Приставка к мультиметру - измеритель ESR

Не секрет, что наибольшее число отказов современной аппаратуры происходит по вине оксидных конденсаторов. Это не только обрыв, потеря емкости, короткое замыкание, но и дефект, выражающийся в увеличении активной составляющей конденсатора.

Идеальный конденсатор, работая на переменном токе должен обладать только реактивным (емкостным) сопротивлением. Активная составляющая должна быть близка к нулю. Реально, хороший оксидный (электролитический) конденсатор должен обладать активным сопротивлением (ESR) не более 0,5-5 Ом (зависит от емкости, номинального напряжения). Практически, в аппаратуре, проработавшей несколько лет, можно встретить, казалось бы исправный конденсатор емкостью 10 мкФ с ESR до 100 Ом и более. Такой конденсатор, несмотря на наличие емкости, - негоден, и скорее всего является причиной неисправности или некачественной работы аппарата, в котором он работает.

На рисунке 1 показана схема приставки к мультиметру для измерения ESR оксидных конденсаторов. Чтобы измерить активную составляющую сопротивления конденсатора необходимо выбрать такой режим измерения, при котором реактивная составляющая будет очень мала. Как известно, реактивное сопротивление емкости снижается с увеличением частоты. Например, на частоте 100 кГц при емкости 10 мкФ реактивная составляющая буде менее 0,2 Ом. То есть, измеряя сопротивление оксидного конденсатора емкостью более 10 мкФ по падению на нем переменного напряжения частотой 100 кГц и более, можно утверждать, что. при заданной погрешности 10-20% результат измерения можно будет принять практически только как величину активного сопротивления.
И так, схема, показанная на рисунке 1, представляет собой генератор импульсов частоты 120 кГц, выполненный на логических инверторах микросхемы D1, делитель напряжения, состоящий из сопротивлений R2,R3 и тестируемого конденсатора СХ, и измерителя переменного напряжения на СХ, состоящего из детектора VD1-VD2 и мультиметра, включенного на измерение малых постоянных напряжений.
Частота установлена цепью R1-C1. Элемент D1.3 является согласующим, а на элементах D1.4-D1.6 сделан выходной каскад.

Подстройкой сопротивления R2 выполняют юстировку прибора. Так как в популярном мультиметре М838 нет режима измерения малых переменных напряжений (а именно с этим прибором у автора работает приставка), в схеме пробника имеется детектор на германиевых диодах VD1-VD2. Мультиметр измеряет постоянное напряжение на С4.
Источником питания служит «Крона». Это такая же батарея, как та, которой питается мультиметр, но приставка должна питаться от отдельной батареи.
Монтаж деталей приставки выполнен на печатной плате, разводка и расположение деталей которой показаны на рисунке 2.
Конструктивно приставка выполнена в одном корпусе с источником питания. Для подключения к мультиметру используются Собственные щупы мультиметра. Корпусом служит обычная мыльница.
От точек Х1 и Х2 сделаны коротенькие щупы. Один из них жесткий, в виде шила, а второй гибкий длиной не более 10 см, око-неченый таким же заостренным щупом. Эти щупы можно подключать к конденсаторам, как к немонтированным, так к расположенным на плате (выпаивать их не требуется), что значительно упрощает поиск дефектного конденсатора при ремонте. Желательно подобрать к этим щупам «крокодильчики» для удобства проверки немонтированных (или демонтированных) конденсаторов.

Микросхему К561ЛН2 можно заменить аналогичной К1561ЛН2, ЭКР561ЛН2, а с изменениями в плате - К564ЛН2, CD4049.
Диоды Д9Б - любые гарманиевые, например, любые Д9, Д18, ГД507. Можно попробовать применить и кремниевые.
Выключатель S1 - микротумблер предположительно китайского производства. У него плоские выводы под печатный монтаж.
Налаживание приставки. После проверки монтажа и работоспособности подключите мультиметр. Желательно частотомером или осциллографом проверить частоту на Х1-Х2. Если она лежит в пределах 120-180 кГц, -нормально. Если нет, - подберите сопротивление R1.
Подготовьте набор постоянных резисторов сопротивлением 1 Ом, 5 Ом, 10 Ом, 15 Ом, 25 Ом, 30 Ом, 40 Ом, 60 Ом, 70 Ом и 80 Ом (или около того). Подготовьте лист бумаги. Подключите вместо испытуемого конденсатора резистор сопротивлением 1 Ом. Поверните ползунок R2 так, чтобы мультиметр показал напряжение 1 mV. На бумаге запишите «1   Ом =  1mV». Далее,  подключайте другие резисторы, и, не меняя положение R2, делайте аналогичные записи (например. «60Ом = 17mV»).
Получится таблица расшифровки показаний мультиметра. Эту таблицу нужно аккуратно оформить (вручную или на компьютере) и наклеить на корпус приставки, так чтобы таблицей было удобно пользоваться. Если таблица бумажная, - наклейте на её поверхность скотч-ленты, чтобы защитить бумагу от истирания.
Теперь, проверяя конденсаторы, вы считываете показания мультиметра в милливольтах, затем по таблице примерно определяете ESR конденсатора и принимаете решение о его пригодности.
Хочу заметить, что эту приставку можно приспособить и для измерения емкости оксидных конденсаторов. Для этого нужно существенно понизить частоту мультивибратора, подключив параллельно С1 конденсатор емкостью 0,01 мкФ. Для удобства можно сделать переключатель «С / ESR». Так же потребуется сделать еще одну таблицу, - со значениями емкостей.
Желательно, для соединения с мультиметром использовать экранированный кабель, чтобы исключить влияние наводок на показания мультиметра.

Аппарат, на плате которого вы ищите неисправный конденсатор, должен быть выключен, как минимум за полчаса до начала поисков (чтобы конденсаторы, имеющиеся в его схеме, разрядились).
Приставку можно использовать не только с мультиметром, но и с любым прибором, способным измерять милливольты постоянного или переменного напряжения. Если ваш прибор способен измерять малое переменное напряжение (милливольтметр переменного тока или дорогой мультиметр) можно детектор на диодах VD1 и VD2 не делать, а измерять переменное напряжение прямо на испытуемом конденсаторе. Естественно, табличку нужно делать под конкретный прибор, с которым вы планируете работать в дальнейшем. А в случае использования прибора со стрелочным индикатором можно на его шкалу нанести дополнительную шкалу для измерения ESR.

Радиоконструктор, 2009, №01 стр. 11-12  Степанов В.

Литература:
1 С Рычихин. Пробник оксидных конденсаторов  Радио, №10, 2008, стр.14-15.

Скачать плату в формате .lay