Надійністьнапівпровідникових приладів всучасній апаратурі зросланастільки, що на перше місце почислу дефектів вийшлиоксидно-електролітичніконденсатори [1]. Пов’язано це знаявністю в них електроліту.Вплив підвищеноїтемператури, розсіювання вконденсаторі потужності втрат,розгерметизація в ущільненняхкорпуси призводять до пересиханняелектроліту. Ідеальний конденсаторпри роботі в колі змінного струмумає тільки реактивне (ємнісне)опір. Реальний жеконденсатор, для розглянутогодалі випадку, можна представити увигляді ідеального конденсатора із’єднаного з ним послідовнорезистора. Цей резистор називаютьеквівалентним послідовнимопором конденсатора (даліЕПС, в англомовній літературіможна зустріти аналогічний термінз абревіатурою ESR – Equivalent Series
Resistance).

На початковій стадіївиникнення дефектів в оксиднихконденсаторах відбуваєтьсязавищення ЕПС конденсатора. Черезцього підвищується потужність втрат,нагріває конденсатор зсередини.Ця потужність прямо пропорційнаЕПС конденсатора і квадрату силиструму його перезарядки. В подальшомупроцес швидко прогресує,аж до повної втрати ємностіконденсатором.

Поява дефектів ввиробах, де використовуютьсяоксидні конденсатори, може бутина різній стадії цього процесу.Все залежить від умов роботиконденсатора, в тому числі йогоелектричних режимів іособливостей самого пристрою.Складність діагностики такихдефектів в тому, що вимірюванняємності звичайними приладами вбільшості випадків результатів недає, так як ємність виявляється вмежах норми або лишенезначно занижена. Особливовимогливі до якості оксиднихконденсаторів джерела живлення звисокочастотнимиперетворювачами, де такіконденсатори використані вЯк фільтрів, і в ланцюгахперемикання силових елементів начастотах до 100 кГц.

Можливість вимірюванняЕПС зробила б реальною яквиявлення вийшли з ладуконденсаторів (крім короткогозамикання і витоку), так і раннюдіагностику ще не проявилисядефектів апарату. Для цього можназаміряти комплекснеопір конденсатора надосить високій частоті, наякої ємнісний опірзначно нижче допустимого ЕПС.Наприклад, на частоті 100 кГцконденсатор ємністю 10 мкФ маєємнісний опір близько 0,16Ом, що вже досить малавеличина.

Якщо подати сигналтакої частоти через токозадающійрезистор на контрольованийконденсатор, напруга наостанньому буде пропорційномодулю його комплексногоопору. Джерелом сигналуможе бути будь-який підходящийгенератор, причому форма сигналуособливої ​​ролі не грає, а резисторомможе служити вихіднаопір генератора. Длявимірювання напруги наконденсаторі можна використовуватиосцилограф або мілівольтметрзмінного струму. Так, при рівнівихідного сигналу генератора 0,6 В,опорі резистора 600 Ом наконденсаторі з ЕПС, рівним 1 Ом,вимірювана напруга буде близько 1мВ, а при опорі резистора 50Ом – 12 мВ.

Практика діагностикидефектівоксидно-електролітичнихконденсаторів шляхом вимірювання ЕПСпоказала, що в переважнійбільшості випадків у дефектнихконденсаторах місткістю від 10 до 100мкФ воно помітно перевищує 1 Ом.Критерій цей не строгий і залежитьвід декількох факторів. Прийнятовважати, що гарні конденсаторимісткістю від 10 до 100 мкФ мають ЕПС вмежах 0,3 … 6 Ом в залежності відємності і робочої напруги [2].Точність вимірювань для визначеннядефектних конденсаторів особливоїролі не грає. Цілком допустимоюможна вважати похибка до 1,5 … 2раз. Ці дані були використаніпри розробці описуваного нижчеприладу.

Крім того, дуже важливаможливість вимірювань бездемонтажу конденсаторів зпристрої. Для цього необхідно,щоб контрольований конденсаторне був зашунтірован елементами зопором, близьким довимірюваним значенням ЕРС, що вбільшості випадків виконується.Напівпровідникові прилади впливуна результати вимірювання ненадають, так як вимірювальненапруга на конденсаторіскладає одиниці і десяткимілівольт. Також бажанообмежити максимальнийнапруга на щупах приладузначенням 1 … 2 В і струму через них до5 … 10 мА, щоб не вивести з ладуінші елементи пристрою.

Що стосуєтьсяконструктивного оформленняприладу, очевидно, він повинен бути завтономним живленням і невеликихрозмірів. З’єднувальніпровідники та затискачі дляпідключення до перевіряєтьсяконденсаторів небажані. Прироботі з ними зайняті обидві руки,необхідно місце для розміщеннясамого приладу і доводитьсяпостійно переводити погляд зточок вимірювань на індикаторприладу.

Цим вимогамвідповідає невеликий пробник ззагостреними щупами.

Основнітехнічні характеристики

Діапазонконтрольованих значень ЕПС,Ом 0,3 – 1,8 (1-й діапазон) і 1,2-7,5 (2-й діапазон)
Індикація дискретна;світлодіодна; п’ятиступінчаста
Частотавимірювального сигналу, кГц 60…80
Напруга живлення, В 3
Струм споживання привимірах, мА 15
Зразкові значенняЕПС (в залежності від числазапалених світлодіодів від 1 до 5),Ом 0,3; 0,5; 0,9; 1,4; 1,8 (1-йдіапазон)
1,2; 2,2; 3,6; 5,4; 7,5 (2-й діапазон)
Розміри корпусу (безщупів), мм 70x33x15

Додатково пробникможе бути використаний для оцінкиємності електролітичнихконденсаторів – в авторськомуваріанті виконання приблизно від 15до 300 мкФ (2 діапазону).

Принципова схемапробника зображена на рис. 1.

На елементі DD1.1 виконанийгенератор прямокутних імпульсів(Частотозадающіх елементи R2, C2).Резистор R3 задає струм черезтестований конденсатор Cx, зякого сигнал з рівнем,пропорційним ЕПСконтрольованого конденсатора,надходить на вхід попередньогопідсилювача на транзисторі VT1.Стабілітрон VD1 обмежуєімпульси напруги припідключенні щупів приладу донерозряджені конденсаторам.Залишкові напруги на них небільше 25 … 50 В для приладу не небезпечні.

На мікросхемі DA1виконаний п’ятиступінчастийсвітлодіодний індикатор рівня,така мікросхема використовується вдеяких відеоплеєр. У складімікросхеми: підсилювач вхідногосигналу, лінійний детектор,компаратори зі стабілізаторамиструму на виходах. Співвідношеннярівнів вхідного сигналу, прияких включається наступнийкомпаратор, відповідають -10; -5; 0; 3; 6дБ. Таким чином, весь діапазоніндикації охоплює 16 дБ. Длязапалювання всіх світлодіодів на вхідмікросхеми DA1 (вив. 8) необхідноподати сигнал з рівнем близько 170 мВ.RC-ланцюг, підключена до висновку 7,визначає постійну часу йогодетектора. Резистор R10 обмежуєспоживаний світлодіодами струм.Критерії вибору його значення:необхідна яскравість світіннясвітлодіодів з одного боку іспоживаний від джерела живленняток з іншого.

Можливістьвикористання мікросхеми начастотах аж до 100 кГц булавизначена експериментально.Мінімальна паспортне значеннянапруги живлення мікросхеми – 3,5В, однак перевірка декількохекземплярів показала їхпрацездатність до напруги 2,7В, при подальшому його зниженнісвітлодіоди перестають світитися.Ця властивість використовується дляконтролю за станом елементівхарчування пробника.

Контрольованезначення ЕПС прилад индицирует попринципом: чим нижче опір,тим менше число запаленихсвітлодіодів.

При замиканні контактіввимикача SA1 паралельноконденсатору C2 підключають ще йконденсатор C1. Частота генераторапри цьому буде знижена приблизно до1800 Гц, тому рівень сигналу нависновках перевіряється конденсаторабуде залежати в основному від йогоємності. Чим вище ємність, тимменше число запаленихсвітлодіодів. Слід зауважити, щов цьому режимі на свідчення пробникавпливає і ЕПС конденсатора, томудіапазон контролю ємностівідрізняється від розрахункового.

У пробники застосованічип-резистори і конденсатори, алеможна використовувати й інші малихрозмірів. Конденсатори C3 – C6, C8 -керамічні імпортнімалогабаритні. Їх місткістьнекритична. Світлодіоди VD2 – VD6 -мікропотребляющіе, світятьсядосить яскраво вже при струмі 0,5 … 1мА. Можна застосувати іншісвітлодіоди червоного світіння,задовольняють вказанимвимогу, наприклад, КІПД-05а.

Вимикач SA1 -малогабаритний движкового, SB1 і SB2 -кнопкові мембранні, без фіксаціїв натиснутому положенні. Транзистор VT1можна замінити на КТ315, КТ3102 (зякими буквеними індексами) зкоефіцієнтом передачі струму більш100. Джерелом живлення пробникаслужать два лужних елементи LR44 (357,G13) типорозміру 11,6 x5, 4 мм.

Робочу частотугенератора контролюють на виходіDD1.2. Вона повинна бути в межах 60 … 80кГц. При необхідності їївстановлюють підбором елементів R2або С2. Не слід виключати абознижувати опір резистора R1.Інакше при маніпуляціях з пробникомможливо защелкивание елемента DD1.1з невизначеним рівнем на виході.Напруга на колекторітранзистора VT1 має бути вмежах 1 … 2 В, його встановлюютьпідбором резистора R5.

Генератор пробника (нарис. 1 виділений пунктирною рамкою)може бути виконаний за схемою,зображеної на рис. 2. МікросхемаКР1211ЕУ1 використана в даномугенераторі має менші розмірив порівнянні з КР1554ТЛ3.

Калібрують пробник,підключаючи в режимі вимірювання ЕПС вдіапазоні “1,2 – 7,5 Ом” (кнопка SB1віджата) безиндуктівние(Недротяні) резистори до щупам іпідбираючи резистор R3. Показання додіапазоні “0,3 – 1,8 Ом”коректують підбором резистора R7при натиснутій кнопці SB1. Необхіднийдіапазон контролю ємності взамкнутому положенні контактіввимикача SA1 встановлюютьпідбором конденсатора С1, підключаючидо щупам конденсатори з відомоюємністю.

Малюнок друкованої платине наводиться зважаючи достатньоюпростоти пристрою приладу інебажаність прив’язкиконструкції до конкретного типукорпусу. Щупи виготовлені зжорсткої сталевої або латунноїдроту діаметром 1 мм, кінцізлегка зігнуті і загострені.Відстань між щупами – 4 мм, цедозволяє, з урахуванням розмірівконтактних площадок на друкованійплаті, перевіряти конденсатори звідстанню між висновками від 2,5 до7,5 мм. Здаються незручності,пов’язані з орієнтацією положенняприладу щодо висновківконденсаторів, проходять черезкілька днів користування ним.

На фотографії показанийзовнішній вигляд авторського варіантупробника. В якості корпусувикористаний корпус дистанційногопроводового вимикача відтіфломагнітофона “ЛегендаП-405Т “.

При вимірахпроверяемое виріб має бутизнеструмлене, конденсатори, наяких можуть зберігатися небезпечнінапруги, – розряджені. Щупипробника потрібно притиснути доконтактним майданчикам плати, дояким припаяний перевірявсяконденсатор, і натиснути на кнопкувключення. Через перехіднихпроцесів короткочасноспалахують всі світлодіоди, післячого, по числу запаленихсвітлодіодів можна оцінитистан конденсатора. Такимчином, час включення пробникадля перевірки одного конденсаторане перевищує 1 с. Орієнтовно,для хороших конденсаторів ємністювід 22 мкФ і вище на робочінапруги до 100 В на 2-му діапазонівсі світлодіоди повинні згаснути.Конденсатори меншої ємності та набільшу робочу напругу маютьбільш високий ЕПС, тому можутьсвітитися 1 – 3 світлодіода.

Кнопка включення 1-годіапазону розташована поруч зкнопкою включення живлення. Принатисканні тільки кнопки включенняхарчування контролюється ЕПС вдіапазоні 1,2 – 7,5 Ом (в переважнійбільшості випадків достатньо),при натисканні обох кнопок – вдіапазоні 0,3 – 1,8 Ом (конденсатори ввідповідальних вузлах і щодовеликої ємності). Як показалапрактика, це набагато зручніше, ніжвикористовувати перемикачмеж з фіксованимстановищем.

Критерії оцінкипридатності оксиднихконденсаторів залежать відвиконуваних ними функцій у вузлахапарату, електричних режимів,умов роботи. Найбільшвідповідальні вузли: ланцюгуправління ключовим транзистором вджерелах живлення звисокочастотним перетворенням,фільтри в таких джерелах, у томучислі з живленням від трансформаторарядкової розгортки телевізорів імоніторів, фільтр в ланцюзі харчуваннярозкачки транзистора рядковоїрозгортки і т. п. Чим вище робочачастота і струми перезарядження, тимякісніше повинні бутивикористовувані конденсатори.

У вищевказаних ланцюгахслід використовувати конденсаториз температурним діапазоном до 105 ° С,мають значно менший ЕПС ібільш високу надійність припідвищеній температурі. Привідсутності під рукою такихелементів бажано оксидніконденсатори шунтуватикерамічними конденсаторамиємністю 0,33 – 1 мкФ. Іноді такіконденсатори встановлюєвиробник апарату. Вони можутьспотворити свідчення пробника врежимі вимірювання ЕПС (ємніснеопір конденсатора в 1 мкФна частоті 80 кГц – близько 2 Ом).

Трапляється, щодефектні конденсатори, післявипоювання їх з плати, припрозвонке приладом можуть бутивизначені як справні. Мабуть,це пов’язано з впливом високоїтемператури при демонтажі.Встановлювати такі конденсаториназад в пристрій немає сенсу -дефект рано чи пізно виникнезнову. Це ще один аргумент на користьперевірки конденсаторів без їхдемонтажу.

Прилад створювався як”Робоча конячка”, якимзручно користуватися практично вбудь-яких умовах, не має надмірностейі призначений не настільки длявимірювань, наскільки длявизначення за принципом придатний -непридатний. Тому в сумнівних іособливо відповідальних випадкахслід додатково перевіритиконденсатори доступними способамиабо замінити їх на свідомосправні.

Експлуатація 2-хваріантів пробника в умовахмайстерні з ремонту телевізорівпротягом 2 років показалаоптимальність їх метрологічнихпараметрів і вибраного типуіндикації. Різко підвищиласяпродуктивність придіагностиці, особливо в апаратах,відпрацювали понад 5 – 7 років,з’явилася можливість ранньоїдіагностики дефектів, пов’язаних зпоступовим погіршенням стануоксидних конденсаторів. Ресурсуелементів живлення пробника вистачаєна 6 – 10 місяців достатньоінтенсивної експлуатації.

У режимі контролюємності на щупах приладуприсутній сигнал звуковоїчастоти. Його можна використовувати дляпрозвонки акустичнихвипромінювачів або для перевіркипроходження сигналу в підсилювачахЗЧ.

Джерела

  1. Омельяненко А. Вимірювач ESRелектролітичнихконденсаторів. – Ремонтелектронної техніки, 2002, № 2,с.37.
  2. Чулков В. Прилад для перевірки ESRелектролітичнихконденсаторів. – Ремонтелектронної техніки, 2002, № 6,с.32.
  3. http://www.flippers.com/esrktmtr.html
  4. http://www.radioland.mrezha.ru/dopolnenia/capasit_02/capasit_02.htm
  5. Хафізів Р. Пробник оксиднихконденсаторів. – Радіо, 2003, № 10,с. 21.