Измеритель ЭПС оксидных конденсаторов

Измеритель ЭПС оксидных конденсаторов

(Отсканированно с журнала Радио, №8, 2008г, МАСТЕР)

И. ПЛАТОШИН, г. Орехово-Зуево Московской обл.
Прибор для измерения эквивалентного последовательного сопротивления оксидных конденсаторов в ряде случаев оказывается незаменимым помощником при ремонте электронной аппаратуры и проверке исправности конденсаторов перед их монтажом. К достоинствам описываемого прибора можно отнести наиболее оптимальный диапазон ЭПС проверяемых на приборе конденсаторов, что повышает точность отсчета показаний параметра.

Написать эту статью меня побудило несколько публикаций об измерителях эквивалентного последовательного сопротивления (ЭПС или ESR в англоязычной аббревиатуре) оксидных конденсаторов. Такой прибор действительно необходим при ремонте электронной аппаратуры. Так, если некоторая потеря емкости или увеличение эквивалентного сопротивления оксидного конденсатора большой емкости в цепи питания редко приводит к отказу в работе аппаратуры, то в сигнальной цепи увеличение значения ЭПС разделительного или времяза-даюшего конденсатора может нарушить нормальную работу прибора или узла.
Поверив авторам опубликованных приборов, я начал повторять их конструкции. V измерителей ЭПС с трансформаторами на ферритовых кольцах подключение керамическою конденсатора сравнительно небольшой емкости вызывало заметное отклонение стрелки. Для измерителя ЭПС на ОУ потребовалось двуполярное питание, что заметно усложняло прибор. Знакомые радиолюбители даже пытались создать подобное устройство на микроконтроллере, но цифровое отображение параметра требует хорошего устойчивого во времени контакта, что не всегда возможно.
Прибор пришлось разрабатывать самому, причем условия были поставлены такие: использовать только те детали, которые имеются, не сложный по числу элементов, достаточно точный и надежный. Получилась схема, показанная на рис. 1.

В приборе на инверторах микросхемы DD1 собран генератор прямоугольных импульсов частотой 70 кГц, причем на трех из них выполнен каскад с повышенной нагрузочной способностью. Фильтр R3R4C3 служит для алажива-ния перепадов импульсов, а резистор R5 уменьшает их амплитуду на щупах до 20...30мВ, что дает возможность проверять конденсаторы, не выпаивая их из проверяемого узла. К тому же применение этого резистора делает шкалу прибора растянутой в начале диапазона. Диоды VD1, VD2 защищают прибор от остаточного заряда на конденсаторе и на работу прибора влияния не оказывают. На микросхеме DA1 собран милливольтметр переменного напряжения по схеме из статьи [ 1 ].
Питание измерителя — от трех гальванических элементов типоразмера АА, устанавливаемых внутри прибора (фото на рис. 2), его внешний вид показан на фото рис. 3.

Резисторы — малогабаритные (МЛТ-0.125 и аналогичные), подстроенный резистор — СПЗ-386. Конденсаторы С1—СЗ, С8 — пленочные или керамические, а С4—С7 — оксидные импортные (Jamicon) либо их аналоги.
Для повышения точности измерения сопротивление резистора R5 должно быть как можно ближе к номиналу — 10 Ом, при этом общая погрешность измерения параметра после предвари тельной калибровки оказывается близкой к погрешности стрелочного омметра (до 3... 4.

Плата (рис. 4) была нарисована в программе Sprint Layout v4.0 и изготовлена "утюжным" способом [2J. Для переноса рисунка использовалась бумага для факса, наклеенная на обычную формата А4 клеящим карандашом. Затем, в зеркальном изображении из окна этой программы, на лазерном принтере печатается рисунок платы. Кстати, программа позволяет напечатать несколько рисунков на одном листе на случай брака. Далее с помощью нагретого утки а переносят рисунок на фольгиро-ванный стеклотекстолит и после остывания, отмочив в воде, удаляют бумагу. Затем проводят травление платы в хлорном железе и сверление отверстий по обычной технологии. После этого гонер удаляют ацетоном. Корпус прибора склеен дихлорэтаном из пластмассы.
Микроамперметр использован от кассетного магнитофона "Соната-207", рисунок шкалы показан на рис. 5. Пригодны и другие микроампермегры с током полного отклонения 100- 200 мкА от подобной аппаратуры -— Протон-40Г, "Весна-309-.
Шкалу микроамперметра иного типа можно проградуирова)ь следующим способом. Последовательно с микроамперметром включают переменный резистор, всю эту цепь соединяют с БП с регулируемым выходным напряжением, на котором выставлено 5 6, ис помощью переменного резистора стрелку перемещают на конец шкалы. Затем, изменяя напряжение БП, иглой отмечают точки, соответствующие напряжению соглааю приведенным значениям в таблице.
Рассчитать любые точки шкалы удобно в программе Advanced Grapher, построив график по формуле Y= ЮХДЮ+Х), гдеY— результирующее сопротивление включенных параллельно резистора R5 и ЭПС проверяемою конденсатора; X — ЭПС этого конденсатора. После этого шкалу сканируют и редактируют в программе Photoshop или GIMP.

Плата соединена со щупами двумя парами витых проводов. В каждой паре сигнальный провод свит с общим; их концы распаяны соответственно на сигнальный и общий щупы. Такая конструк-ция дает погрешность измерения не более 0.1 Ом (при малых значениях ЭПС это следует учитывать). Щупы — укороченные от старено авометра, обязательно из немагнитного материала (латунь, бронза); стальные увеличивают погрешность на 0,2...0,3 Ом. Выключатель SA1 — любой малогабаритный (использован движковый от старого импортного приемника).
Калибровка прибора предельно проста: подключив к щупам резистор 10 Ом, подстроечным резистором R9 добиваются отклонения стрелки на последнюю отметку шкалы. При снижении напряжения питания показания прибора будут уменьшаться. Чтобы это скомпенсировать, на передней панели прибора имеется отверстие для доступа к R9. Там же наклеена таблица с типичными значениями ЭПС для ряда номиналов емкости конденсаторов на частоте 70 кГц. К недостаткам прибора следует отнести отклонение стрелки за крайнее значение шкалы при неподключенных щупах, но это абсолютно безопасно, так как ток через микроамперметр превышает ток полного отклонения не более чем в два раза. Зато это служит индикацией включения. Прибор, случайно оставленный включенным, проработал 22 ч и еще сохранил работоспособность, правда, понадобилось вновь откалибровать показания.
Для расширения диапазона измерения ЭПС (до 20 Ом) проверяемых конденсаторов сопротивление резистора R5 следует увеличить до 20 Ом, при калибровке к щупам подсоединить резистор 20 Ом, а на шкале удвоить все значения. Однако в этом случае будет сложнее отсчитывать минимальные значения ЭПС.
Отбраковка конденсаторов требует определенного навыка и учета влияния их ЭПС на переходные процессы в электронных цепях. Так, если по прибору у конденсатора емкостью 10 мкФ ЭПС оказалось равным 8 Ом — это допустимо в фильтре питания видеоусилителей, но ЭПС I Ом у конденсатора емкостью 47 мкФ в цепи базы импульсного БП телевизора может оказаться критическим — его следует заменить! При проверке конденсаторов большой емкости необходимо убедиться, что ЭПС не превышает 0,1...0,3 Ом. Прибор позволяет уверенно отбраковать оксидные конденсаторы емкостью 1...4700 мкФ.
Приведу конкретный пример определения дефекта конденсатора в импульсном БП телевизора Akai-2107 и других подобных (с преобразователем на транзисторах). Неисправность БП заключается в том, что повышаются выходные напряжения из-за "высыхания" оксидного конденсатора в цепи базы мощного переключательного транзистора, в результате выходит из строя БП или блок развертки. Если измерить емкость этого конденсатора, то часто она соответствует номиналу (47 мкФ), а измеритель ЭПС показывает значение 8 Ом или больше. Как подтверждает личный опыт, в процессе старения емкость оксидных конденсаторов изменяется незначительно (во всяком случае, на начальном этапе), а вот ЭПС увеличивается в несколько раз.
Немного о надежности: когда случайно к щупам был подключен конденсатор 470 мкФ. заряженный до 30 в, прибор успешно выжил.
ЛИТЕРАТУРА
1.  Боровик И. Низкочастотный измерительный комплекс. Микровольтметр. — Радио, 1965. № 6, с. 47   50.
2.   Черномырдин А. ТЕПЛОВОЙ способ перенесения рисунка на плату. — Радио. 2001. №9. с. 35