Простой тестер электролитических конденсаторов

Каждому, кто регулярно занимается ремонтом электронной техники, известно, какой процент неисправностей выпадает на долю дефектных электролитических конденсаторов. При этом если существенную потерю емкости удается диагностировать при помощи обычного мультиметра, то такой весьма характерный дефект как возрастание эквивалентного последовательного сопротивления (ЭПС, англ. ESR) обнаружить без специальных устройств принципиально невозможно.

Долгое время при проведении ремонтных работ мне удавалось обходиться без специализированных приборов для проверки конденсаторов путем подстановки параллельно «подозреваемым» конденсаторам заведомо исправных, в звуковой аппаратуре использовать проверку тракта прохождения сигнала на слух при помощи наушников, а также использовать методы косвенного дефектирования, основанные на личном опыте, накопленной статистике и профессиональной интуиции. Когда же пришлось приобщиться к массовому ремонту компьютерной техники, в которой на совести электролитических конденсаторов оказывается добрая половина всех неисправностей, необходимость контроля их ЭПС стала без преувеличения стратегической задачей. Существенным обстоятельством явился также тот факт, что в процессе ремонта неисправные конденсаторы очень часто приходится заменять не новыми, а демонтированными из других устройств, и их исправность совсем не гарантирована. Поэтому неизбежно наступил момент, когда пришлось всерьез задуматься о том, чтобы разрешить эту проблему обзаведшись, наконец, ЭПС-метром. Поскольку о покупке подобного прибора по ряду причин речь заведомо не шла, напрашивался однозначный выход – собрать его самостоятельно.

Анализ схемотехнических решений построения ЭПС-метров, имеющихся на просторах Сети, показал, что спектр подобных устройств чрезвычайно широк. Они отличаются функциональностью, напряжением питания, применяемой элементной базой, частотой генерируемых сигналов, наличием/отсутствием моточных элементов, формой отображения результатов измерений и т.п.

Основными критериями выбора схемы являлись ее простота, низкое напряжение питания и минимальное количество моточных узлов.

С учетом всей совокупности факторов было принято решение повторить схему Ю. Куракина, опубликованную в статье из журнала «Радио» (2008 г., №7, с.26-27). Ее отличает целый ряд положительных особенностей: предельная простота, отсутствие высокочастотных трансформаторов, малый потребляемый ток, возможность питания от одного гальванического элемента, низкая частота работы генератора.

Детали и конструкция. Собранный на макете прибор заработал сразу и после нескольких дней практических экспериментов со схемой было принято решение о его окончательной конструкции: прибор должен быть предельно компактным и представлять собой нечто вроде тестера, позволяющего максимально показательно отображать результаты измерений.

С этой целью в качестве измерительной головки был использован стрелочный индикатор типа М68501 от магниторадиолы «Сириус-324 пано» с током полного отклонения 250 мкА и оригинальной шкалой, отградуированной в децибелах, который оказался под рукой. Позднее в Сети мною было обнаружены сходные решения с применением магнитофонных индикаторов уровня в исполнении других авторов, что подтвердило правильность принятого решения. В качестве корпуса прибора был использован корпус от неисправного зарядного устройства для ноутбука LG DSA-0421S-12, идеально подходящий по габаритам и имеющий, в отличие от многих своих собратьев, легкоразборный корпус, скрепляющийся шурупами.

В устройстве использованы исключительно общедоступные и широкораспространенные радиоэлементы, имеющиеся в хозяйстве любого радиолюбителя. Итоговая схема полностью идентична авторской, исключение составляют лишь номиналы некоторых резисторов. Сопротивление резистора R2 в идеале должно составлять 470 кОм (в авторском варианте – 1МОм, хотя при этом примерно половина хода движка все равно не используется), но резистора такого номинала, имеющего необходимые габариты, у меня не нашлось. Однако этот факт позволил доработать резистор R2 таким образом, чтобы он одновременно являлся и выключателем питания при повороте его оси в одно из крайних положений. Для этого достаточно соскрести острием ножа часть резистивного слоя у одного из крайних контактов «подковки» резистора, по которой скользит его средний контакт, на участке длиной примерно 3…4 мм.

Номинал резистора R5 подбирается исходя из тока полного отклонения используемого индикатора таким образом, чтобы даже при глубоком разряде элемента питания ЭПС-метр сохранял свою работоспособность.

Тип применяемых в схеме диодов и транзисторов абсолютно некритичен, поэтому предпочтение было отдано элементам, имеющим минимальные габариты. Гораздо более важен тип применяемых конденсаторов – они по возможности должны быть максимально термостабильны. В качестве С1…С3 были использованы импортные конденсаторы, которые удалось отыскать в плате от неисправного ИБП компьютера, обладающие очень малым ТКЕ и имеющие гораздо меньшие габариты в сравнении с отечественными К73-17.

*

Дроссель L1 выполнен на ферритовом кольце с магнитной проницаемостью 2000НМ, имеющем размеры 10×6×4,6 мм. Для частоты генерации 16 кГц необходимо 42 витка провода ПЭВ-2 диаметром 0,5 мм (длина проводника для намотки составляет 70 см) при индуктивности дросселя 2,3 мГн. Разумеется, можно использовать любой другой дроссель с индуктивностью 2…3,5 мГн, что будет соответствовать частотному диапазону 16…12 кГц, рекомендованному автором конструкции. У меня при изготовлении дросселя была возможность воспользоваться осциллографом и измерителем индуктивности, поэтому необходимое количество витков я подобрал экспериментальным путем исключительно из соображений вывести генератор точно на частоту 16 кГц, хотя практической необходимости в этом, конечно же, не было.

Щупы ЭПС-метра выполнены несъемными – отсутствие разъемных соединений не только упрощает конструкцию, но и делает ее более надежной, устраняя потенциальную возможность нарушения контактов в низкоомной измерительной цепи.

Печатная плата устройства имеет габариты 27×28 мм, ее чертеж в формате .LAY6 можно скачать по ссылке https://yadi.sk/d/CceJc_CG3FC6wg. Шаг сетки – 1,27 мм.

*

Компоновка элементов внутри готового устройства приведена на фото.

Результаты испытаний. Отличительной особенностью примененного в устройстве индикатора явилось то, что диапазон измерения ЭПС составил от 0 до 5 Ом. При проверке конденсаторов значительной емкости (100 мкФ и более), наиболее характерных для фильтров цепей питания материнских плат, блоков питания компьютеров и телевизоров, зарядных устройств ноутбуков, преобразователей сетевого оборудования (коммутаторов, маршрутизаторов, точек доступа) и их выносных адаптеров этот диапазон чрезвычайно удобен, поскольку шкала прибора является максимально растянутой. На основании усредненных экспериментальных данных для ЭПС электролитических конденсаторов различной емкости, приведенных в таблице, отображение результатов измерений оказывается очень наглядным: конденсатор можно считать исправным лишь в том случае, если стрелка индикатора при измерении располагается в красном секторе шкалы, соответствующем положительным значениям децибелов. Если стрелка располагается левее (в черном секторе), конденсатор из указанного выше диапазона емкостей является неисправным.

Разумеется, прибором можно тестировать и конденсаторы малой емкости (примерно от 2,2 мкФ), при этом показания прибора будут находиться в пределах черного сектора шкалы, соответствующего отрицательным значениям децибелов. У меня получилось примерно следующее соответствие ЭПС заведомо исправных конденсаторов из стандартного ряда емкостей градуировке шкалы прибора в децибелах:

Выводы и рекомендации. Эксплуатация собранного по схеме Ю.Куракина образца ЭПС-метра позволила сделать несколько важных выводов в отношении целесообразности его изготовления.

Прежде всего, эту конструкцию следует рекомендовать начинающим радиолюбителям, еще не имеющим достаточного опыта в конструировании радиоаппаратуры, но осваивающим азы ремонта электронной техники. Низкая цена и высокая повторяемость данного ЭПС-метра выгодно отличают его от более дорогих промышленных устройств аналогичного назначения.

Основными достоинствами ЭПС-метра можно считать следующие:

— чрезвычайная простота схемы и доступность элементной базы для ее практической реализации при сохранении достаточной функциональности устройства и его компактности, отсутствие необходимости в высокочувствительном регистрирующем приборе;

— отсутствие необходимости в наладке, требующей наличия специальных измерительных приборов (осциллографа, частотомера);

— низкое напряжение питания и, соответственно, дешевизна его источника (не требуется дорогостоящая и малоемкая «Крона»). Устройство сохраняет свою работоспособность при разряде источника даже до 50% его номинального напряжения, то есть имеется возможность использовать для его питания элементы, которые уже не способны нормально функционировать в других устройствах (пультах ДУ, часах, фотоаппаратах, калькуляторах и т.п.);

— низкий ток потребления – около 380 мкА в момент измерения (зависит от используемой измерительной головки) и 125 мкА в режиме ожидания, что существенно продлевает срок эксплуатации источника питания;

— минимальное количество и предельная простота моточных изделий – в качестве L1 можно использовать любой подходящий дроссель или легко изготовить его самостоятельно из подручных материалов;

— сравнительно низкая частота работы генератора и возможность ручной установки нуля, позволяющие использовать щупы с проводами практически любой разумной длины и произвольного сечения. Это преимущество является неоспоримым в сравнении с универсальными цифровыми тестерами элементов, использующими для подключения проверяемых конденсаторов ZIF-панель с глубоким расположением контактов;

— визуальная наглядность отображения результатов тестирования, позволяющая быстро оценить пригодность конденсатора для дальнейшего использования без необходимости точной численной оценки величины ЭПС и ее соотнесения с таблицей значений;

— удобство эксплуатации — возможность выполнения непрерывных измерений (в отличие от цифровых ESR-тестеров, требующих нажатия кнопки измерения и выдержки паузы после подключения каждого поверяемого конденсатора), что существенно ускоряет работу;

— необязательность предварительной разрядки конденсатора перед измерением ЭПС.

К недостаткам прибора можно отнести:

— ограниченную функциональность в сравнении с цифровыми ESR-тестерами (отсутствие возможности измерения емкости конденсатора и процента его утечки);

— отсутствие точных численных значений результатов измерений в омах;

— сравнительно узкий диапазон измеряемых сопротивлений.

Автор sanya110

http://vseprosto.net/forum

 

Запись опубликована в рубрике Приборы, Ремонт железа с метками , , . Добавьте в закладки постоянную ссылку.

20 комментариев на «Простой тестер электролитических конденсаторов»

  1. Александр говорит:

    Возможно ли проводить измерения не выпаивая конденсаторы из платы ?

    • Fedot говорит:

      Скорее всего можно. Я сегодня спрошу на форуме.

    • Пётр говорит:

      Можно, щупы именно для этого. Вообще любым можно, но не всегда достоверно получится, например если конденсатор шунтирован чем либо, либо когда параллельно включены два конденсатора, (как часто бывает в БП), тогда покажет ЭПС того конденсатора, у которого он меньше, а негодный не покажет

  2. Вадим говорит:

    Себе собрал на tl062, эта схема не попадалась, ну и китайский транзистор-тестер на атмеге заказал, нужные вещи в ремонте, надо попробовать собрать этот измеритель.

  3. Леонид говорит:

    У меня предложение по незначительному изменению в приведенной конструкции.
    Дело в том, что диоды VD1-VD4 обязательно пробьются, когда Вы будете мерять емкость, на которой остался заряд. Придется менять их, а на это время уходит.У меня другой измеритель ESR, но там тоже стоят такие диоды. Надоело мне их менять и я поставил вместо 1N4148(ток 150 ма) диоды 1N4007(ток 1 А).

  4. Николай говорит:

    Доброго времени суток мужики.
    У меня вопрос такого рода,сделал простой тестер электролитических конденсаторов от автора Sanya 110,только использовал головку мк 50 заработал сразу,но есть одно НО,при в включении и закорачивание щюпов стрелка отклоняется всегда в разных положениях.после регулировки переменным резистором и подстоечным резистором коректирую стрелку в О,но как выключу и в ключу данный девайс сново приходиться его калибровать,что такое может быть подскажите пожалуйста буду благодарен.И да ещё когда закорачиваешь щюпы стрелка очень медленно может передвигаться по шкале либо в право либо в лево.В общем я в ступоре.
    P.S я полный чайник не обе суть те меня

  5. sanya110 говорит:

    Основных причин дрейфа показаний прибора две. Это температурная нестабильность элементов схемы и разряд источника питания под нагрузкой (при использовании элемента питания со значительной потерей емкости). Применение в качестве индикатора высокочувствительной измерительной головки в значительной мере способствует обострению проявлений этих причин.
    Отмечу, что в столь простой схеме полностью устранить первую причину принципиально не получится, однако снизить до приемлемого для оценочных измерений уровня возможно.
    Для этого прежде всего следует выбрать в качестве С1…С3 конденсаторы, обладающие минимальным температурным коэффициентом изменения емкости. Использование разного рода «глинки» или «флажков» в этих позиция недопустимо, только качественные пленочные конденсаторы, в том числе советские К73, желательно минимально возможного размера. Также важна компактность монтажа с минимальной длиной токопроводящих трасс.
    Кроме того, наличие в схеме резистора R4 позволяет отрегулировать степень компенсации температурного дрейфа при повышении температуры окружающей среды за счет частичного включения в схему диода VD5.
    При использовании для питания устройства источника со значительной потерей емкости параллельно ему желательно подключить электролитический конденсатор емкостью 22…47 мкФ с любым рабочим напряжением (полярность включения конденсатора должна соответствовать полярности источника питания).

  6. fanttom говорит:

    Вещь нужная!Собирал ЭПС-метр на микросхеме и двух транзисторах разной проводимости(сборки),кажется автора схемы фамилия Абрамов.Вообщем,видимо что то сделал не так-Эпс метр работать отказался.:(Скорей всего я что то намудрил со сборками,так как такого транзистора не было,собирал из других.Что касается этой схемы,то мне понравилась она,хочу её собрать,проблема будет думаю найти 2 элемента-индикатор и дроссель.Буду искать.Если возникнут вопросы,открою тему на форуме.

  7. Павел говорит:

    собрал данную схему результат очень даже неплохой достоинств больше чем недостатков

  8. sanya110 говорит:

    Несмотря на наличие китайского транзитестера, по-прежнему использую этот прибор для экспресс-диагностики состояния конденсаторов.
    Помимо предельной простоты изготовления, доступности элементной базы и отсутствия необходимости в наладке, самое неоспоримое его преимущество – возможность выполнения непрерывного тестирования и визуальная наглядность его результатов без избыточной детализации. Для оценки исправности нескольких десятков конденсаторов известной емкости в телевизоре или тюнере без их выпаивания достаточно всего 3…5 минут – беглый взгляд на угол отклонения стрелки позволяет безошибочно отбраковывать «мертвые» элементы.

  9. Nikolai говорит:

    Собрал такой прибор в маленьком корпусе от индикатора напряжения авто акумуляторов.
    Так честно скажу получился мой любимый «драгоценный прибор» который отлично показывает увеличенный esr даже конденсаторов емкостью в 1 мкф, кроме того прямо на плате контроль провожу и легко находит «мертвых электролитов».
    Такую быструю проверку на плате не выпаивая, с китайскими приборами не получается если быть честным. Надо выпаивать, вставлять в разьемах и включить прибор. А к примеру для 10 конденсаторов сколько времени нужно!
    Кроме того сколько надо с паяльником там разогреть, вдыхать много паров, а то и дорожки задеть!
    По любому после этого остаются следы. Конечно пайка получается отличной у мастера с не одного года опыта, но выпаивая и опять обратно впаивая акуратно тоже не из легких дел.
    Из этого выходит что эта схема просто спасение для электронщика, спасибо вам Sanya 110 за такой чудесный прибор!!
    С крещением Господнем!

    • sanya110 говорит:

      Спасибо за столь положительный отзыв, но хотелось бы еще раз подчеркнуть, что авторство первичной схемы принадлежит Ю.Куракину.
      К личным заслугам могу отнести разве что конструктивную проработку прибора и популяризацию результатов его экспериментальных исследований, которые неожиданно показали весьма высокую эффективность прибора. Собственно, желание поделиться этими результатами и привело к тому, что схема, благодаря своей предельной простоте, быстро «ушла в народ» и была успешно повторена многими радиолюбителями.

  10. Андрей говорит:

    А если конденсатор пробит,прибор покажет что все в порядке с esr?

  11. олег говорит:

    а скажите пожайлуста вместо магнитной головки нельзя ли стрелочный тестер использовать?

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *