к сборке. Какие альтернативы есть, сборке этого измерителя? Покупной прибор стоимостью порядка 2000 рублей, ESR micro.
ESR micro – фото
Из отличий и достоинств покупного прибора могу назвать только то, что у него показания выводятся сразу в миллиОмах, а у моего прибора нужно переводить из миллиВольт в миллиОмы. Что впрочем не вызывает затруднений, достаточно откалибровать прибор по значениям низкоомных точных резисторов и составить для себя таблицу. Поработав с прибором пару месяцев, уже визуально, безо всяких таблиц, просто взглянув на дисплей мультиметра уже видишь нормальное значение ESR конденсатора – на грани либо уже необходима замена. Схема моего прибора, кстати, в свое время была взята из журнала Радио.
Схема принципиальная прибора
Изначально прибор был собран с самодельными щупами – пинцетом, имеющим широкие губки, неудобным при измерении на платах, с плотным монтажом. Затем присмотрел себе на Али экспресс щупы – пинцет для измерения SMD, подключаемые к мультиметру. Заказав пинцет, провод был безжалостно укорочен, для того чтобы точность не сильно пострадала при измерении, из-за длины проводов щупов. Не забывайте, там счет идет на миллиОмы.
Сначала прибор у меня подключался щупами к мультиметру и был выполнен в виде приставки, но постепенно надоело крутить каждый раз ручку мультиметра, вырабатывая тем самым ресурс переключений. Мне тогда как раз товарищ подарил мультиметр, в связи с тем что свой я временно попалил на неразрядившемся электролитическом конденсаторе. Впоследствии прибор был восстановлен, резисторы были перепаяны, а этот мультиметр, у него были отломлены разъемы для подключения щупов на плате, и были кем-то брошены перемычки, но точность измерений уже была не та.
ESR метр открытый корпус
Но для моих целей погрешность 1-2 процента ничего не решала и решил сделать прибор полностью автономным. Для этого скрепил корпус мультиметра и корпус ESR метра на винты, и сделал для большего удобства коммутацию одновременного включения, встроенного мультиметра и ESR метра с помощью выключателя на две группы контактов. Соединения мультиметра и ESR метра, ранее осуществляемые с помощью щупов, были сделаны проводами, внутри соединенных корпусов.
Прибор испытатель конденсаторов – внешний вид
Как показала практика, времени на приведение прибора в боевую готовность, а затем, после проведения измерений, отключения, стало уходить существенно меньше, а соответственно повысилось удобство использования. Из дальнейших доработок планируемых в данном приборе – это перевести его на аккумуляторное питание, от Li-ion аккумулятора от телефона, с возможностью подзарядки от платы адаптера заряда через встроенное Mini USB гнездо, от любого зарядного устройства от смартфона с возможностью подключения USB кабеля.
Как показала практика, ранее мною уже был переделан на аккумуляторное питание с помощью аналогичного способа Транзистор тестер Т4, также имеющий, как и ESR метр, высокое потребление благодаря установленному в нем графическому дисплею. Ощущения от переделки остались только положительные. За полгода заряжал всего один раз. В устройстве был установлен повышающий DC-DC преобразователь превращающий 3.7 вольта на выходе аккумулятора в 9 вольт, необходимые для работы прибора.
Макетная плата ESR метра
В данном случае, в моем приборе будет двойное преобразование напряжения: сначала с 3.7 вольта в 9 вольт, хотя возможно я выставлю и минимально допустимое для входа стабилизатора 7805 CV напряжение 7.5 вольт, от данного стабилизатора сейчас запитана схема прибора. Сам прибор, как можно видеть на фото, изначально питается от батареи Крона, которая, как известно, имеет относительно небольшую емкость.
Напряжение питания данной микросхемы позволяет питать ее напрямую от 9 вольт, но дело в том, что по мере разряда батареи заметил, что показания при измерении начинают потихоньку уплывать. Для борьбы с этим, и был установлен стабилизатор 7805, который, как известно, выдает у нас стабильные 5 вольт на выходе.
Выключатель с защитой от случайных включений
Также в связи с тем, что прибор приходится часто носить с собой в дипломате, на ремонты на выездах, и уже были случаи самопроизвольного включения выключателя, и соответственно высаживании батареи Крона в ноль, что сейчас, при коммутации данным выключателем 2 линий питания, мультиметра и самого прибора, было бы уже более нежелательным, так как в таком случае, придется покупать уже две кроны, стоимостью 45 рублей.
Коммутация выключателем на 2 группы контактов
Решено было просто приклеить на термоклей, по краям выключателя, два самореза, от крепления кулера, в компьютерном блоке питания. Микросхема, применяемая в приборе, широко распространенная, и довольно дешевая, я приобретал ее, по стоимости, всего порядка 15-20 рублей.
Весь прибор, обошелся мне, с учетом бесплатного мультиметра, щупов – пинцета с Али экспресс, стоимостью 100 рублей, и стоимости деталей для сборки прибора, и батареи крона, всего ушло порядка 150 рублей, итого все необходимое обошлось в смешную сумму 250 рублей.
Пинцет для измерения конденсаторов на плате
Что окупилось уже с применением прибора в ремонтах давно и многократно. Конечно кто нибудь, имеющий возможность и желание приобрести ESR micro, может сказать сейчас, зачем мне эти неудобства, каждый раз переводить из миллиВольт, в миллиОмы, хотя это и не требуется, как я уже выше писал, если на покупном приборе я могу сразу видеть, уже готовые значения.
Таблица значений ESR
Дело в том, что подобные приборы имеют в своем составе микроконтроллер, и при измерении подключаются напрямую, условно говоря “портом” микроконтроллера к измеряемому конденсатору. Что крайне нежелательно, достаточно один раз не разрядить конденсатор после обесточивания схемы перед измерением, путем замыкания его выводов металлическим предметом, например отверткой, как мы рискуем получить нерабочий прибор.
↑ Конструкция
В качестве «подопытного» был выбран мультиметр YX-360TR
, благо везде есть под рукой, и измерительная головка подходящая.
Удаляем все ненужные внутренности, убираем шильдик, срезаем скальпелем выступающие части на передней панели. Посадочное место диапазонного переключателя выпиливается лобзиком, образовавшийся проём закрывается оргстеклом (полистиролом) подходящей толщины.
Вновь изготавливаемая плата должна точно повторять по контурам заводскую плату для того, чтобы обеспечивалось крепление на имеющиеся подхваты.
Первая версия щупов
Что при его немаленькой стоимости, согласитесь, не лучший вариант. В моем же приборе, параллельно измеряемому конденсатору подключается резистор 100 Ом, что означает если конденсатор все-же и будет заряжен, то он при подключении щупов начнет разряжаться. В самом же крайнем случае, если микросхема применяемая в моем приборе выгорит, вам для произведения ремонта достаточно будет лишь вынуть микросхему из DIP панельки и воткнуть новую.
↑ Градуировка шкал
Как я уже говорил, внешний вид шкал и измерительные диапазоны могут меняться в широких пределах. Здесь основные определяющие элементы – чувствительность измерительной головки, сопротивления резисторов R10, R12 и R11, R13. Еще больше комбинаций может появиться, если вдобавок к этому поэкспериментировать с сопротивлениями резисторов измерительной схемы (R5, R6) и коэффициентом трансформации Tr1 (в разумных пределах конечно).
Перед градуировкой вместо резисторов R10, R12 (R11, R13) ставят переменные резисторы с номиналами близкими к ожидаемым значениям, а движок резистора R14 устанавливают в среднее положение. Затем к измерительным щупам присоединяют резистор с сопротивлением соответствующим концу измерительного диапазона и резистором R10 (R11) устанавливают стрелку ближе к левой части шкалы, там, где будет последняя точка измерительного диапазона. По понятным причинам она не может быть на месте механического нуля микроамперметра. Далее соединяют щупы накоротко и резистором R12 (R13) выставляют стрелку на крайнюю правую отметку шкалы. Эти операции повторяют несколько раз, пока стрелка не станет точно вставать на точки начала и конца диапазона без нашей помощи. Теперь, когда мы «нащупали» границы измерительного диапазона, измеряем сопротивления соответствующих переменных резисторов и впаиваем на их место постоянные.
Промежуточные точки шкалы находим, подсоединяя к щупам резисторы соответствующих сопротивлений. Чтобы упростить процесс допустимо для этих целей применять магазин сопротивлений с бифилярной намоткой катушек. В последствие проверял собранный прибор с магазином Р33 – отклонения показаний оказались незначительными. Чтобы запомнить местоположение промежуточных точек не обязательно наносить карандашом отметки не шкале, достаточно записывать числовые значения, полученные по заводской шкале на листочек бумаги, затем ставить риски на соответствующее место шаблона в программе.
Во вложении мои варианты шкал, выполненные в Спринте. В файле уже присутствует шаблон заводской шкалы, который можно включить, поставив галку в окне «отобразить». Полученную таким образом шкалу приклеивают на заводскую при помощи клеящего канцелярского карандаша.
Финальная версия
В целом прибор получился просто шикарным и очень удобным, и даже если бы детали для его сборки стоили в 2 раза больше – я бы все-равно смело мог бы рекомендовать этот ЭПС-метр к сборке всем начинающим мастерам имеющим скромный бюджет, либо желающим сэкономить и не переплачивать лишнего. Всем удачных ремонтов! AKV.
- ГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ
- 4-Х ТОЧЕЧНЫЙ ТЕРМОМЕТР
- ТРЕХФАЗНЫЙ ВАТТМЕТР С WIFI
↑ Внешний вид
Передняя панель нарисована в программе Visio, после распечатки лист ламинируется. Аккуратно вырезанная панель вставляется без зазоров на посадочное место и закрепляется подходящим клеем (у меня «Момент» водостойкий).
Соединительные провода берут мягкие на изгиб, сечением 0,5..1,0 кв.мм., не желательно делать их слишком длинными. Заводские щупы необходимо слегка заправить на наждаке для уменьшения контактного сопротивления и протыкания лаковых покрытий на плате.
Обозначения на конденсаторах
Проще всего определить значение ёмкости по маркировке, нанесённой на корпус конденсатора.
Электролитический (оксидный) полярный конденсатор, ёмкостью 22000 мкФ, рассчитанный на номинальное напряжение 50 В постоянного тока. Встречается обозначение WV — рабочее напряжение. В маркировке неполярного конденсатора обязательно указывается возможность работы в цепях переменного тока высокого напряжения (220 VAC).
Плёночный конденсатор ёмкостью 330000 пФ (0.33 мкФ). Значение в этом случае, определяется последней цифрой трёхзначного числа, обозначающей количество нолей. Далее буквой указана допустимая погрешность, здесь — 5 %. Третьей цифрой может быть 8 или 9. Тогда первые две умножаются на 0.01 или 0.1 соответственно.
Ёмкости до 100 пФ маркируются, за редкими исключениями, соответствующим числом. Этого достаточно для получения данных об изделии, так маркируется подавляющее число конденсаторов. Производитель может придумать свои, уникальные обозначения, расшифровать которые не всегда удаётся. Особенно это относится к цветовому коду отечественной продукции. По стёртой маркировке узнать ёмкость невозможно, в такой ситуации не обойтись без измерений.
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ Ftike A6243L
| Основные характеристики измерителя ESR | |
| Диапазон измерения емкости | 2 нФ, 20 нФ, 200 нФ, 2 мкФ, 20 мкФ с шагом 1 пФ, точность ± (1,5% + 5d) 20 мкФ, точность ± (2,0% + 5d) |
| Диапазон измерения индуктивности | 2 мГн, 20 мГн, 200 мГн с шагом 1мкГн, точность ± (2,0% + 5d) 2 Гн, 20 Гн ± (5,0% + 5d) |
| Тестируемые компоненты | полярные и неполярные конденсаторы; катушки индуктивности; дроссели; |
| Функция удержания данных Hold | есть |
| Общие характеристики | |
| Дисплей | LCD 1999 разрядов, 44 мм х 28 мм |
| Питание | DC 9 В, батарея 6F22 «Крона» |
| Габариты | 140 мм х 70,6 мм х 31 мм |
| Вес прибора | 200 г |
| Комплектация | измеритель esr конденсаторов Ftike A6243L – 1 шт батарея 6F22 «Крона» – 2 шт щупы с зажимами типа «крокодилы»– 1 шт |
Дополнения
Как сделать нож своими руками в домашних условиях
Составной транзистор Т1 (КТ829, схема рис.3) можно заменить двумя транзисторами меньшей мощности по типовой схеме, а для питания 1,4 В можно собрать простой стабилизатор на одном транзисторе. Эти схемы показаны на рис. 5 и 6 соответственно.
Кремниевые диоды VD1-VD3 здесь применены в качестве стабилитрона, примерно на 1,5 В. В отличие от стабилитрона, включать диоды следует в прямом направлении.
При желании можно дополнить прибор модулем для быстрой проверки работоспособности и цоколёвки транзисторов. С его помощью можно проверять любые биполярные транзисторы, а также полевые транзисторы малой и средней мощности. Причём биполярные транзисторы можно проверять без выпайки их из схемы. Схема представлена на рис.7.
В зависимости от применённых светодиодов нужно подобрать сопротивление R5 по оптимальной яркости их свечения (или же поставить дополнительный гасящий резистор в цепь питания 9 В, а вообще эта схема работает с питающим напряжением, начиная от 2 В). Когда к клеммам «Э», «Б», «К» ничего не подключено, оба светодиода мигают (частота миганий может быть изменена номиналами конденсаторов С1 и С2). При подключении к клеммам исправного транзистора, один из светодиодов погаснет (в зависимости от типа его проводимости p-n-p / n-p-n). Если транзистор неисправен, то оба светодиода будут мигать (внутренний обрыв) или оба погаснут (замыкание).
Прибор с применением всех перечисленных модулей был собран в корпусе размерами 140х110х40 мм и позволяет проверить практически все основные типы радиодеталей чаще всего используемых на практике, с достаточной для радиолюбителей точностью. Используется несколько лет и нареканий не вызывает.
Порядок проверки
Касание контактов щупами
Мультиметр может выявить такие причины неисправности, как пробой, влекущее за собой разрушение диэлектрика, разделяющего пластины, и ток идёт напрямую, при этом, сам конденсатор, по сути, становится простым проводником. Либо делает это частично, теряя свою ёмкость, становясь дополнительно активным сопротивлением в электрической цепи.
Сам конденсатор в силу своего принципа работы пропускает только переменный ток, а постоянный ни в коем случае, поэтому его сопротивление, замеряемое между выводами, достаточно большое и ограничивается очень малым током утечки через диэлектрик, разделяющий его рабочие пластины, накапливающие в себе заряд.
В неполярных конденсаторах, роль диэлектрика которых играет слюда, керамика, бумага, стекло, воздух ток утечки бесконечно мал, а сопротивление очень большое и при его измерении между выводами цифровым мультиметром прибор покажет бесконечность в виде 1 на цифровом табло. Поэтому, в случае пробоя, его сопротивление, замеряемое на выводах, составляет довольно малую величину — до нескольких десятков Ом.
Конденсатор переменной емкости
Конденсаторы, емкость которых можно менять, называются конденсаторами переменной емкости.
Наиболее простой конденсатор переменной емкости имеет несколько (реже один) медных или алюминиевых полудисков, соединенных между собой электрически и укрепленных неподвижно. Другой ряд таких же полудисков собран на общей оси. При повороте этой оси каждый из укрепленных на ней полудисков входит меду двумя неподвижными полудисками. Поворачивая ось и меняя таким образом взаимное расположение подвижных и неподвижных полудисков, мы можем менять емкость конденсатора. На рисунке 3 показана схема устройства и на рисунке 4 – общий вид воздушного конденсатора переменной емкости.
Рисунок 3. Схема устройства конденсатора переменной емкости
Рисунок 4. Общий вид конденсатора переменной емкости
Видео об устройстве серийного конденсатора переменной емкости:
Видео о том, как можно сделать самодельный конденсатор переменной емкости своими руками:
https://youtube.com/watch?v=DKNN_OA_LYQ
Видео о том, как можно сделать самодельный конденсатор переменной емкости своими руками:
Электрическая емкость и ее единица измерения
Свойство проводящих тел накапливать и удерживать электрический заряд, измеряемое отношением заряда уединенного проводника к его потенциалу, называется электрической емкостью, или просто емкостью, и обозначается буквой С.
Приведенная формула электрической емкости позволяет установить единицу электрической емкости.
Практически заряд измеряется в кулонах, потенциал в вольтах, а емкость в фарадах:
Емкостью в 1 фараду обладает проводник, которому сообщают заряд в 1 кулон и при этом потенциал проводника увеличивается на 1 вольт.
Единица измерения электрической емкости – фарада (обозначается ф или F) очень велика. Поэтому чаще пользуются более мелкими единицами – микрофарадой (мкф или μF), составляющей миллионную часть фарады:
1 мкф = 10-6ф ,
и пикофарадой (пф), составляющей миллионную часть микрофарады:
1 пф = 10-6мкф = 10-12ф .
Найдем выражение практической единицы – фарады в абсолютных единицах:
Вычисление с помощью формул
Вычисление номинальной емкости элемента требуется в 2 случаях:
- Конструкторы электронной аппаратуры рассчитывают параметр при создании схем.
- Мастера при отсутствии конденсаторов подходящей мощности и емкости используют расчет элемента для подбора из доступных деталей.
RC цепи рассчитывают с применением величины импеданса — комплексного сопротивления (Z). Rа — потери тока на нагревание участников цепи. Ri и Rе — учитывают влияние индуктивности и ёмкости элементов. На выводах резистора в RC цепи напряжение Uр обратно пропорционально Z.
Тепловое сопротивление увеличивает потенциал на нагрузке, а реактивное уменьшает. Работа конденсатора на частотах выше резонансных, когда растет реактивная составляющая комплексного сопротивления, приводит к потерям напряжения.
Частота резонанса обратно пропорциональна способности накапливать заряд. Из формулы для определения Fр вычисляют, какие значения Ск (емкости конденсатора) требуются для работы цепи.
Для расчета импульсных схем используют постоянную времени цепи, определяющую воздействие RC на структуру импульса. Если знают сопротивление цепи и время заряда конденсатора, по формуле постоянной времени вычисляют емкость. На истинность результата влияет человеческий фактор.
Мастера используют параллельные и последовательные соединения конденсаторов. Формулы расчета обратны формулам для резисторов.
Последовательное соединение делает емкость меньше меньшей в соединении элементов, параллельная схема суммирует величины.
Видео
Конденсатор — элемент электрической цепи, состоящий из проводящих электродов (обкладок), разделённых диэлектриком. Предназначен для использования его электрической ёмкости. Конденсатор, ёмкостью С, к которому приложено напряжение U, накапливает заряд Q на одной стороне и — Q — на другой. Ёмкость здесь в фарадах, напряжение — вольтах, заряд — кулоны. Когда ток силой 1 А протекает через конденсатор ёмкостью 1 Ф напряжение изменяется на 1 В за 1 с.
Одна фарада ёмкость огромная, поэтому обычно применяются микрофарады (мкФ) или пикофарады (пФ). 1Ф = 106 мкФ = 109 нФ = 1012 пФ. На практике используются значения от нескольких пикофарад до десятков тысяч микрофарад. Зарядный ток конденсатора отличается от тока через резистор. Он зависит не от величины напряжения, а от скорости изменения последнего. По этой причине для измерения ёмкости требуются специальные схемные решения, применительно к особенностям конденсатора.
