Измеритель ЭПС оксидных конденсаторов

Эквивалентное последовательное сопротивление (ЭПС или ESR) конденсатора является его важнейшим параметром и в значительной мере определяет его фильтрующие и сглаживающие свойства. Нередко причиной неработоспособности различных устройств является повышенное значение ЭПС примененных в них конденсаторов. Особенно нестабилен этот параметр у оксидных конденсаторов. Он может существенно изменяться в сторону увеличения с течением времени или с изменением температуры. В предлагаемой статье приводится описание еще одного измерителя ЭПС.
Особенность устройства в том, что собрано оно на основе малогабаритного стрелочного мультиметра Sanwa YX-1000A (рис. 1). От него использованы корпус, стрелочный прибор, а также шкала омметра этого прибора, что упрощает изготовление всей конструкции. Интервал измерения составляет от 0 до 100 Ом. Источник питания — гальванический элемент напряжением 1,5 В типоразмера АА, потребляемый ток — 5…7 мА, работоспособность сохраняется при снижении напряжения питания до 1,3 В. Переменное напряжение на щупах составляет 130…150 мВ (в зависимости от напряжения питания), поэтому измеритель позволяет проводить проверку оксидных конденсаторов, не выпаивая их из ремонтируемого устройства.

Схема устройства показана на рис. 2. На трансформаторе Т1 и транзисторах VT1, VT2 собран генератор прямоугольных импульсов с частотой следования около 116 кГц. Обмотка II обеспечивает положительную обратную связь. Подстроечным резистором R2 можно изменять скважность импульсов, добиваясь их симметричности. Это важно, поскольку скважность влияет на потребляемый устройством ток. С обмотки III прямоугольные импульсы поступают в измерительную цепь, состоящую из щупов ХР1, ХР2, которые подключают к измеряемому конденсатору, и резистора R4, который выполняет функции датчика тока. На транзисторной сборке VT3 собран синхронный выпрямитель, управляющие импульсы на него поступают с коллекторов транзисторов VT1 и VT2, резисторы R5—R7 — токоограничивающие, конденсаторы СЗ, С4 сглаживают выпрямленное напряжение. Благодаря применению синхронного выпрямителя удалось получить высокую чувствительность и малые потери выпрямляемого напряжения, что, в свою очередь, позволило использовать в качестве источника питания один гальванический элемент. К выходу выпрямителя подключен стрелочный прибор РА1, переменный резистор R8 — калибровочный.

При подключении щупов к проверяемому конденсатору напряжение на резисторе R4 зависит от ЭПС конденсатора — чем больше ЭПС, тем меньше напряжение и тем меньшее отклонение стрелки прибора РА1. Если проверяемый конденсатор был заряжен, ток разрядки ограничит резистор R4, а диоды VD1 и VD2 защитят транзисторную сборку VT3. Поскольку сопротивление рамки микроамперметра в несколько раз больше введенного сопротивления резистора R8, а намотана она медным проводом, при изменении температуры окружающей среды ток через нее даже при постоянном напряжении изменяется. Поэтому в устройство введен калибровочный резистор R8, с помощью которого при замкнутых щупах стрелку прибора устанавливают на «0» шкалы. Калибровка необходима также по мере разрядки батареи питания. В качестве основы для конструкции измерителя применен стрелочный мультиметр SanwaYX-1000A. Использованы корпус и стрелочный прибор — микроамперметр, который имеет сопротивление рамки 876 Ом, ток максимального отклонения стрелки — 146 мкА, а напряжение на нем при максимальном токе — 130 мВ. Остальные детали смонтированы на печатной плате, чертеж которой показан на рис. 3. Она изготовлена из односторонне фольгированного стеклотекстолита.

Применены постоянные резисторы С2-23, подстроечный — СПЗ-3, переменный — СП4-1, конденсатор С2 — КТ-2 с ТКЕ не хуже М75, поскольку этот конденсатор влияет на стабильность генерируемой частоты, остальные — К10-17. Транзисторы KSA539 можно заменить на транзисторы серии КТ3107 с индексами Б, Г и Е, их желательно подобрать с близкими коэффициентами передачи тока. Транзисторную сборку заменять отдельными транзисторами не рекомендуется, поскольку это потребует их тщательной подборки.

Трансформатор намотан на кольцевом ферритовом магнитопроводе проницаемостью 1000 с внешним диаметром 10, внутренним 6 и толщиной 5 мм. Перед намоткой края сглаживают наждачной бумагой или надфилем. Обмотки I и II наматывают одновременно тремя свитыми вместе обмоточными проводами ПЭВ или ПЭЛ диаметром 0,1 мм. Намотав 50 витков, два провода соединяют в соответствии со схемой — так образуется обмотка I. Обмотку III наматывают проводом ПЭВ-2 диаметром 0,3…0,4 мм и содержит она 5 витков. Фазировка этой обмотки может быть любой и повлияет только на полярность подключения микроамперметра РА1 (полярность на схеме показана условно). Все обмотки надо распределить на магнитопроводе равномерно. В отверстие трансформатора плотно вставлен отрезок трубки из ПХВ, длиной немного больше толщины намотанного трансформатора. Из толстой (1 мм) мягкой пластмассы вырезаны две шайбы диаметром 10… 12 мм, между которыми трансформатор с небольшим усилием крепят на плате с помощью винта МЗ, а гайку фиксируют термоклеем.
С платы мультиметра удалили все детали, после чего она была использована как трафарет для изготовления новой печатной платы. Резистор R8 и выключатель питания SA1 закреплены на боковых стенках корпуса с помощью термоклея (рис. 4). Выключатель применен импортный малогабаритный движковый и установлен в прорезь в корпусе, предназначенную для движка подстроечного резистора установки нуля омметра. Для движка резистора R8 сделано отверстие. Переключатель пределов измерения мультиметра удален, а образовавшееся отверстие заклеено прямоугольной пластиной из тонкого стеклотекстолита. Провода для щупов применены от компьютерного блока питания, к их концам припаяны две длинные булавки с головками, а несколько миллиметров изоляции проводов закреплены на булавках нитками и пропитаны универсальным клеем. Как показала практика, такая конструкция щупов оказалась достаточно удобной.

Налаживание начинают с установки минимального потребляемого тока по цепи питания. Для этого последовательно с элементом питания включают амперметр (щупы ХР1 и ХР2 при этом должны быть разомкнуты) и подстроечным резистором R2 устанавливают минимальный потребляемый ток. Затем при замкнутых щупах переменным резистором R8 устанавливают стрелку прибора на «0» шкалы (крайнее правое положение). Подключая к щупам резисторы с известным сопротивлением (от единиц до десятков ом), проверяют соответствие показаний прибора и сопротивления резисторов. При необходимости подбирают резистор R4. Если показания прибора больше, устанавливают резистор с большим сопротивлением, и наоборот. В связи с тем что использована штатная шкала мультиметра, точность на различных ее участках будет разной, поэтому необходимо выбрать, какое из показаний должно быть наиболее точным. Исходя из этого, к щупам подключают резистор с таким сопротивлением и подборкой резистора R4 устанавливают стрелку прибора на отметку, соответствующую этому сопротивлению. По мнению автора, такое сопротивление может быть 5…6 Ом.
В процессе эксплуатации устройства проявился один эффект, связанный с конструкцией стрелочного прибора. На его защитном стекле скапливается заряд статического электричества, способный остановить стрелку в произвольном месте, сделав тем самым дальнейшую работу устройства практически невозможной. Для устранения этого эффекта была проведена доработка. Если шкала закреплена неровно и имеются выпуклости, ее снимают, распрямляют и плотно приклеивают на свое место минимальным количеством клея. Стрелку аккуратно подгибают так, чтобы она перемещалась на минимальном расстоянии от шкалы и, следовательно, на максимальном от защитного стекла. Полезно также установить ограничители хода стрелки, изготовленные из эмалированного медного провода толщиной 0,2…0,4 мм, которые закрепляют с двух сторон под винты крепления шкалы.
При измерении ЭПС конденсаторов следует соблюдать определенную осторожность, поскольку существует вероятность поражения электрическим током заряженного конденсатора!

Автор: А. МУЛЫНДИН, г. Алма-Ата, Казахстан