Инструкційна картка для проведення заняття № 4-6
"Електрорадіовимірювальна практика"
1.Тема заняття: Перевірка конденсаторів за допомогою мультиметра.
2. Робоче місце: лабораторія радіомонтажу (аудиторія №501).
3. Мета заняття: навчиться перевіряти конденсатори за допомогою мультиметра.
4. Матеріально - технічне оснащення робочого місця: мультиметр, конденсатори.
5. Правила по охороні праці на робочому місці: інструкція № 1, інструкція № 2, інструкція №3, інструкція№4, інструкція №5 по охороні праці на робочому місці.
6. Зміст і послідовність виконання завдання:
6.1 Методичні вказівки до виконання роботи:
Завдання:
За допомогою мультиметра перевірити працездатність: полярних і неполярних конденсаторів.
Теоретичні відомості
Конденсатори (від латів. condenso - ущільнюю, згущую) - це радіоелементи із зосередженою електричною місткістю, що утворюється двома або більшим числом електродів (обкладань), розділених діелектриком (спеціальним тонким папером, слюдою, керамікою і т. д.). Місткість конденсатора залежить від розмірів (площі) обкладань, відстані між ними і властивостей діелектрика.
Важливою властивістю конденсатора є те, що для змінного струму він є опором, величина якого зменшується із зростанням частоти.
Як і резистори, конденсатори розділяють на конденсатори постійної місткості, конденсатори змінної місткості (КПЕ), підстроєчні і саморегульовані. Найбільш поширені конденсатори постійної місткості. Їх застосовують в коливальних контурах, різних фільтрах, а також для розподілу ланцюгів постійного і змінного струмів і як блокувальні елементи.
Неполярні конденсатори можуть працювати в ланцюгах як постійного, так і змінного струму. Такі конденсатори можна підключати без урахування полярності напруги.
Неполярні конденсатори роблять оксидно-електролітичні (рідинні) алюмінієві і танталові і оксидно-напівпровідникові танталові.
Полярні конденсатори можуть працювати тільки в ланцюгах постійного струму і вимагають строгого дотримання полярності при підключенні (плюс підключається до виводу зі знаком плюс, мінус, відповідно - до виводу зі знаком мінус). При не дотриманні цієї вимоги такий конденсатор може вийти з ладу.
Танталові конденсатори.
Танталові конденсатори значно краще алюмінієвих: вони мають значно менший еквівалентний послідовний опір (ESR), здатні працювати при підвищених температурах, менш хворобливо відносяться до невідфільтрованої високочастотної складової і не роздуваються, коли MOSFET 'ы йдуть у витік. Коштують вони набагато дорожче алюмінієвих і встановлюються тільки у високоякісні материнські плати - такі маленькі "барильця" з сині або чорною смужкою на верхівці (див. Мал.). Маркіровку танталових конденсаторів легко знайти в будь-якому каталозі електронних компонентів.
Мал. 1 Пристрій танталового конденсатора.
Бажано, щоб танталові конденсатори розташовувалися якнайдалі від всіляких джерел тепла: радіаторів процесора і північного моста, MOSFET 'ов і так далі. А ось для їх алюмінієвих побратимів ця вимога обов'язкова і конденсатор, розташований впритул до процесора, через короткий час почне "підсихати", викликаючи збої операційної системи, джерело яких дуже важко виявити.
Мал. 2 Усередині кристала MOSFET 'а.
Оскільки високочастотні імпульси викликають нагрів електролітичних конденсаторів (особливо алюмінієвих) вони шунтуються керамічними (плоскі "квадратики" розміром з сірникову голівку). Помилка більшості виробників полягає в тому, що вони кладуть кераміки менше, ніж треба. Одним словом, чім більше кераміки покладено навколо електролітів - тим краще.
Мал. 3 Відмінна материнська плата з MOSFET 'ами, посадженими на масивні радіатори, танталовими конденсатори і великою кількістю "кераміки".
Мал. 4
Танталові конденсатори - це добре, MOSFET 'и з рідинним охолодженням – це нові технології але є ризик витоку охолоджувальної рідини, а мала кількість кераміки - це недобре, так що ця материнська плата відноситься до категорії середньої якості і для сервера не рекомендується.
Встановлюються електронні ключі (вони ж - MOSFET 'и), підключені до перетворювача постійного струму (у сенсі - до стабілізатора) і живлячі процесор, пам'ять, північний міст, відеокарту і інших споживачів. Природно, MOSFET 'и сильно гріються, а нагріваючись, поступово змінюють свої параметри і вже не можуть забезпечити належної якості стабілізації. Сучасні процесори споживають стільки енергії, що доводиться використовувати багатоканальні перетворювачі, причому чим більше каналів (і, відповідно, MOSFET 'ов), тим краще. Украй бажано, щоб на MOSFET 'ах були встановлені хоч би крихітні радіатори. Якщо про це не потурбувався виробник, комплект радіаторів легко придбати і самостійно встановити. Це не лише продовжить життя материнської плати, але і запобіжить можливим збоям сервера.
Хід роботи:
Перевірка конденсаторів за допомогою омметра.
1. Цей спосіб підходить для перевірки неполярних конденсаторів. У неполярних конденсаторах, в яких діелектриком є слюда, кераміка, папір, скло, повітря, опір витоку нескінченно велике і якщо виміряти опір між виводами такого конденсатора цифровим мультиметром, то прилад зафіксує нескінченно великий опір.
Зазвичай, якщо у конденсатора присутній електричний пробій, то опір між його обкладаннями складає досить малу величину - декілька одиниць або десятки Ом. Пробитий конденсатор, по суті, є звичайним провідником.
На практиці перевірити на пробій будь-який неполярний конденсатор можна так:
а) Перемикаємо цифровий мультиметр в режим виміру опору і встановлюємо найбільший з можливих меж виміру опору. Для цифрових мультитестеров серіїв DT - 83x, MAS83x, M83x це буде межа 2M (2000k), тобто, 2 Мегаоми.
б) Далі підключаємо вимірювальні щупи до виводів конденсатора, що перевіряється. При справному конденсаторі прилад не покаже ніякого значення і на дисплеї засвітитися одиниця. Це свідчить про те, що опір витоку конденсатора більше 2 Мегаом. Цього вистачає, щоб в більшості випадків судити про справність конденсатора. Якщо цифровий мультиметр чітко зафіксує який-небудь опір, менший 2 Мегаом, то, швидше за все, конденсатор несправний.
Слід врахувати, що триматися обома руками виводів і щупів мультиметра при вимірі не можна. Оскільки у такому разі прилад зафіксує опір Вашого тіла, а не опір витоку конденсатора. Оскільки опір тіла людини менше опору витоку, то струм потече по шляху найменшого опору, тобто через ваше тіло по дорозі рука - рука. Тому не варто забувати про правила при проведенні виміру опору!
2. Перевірка полярних електролітичних конденсаторів за допомогою омметра дещо відрізняється від перевірки неполярних.
Опір витоку полярних конденсаторів зазвичай складає не менше 100 килоОм. Для якісніших полярних конденсаторів це значення не менше 1 Мегаом. При перевірці таких конденсаторів омметром слідує:
а) спочатку розрядити конденсатор, замкнувши виводи накоротко.
б) Далі необхідно встановити межу виміру опору не нижче 100 килоОм. Для згаданих вище конденсаторів це буде межа 200k (200.000 Ом).
в) Далі дотримуючи полярність підключення щупів, вимірюють опір витоку конденсатора. Оскільки електролітичні конденсатори мають досить високу місткість, то при перевірці конденсатор почне заряджатися. Цей процес займає декілька секунд, протягом яких опір на цифровому дисплеї ростиме, і ростиме до тих пір, поки конденсатор не зарядиться. Якщо значення вимірюваного опору перевалило за 100 килоОм, то в більшості випадків можна з достатньою упевненістю судити про справність конденсатора.
Раніше, коли серед радіоаматорів були поширені стрілочні омметри, перевірка конденсаторів проводилася аналогічним чином. При цьому конденсатор заряджався від батареї омметра і опір, що показується стрілочним приладом зростав, зрештою досягаючи значення опору витоку.
За швидкістю відхилення стрілки вимірювального приладу від нуля і до кінцевого значення оцінювали місткість електролітичного конденсатора. Чим довше проходила зарядка (довше відхилялася стрілка приладу), тим відповідно, була більше місткість конденсатора. Для конденсаторів з невеликою місткістю (1 - 100 мкф) стрільця вимірювального приладу відхилялася досить швидко, що свідчило про невелику місткість конденсатора, а ось при перевірці конденсаторів з великою місткістю (1000 мкф і більш), стрілка відхилялася значно повільніше.
Перевірка конденсаторів за допомогою омметра є непрямим методом.
Точнішу і правдивішу оцінку про справність конденсатора і його параметри дозволяє отримати мультиметр з можливістю виміру місткості конденсатора.
При перевірці електролітичних конденсаторів необхідно перед проведенням виміру місткості повністю розрядити конденсатор, що перевіряється. Особливо цього правила варто дотримуватися при перевірці полярних конденсаторів, що мають велику місткість і високу робочу напругу. Якщо цього не зробити, то можна зіпсувати вимірювальний прилад.
Наприклад, часто доводитися перевіряти справність конденсаторів, які виконують роль тих, що фільтрують, і застосовуються в імпульсних блоках живлення. Їх місткість і робоча напруга досить великі і при неповному розряді можуть привести до псування вимірювального приладу.
Тому такі конденсатори перед перевіркою слід розрядити, закоротив виводи накоротко (для низьковольтних конденсаторів з малою місткістю), або під'єднавши до виводів резистор, опором 5-10 килоОм (для високовольтних конденсаторів). При проведенні цієї операції не варто торкатися руками виводів конденсатора, інакше можна отримати неприємний удар струмом при розряді обкладань. При закороченні виводів зарядженого електролітичного конденсатора проскакує іскра. Щоб виключити появу іскри, виводи високовольтних конденсаторів і закорочують через резистор.
електролітичний конденсатор місткістю 220 мкФ і робочою напругою 400 вольт.
- - Однією з істотних несправностей електролітичних конденсаторів є часткова втрата місткості, викликана підвищеним витоком. У таких випадках місткість конденсатора помітно менше, ніж вказана на корпусі. Визначити таку несправність за допомогою омметра досить складно. Для точного виявлення такої несправності, як втрату місткості буде потрібно вимірник місткості, який є не в кожному мультиметре.
- - Також за допомогою омметра важко виявити таку несправність конденсатора як обрив. При обриві конденсатор електрично є двома ізольованим провідником що не мають ніякої місткості.
Для полярних електролітичних конденсатором непрямою ознакою обриву може служити відсутність зміни свідчень на дисплеї мультиметра при вимірі опору. Для неполярних конденсаторів малої місткості виявити обрив практично неможливо, оскільки справний конденсатор також має дуже високий опір.
Виявити обрив в конденсаторі можливо лише за допомогою приладів для виміру місткості конденсатора.
На практиці обрив в конденсаторах зустрічається досить рідко, в основному при механічних ушкодженнях. Куди частіше при ремонті апаратури доводитися замінювати конденсатори, що мають електричний пробій або часткову втрату місткості.
Наприклад, люмінесцентні компактні лампи частенько виходять з ладу унаслідок електричного пробою конденсаторів в електронній схемі перетворювача.
Причиною несправності телевізора може служити втрата місткості електролітичного конденсатора в схемі джерела живлення.
Втрата місткості електролітичними конденсаторами легко виявляється при вимірі місткості таких конденсаторів за допомогою мультиметров з функцією виміру місткості. До таких мультиметрам відноситися мультиметр Victor VC9805A+, який має 5 меж виміру місткості,:
- 20 нФ (20nF)
- 200 нФ (200nF)
- 2 мкФ (2uF)
- 20 мкФ (20uF)
- 200 мкФ (200uF)
Цей прилад здатний вимірювати місткість в діапазоні від 20 нанофарад (20 нФ) до 200 мікрофарад (мкФ). Як видно, за допомогою цього приладу є можливість заміряти місткість, як звичайних неполярних конденсаторів, так і полярних електролітичних. Правда, максимальна межа виміру обмежена значенням в 200 мікрофарад (мкФ).
Вимірювальні щупи приладу підключаються до гнізд виміру місткості (позначається як Cx). При цьому треба дотримувати полярність підключення щупів. Як уже згадувалося, перед виміром місткості слід в обов'язковому порядку повністю розрядити конденсатор, що перевіряється. Недотримання цього правила може привести до псування приладу.
Несправність конденсатора можна визначити при зовнішньому огляді, наприклад, корпус електролітичних конденсаторів має розрив насічки у верхній частині корпусу. Це свідчить про те, що на конденсатор діяла завищена напруга, внаслідок чого і стався, так званий "вибух" конденсатора. Корпуси неполярних конденсаторів при значному перевищенні робочої напруги мають властивість розколюватися, на поверхні утворюються розколи і тріщини.
Такі дефекти конденсаторів з'являються, наприклад, при дії потужного електричного розряду на електронний прилад під час грозових розрядів і сильних стрибків напруги електроосвітлювальної мережі.
3. Перевірка справності електролітичних конденсаторів (узагальнений спосіб).
У електролітичних конденсаторів відбувається висихання електроліту, внаслідок цього зменшується їх місткість. Пробій або зниження опору ізоляції (витік) викликає нагрів такого конденсатора.
Перевірку на пробій або витік виробляють омметром. При цьому необхідно відпаяти хоч би одного його ніжку, межу омметра встановлюють на максимальний, потім підключають його до виводів конденсатора з дотриманням полярності. Якщо конденсатор справний, то стрілка приладу спочатку відхиляться у бік нуля (заряд конденсатора), а потім повернеться в положення відповідне великому опору, який має бути не менше 500кОм. Якщо остаточний опір конденсатора менше 500 кОм, це вказує на пониження опору ізоляції (витік). Відсутність показань приладу при заряді - розряді конденсатора свідчить про наявність обриву.
Перевірку при обриві або зменшенні місткості конденсатора можна так само виробляти шляхом підключення що паралельно перевіряється свідомо справного конденсатора.
7. Закріплення придбаних умінь і навичок: усне опитування, перевірка практичних навичок роботи.
Після виконання завдань студент повинен:
Знати: уміти перевіряти полярні і неполярні конденсатори.
Уміти: користуватися мультиметром для перевірки конденсаторів.
