Как определить неисправный электролитический конденсатор?
Наиболее частая причина поломки в радиоэлектронной аппаратуре - вышедшие из строя конденсаторы, и мультиметром далеко не всегда удается их идентифицировать.
Дело в том, что помимо емкости и рабочего напряжения, конденсаторы имеют ESR (или эквивалентное последовательное сопротивление) - один из самых важных параметров конденсаторов, характеризующий его активные потери в цепи переменного тока.
В норме ESR очень мало – от десятых долей ома до нескольких ом. Но когда конденсатор выходит из строя, оно возрастает, что может вызвать неправильную работу или неисправность остальных компонентов схемы.
Для измерения параметра ESR можно приобрести и готовый тестер, но я предлагаю вам собрать простой и надежный тестер ESR из доступных компонентов своими руками. Он отличается надежностью конструкции и возможностью измерений прямо на плате, без выпайки компонентов и риска повредить прибор.
На одном из форумов я нашел схему и решил повторить ее.
В процессе настройки произвел некоторые доработки – а именно – изменил намоточные данные трансформатора, убрал резистор 10кОм из цепи вторичной обмотки и оставил только подстроечный резистор на 10 кОм. Также в цепи базы транзистора заменил резистор 100кОм на подстроечный 10кОм. Сделал эти изменения по той причине, что с исходными номиналами схема не работала.
Трансформатор намотал на тороидальное кольцо, первичную обмотку 50 витков с отводом от центра, и вторичную 50 витков, намотал проводом 0,25мм, виток к витку. Вторичную заизолировал кусочком ткани и поверх нее намотал 6 витков провода 0,5мм для измерительной обмотки. Все обмотки мотал в одном направлении. Пропитал готовый трансформатор быстросохнущим лаком.
Стрелочный индикатор использовал тот, что был под рукой – от индикатора уровня записи от советского магнитофона, вы можете взять любой другой подходящий. Транзистор – BC547B, но вы можете поэкспериментировать и попробовать любой другой маломощный обратной проводимости.
Собрал конструкцию на макетной плате, купленной в магазине за 40 рублей.
Для корпуса взял старый советский футляр от линейки, вырезал из него детали нужного размера, выровнял края напильником, и склеил их между собой дихлорэтаном.
Гнезда для щупов я нашел у себя в запасах от старого осциллографа. Сами щупы сделал из медицинских игл – отрезал часть колпачка, сделал в нем отверстие для провода, надел на провод. Пластиковую часть иглы откусил таким образом, чтобы она заходила в колпачок. Саму иглу откусил кусачками до половины длины. Подпаял провод к основанию, вставил иглу в колпачок, и через отверстие залил внутрь клей B7000 для фиксации конструкции. Провод брал достаточно толстый многожильный, чтобы его сопротивление было минимальным. Разъемы взял от старой китайской термопары.
Слева в корпусе сделал отверстия для регулировки подстроечных резисторов. Справа поставил выключатель питания. Питается устройство от одной батарейки ААА, держатель для батарейки купил в радиомагазине за 25 рублей.
Давайте испытаем получившийся прибор в действии.
Включаем питание. При включении стрелка прибора отклоняется в крайнее левое положение – это следует понимать так – сопротивление на выводах прибора в данный момент максимально. При закорачивании щупов возвращается в крайнее правое – сопротивление минимально.
Теперь давайте возьмем два конденсатора одинаковой емкости – на 1 мкФ. Один современный, а другой – советский.
Берем современный, в синей изоляции. Прикладываем его контактами к щупам и видим, как стрелка отклоняется в крайнее правое положение – конденсатор имеет минимальное сопротивление переменному току, а значит, исправен и пригоден для использования.
Теперь возьмем старый советский конденсатор. Прикладываем его контактами к щупам и видим, что стрелка лишь немного отклоняется от своего исходного положения – этот конденсатор имеет большое сопротивление переменному току и скорее всего являлся причиной поломки устройства, в котором когда-то стоял. К сожалению, теперь его место только в мусорке.
Этим прибором можно проверять конденсаторы не только по отдельности, но и внутри схемы, так как сопротивление схемы в подавляющем большинстве случаев слишком велико, чтобы прибор мог на него реагировать, а переменное напряжение на выходе ESR-метра слишком низкое, чтобы транзисторы начали открываться. В случае же, если конденсатор не был разряжен, то разрядка произойдет об измерительную обмотку, а так как трансформатор отфильтрует постоянный ток, то и в схему прибора он не поступит.
Демонстрирую работу прибора на примере двух найденных у себя в закромах плат – все конденсаторы на них оказались исправными. Но на днях доводилось ремонтировать ЭЛТ-телевизор, и данный ESR-метр помог очень быстро выявить неисправность. В течение получаса были заменены пара высохших электролитов, телевизор теперь снова в строю и радует родителей.
Комментарии (35)
0xC0CAC01A
01.03.2022 00:27+2Эх, вот если бы ещё выпаивать конденсаторы для проверки не надо было...
shushu
01.03.2022 00:49+2Он отличается надежностью конструкции и возможностью измерений прямо на плате, без выпайки компонентов и риска повредить прибор.
0xC0CAC01A
01.03.2022 00:59Чёрт... я слишком быстро читал статью... Но тогда я не понимаю, почему это всегда работает, какая бы не была схема вокруг конденсатора?
engine9
01.03.2022 01:54Если не ошибаюсь, проверка идёт уровнем напряжения ниже чем необходимое для прямого смещения и открытия p-n переходов.
0xC0CAC01A
01.03.2022 02:46+1А если там, например, впараллель другой конденсатор или катушка?
Javian
01.03.2022 08:12+1Слабо представляю ситуацию, когда параллельно электролиту будет катушка.
S-trace
01.03.2022 08:15+1Разделительный фильтр для пульсирующего напряжения на переменную и постоянную составляющие?
sim2q
01.03.2022 15:03+2Разделительный фильтр для пульсирующего напряжения на переменную и постоянную составляющие?
входные/выходные цепи будут иметь большое сопротивление даже если там переходы, т.к. напряжение низкое. Работу схемы плотно обсудили на пикабу куда изначально автор выложил статью
Goron_Dekar
01.03.2022 08:44+1Реле со снаббером
nixtonixto
01.03.2022 09:10+3У катушки реле сопротивление минимум в 100 раз больше ESR плохого конденсатора, стрелка от такого даже не дёрнется. Да и индуктивность слишком большая.
beerware
02.03.2022 07:47Другой конденсатор - вполне вероятно, керамический для компенсации паразитной индуктивности электролита
axe_chita
01.03.2022 06:07+1Отличная статья, всё по теме и без растеканий по древу.
rexen
01.03.2022 21:35+1Наоборот - статья слишком куцая и написана на от**ись, если честно. Не уровень Хабра.
Я даже коменты читать не начал, а понял, что будут вопросы про разряд в прибор высоковольтного конденсатора, про применимость с шунтирующей керамикой впараллель, про уровень открытия P-N-переходов, про принцип работы... Мне даже пришлось возвращаться к фотке прибора, чтобы понять где там у него "право" и "лево".
Мог бы хоть докинуть полезной инфы из обсуждений первопоста (ссылка на пикабу выше).
Shtucer
01.03.2022 06:42+4Есть в ютубиях такой Дмитрий Коржевский. Олдскул-телемастер. Вот какой у него прибор для измерения ёмкости без выпаивания деталей. Схема прилагается.
https://youtu.be/Sq-TxHIevbQ?t=275
Gumrak
01.03.2022 06:57+1Вы точно собирали эту конструкцию? Без нагрузки, на холостом ходу, стрелка прибора должна отклониться максимально вправо, а не как у Вас в тексте "в крайне левое положение". И заодно объясните, что делает второй подстроечник 10 кОм.
rrrav
01.03.2022 08:35+4Подстроечный резистор в цепи базы - плохое решение - если вывести его в 0, транзистор может пробиться даже при таком низком питании (из-за обратного выброса), надо добавить последовательно резистор ~1КОм.
rrrav
01.03.2022 09:02а переменное напряжение на выходе ESR-метра слишком низкое
Это верно только при низком сопротивлении подстроечного резистора в цепи миллиамперметра.
Mudin
01.03.2022 10:33-2Да. Всё должно хорошо кончиться. Санкции. Запрет импорта электронных комплектующих. Настала эпоха аналоговой схемотехники. Скоро будет эпоха водяных компьютеров... Действия правительства поддерживаем и одобряем!
hahenty
01.03.2022 11:09Водяной компьютер на ветряных насосах, а программировать будем струями, ручьями журча.
slavius
01.03.2022 11:48+2В блоках питания и на материнках частая проблема с конденсаторами. Хороший приборчик.
zatim
01.03.2022 13:13+2Как правило, эта проблема видна визуально - конденсатор вспучивается. Ни разу не сталкивался с ситуацией, когда просто повышенное ESR как то сказывалось на работе схемы. Чаще всего когда конденсатор вспучен, емкость его почти ноль, ESR в бесконечности, только тогда начинает как то сказываться на работоспособности. В этом смысле прибор бесполезен, неисправность видно глазами. В случае с советскими конденсаторами другой подход - тотальная замена на новые без разбора. Прибор опять таки бесполезен.
Demonter
01.03.2022 13:30+4Неоднократно сталкивался с тем, что внешне конденсаторы в порядке, какая-то емкость есть, но прибор показывает повышенный ESR, в районе нескольких Ом. После замены этих кондеров схема начинает функционировать. Повышение ESR в цепях шунтирования питания - такое себе.
По советским - тоже не всегда плохие изделия. Попадаются даже абовянские кондеры, которые до сих пор не потеряли в характеристиках.
В свое время проводил такой некорректный "эксперимент" - выдернул один кондер из алюминиевого стаканчика, подогрел его на паяльнике, и оставил на несколько дней. Емкость после отлёжки просела максимум процентов на двадцать, но вот ESR вырос ом до десяти.
Еще момент - после прогрева паяльником на плате конденсаторы могут на какое-то время восстановить свои параметры, так что измерять их характеристики желательно до попыток пропаять ноги, ну и обратное верно - после пропайки ног на какое-то время могут пропасть симптомы неисправности.
Demonter
01.03.2022 12:49+3Собирал лет пятнадцать назад ESR-метр по схеме Rottor'a. К сожалению, сейчас нет возможности сфотографировать. Позволяет проверять конденсаторы без выпаивания их из схемы. Собрал на тяп-ляп для проверки идеи на работоспособность, в итоге в таком виде этот прибор существует до сих пор. Починил с его помощью какое-то невообразимое количество техники. Плюс коллеги подтянулись и штук десять этих показометров себе и друзьям собрали. Они, правда, уже на 555ла3 собирали, работает адекватно, но кушает сильно меньше. Из нюансов - провода использовали "акустические" толстые , туда впаивали швейные иголки, оксидную пленку или лак на плате протыкают успешно. Показометр градуировали резисторами низкого сопротивления. Сердечник транса - первое попавшееся кольцо из 2000 феррита.
Hidden text
Demonter
01.03.2022 22:56Пара фоточек страшного прибора
Эта схема Rottor'a еще и с возможностью проверки намоточных изделий на межвитковое КЗ. Но этим дополнительным функционалом не пользовался ни разу, и даже переключатель для него со временем удалил.
Внутри коробки всё собрано навесным монтажом. Для питания лежит щелочная крона и советская кренка на 5 вольт. Кроны хватало на год-два активного использования.
Если кто-то странный решит повторить, то скажу про нюансы - первая обмотка у меня и коллег выходила в районе 17 витков вроде бы. Диод использовал какой-то германиевый а-ля Д310, с падением на переходе в районе 300 мВ. Это важно, иначе не получится отстроить работу прибора при работе внутри схемы с кремниевыми полупроводниками. Можно наверное какой-нибудь шоттки использовать. Шкала логарифмическая, размечалась карандашом на резисторах начиная с 0.1, и потом с шагом в 1 Ом до восьми. Для овладения прибором достаточно сесть на полчасика и попрозванивать кучку кондеров разных номиналов. Вопросов не останется, всё очень интуитивно.
K36
01.03.2022 16:05Транзистор – BC547B, но вы можете поэкспериментировать и попробовать любой другой маломощный обратной проводимости.
Прямой проводимости.
Demonter
01.03.2022 16:25+4Он же npn, соответственно в тексте верно, обратной проводимости. Другой вопрос, что эту терминологию в этом веке уже не применяют.
VPK-UA
01.03.2022 17:29-1"В течение получаса были заменены пара высохших электролитов, телевизор теперь снова в строю и радует родителей."
А купить родителям новый led телевизор слабо, жаба задавит ?
MarksMan09
01.03.2022 20:13+9Однажды журналист спросил у пожилой пары, прожившей вместе более 60 лет:
— Как вам удалось сохранить свою семью и прожить вместе столько лет?
Женщина ответила:
— Мы родились в то время, когда если что-то ломалось, это чинили, а не выбрасывали.
VT100
01.03.2022 23:46+1Пикабу не читал. Подумал, что в результате должны смешаться ESR и ёмкость. Симулятор показывает, что при малых ESR (которые особенно интересны в цепях питания) они действительно смешиваются — см. результаты 1, 2, 6, 7, 11, 12 (0,1 и 0,33 Ом при 10, 100 и 100 мкФ).
Индуктивности и сопротивления обмоток — от балды, их соотношения — по указанным числам витков.
Напряжения на L4 — пропорциональны ESR.VT100
02.03.2022 21:49P.S.:
- Для повышения "не попугайности" при измерении низких ESR — можно поиграться с минимизацией активного сопротивления L4.
- Если брать "лежалый" конденсатор из дальней коробки, то желательно не забывать о расформовке. При ремонте "винтажных" аппаратов "винтажными конденсаторами из запасов" — я сначала ставлю их на полсуток-сутки под напряжение (с последовательным резистором на десяток кОм для удобного измерения тока утечки). Если ток превышает 10 мкА — в мусор. Если 2..5 мкА — в развязки по питанию. Если меньше — в межкаскадные, развязки AC/DC и коррекцию АЧХ. И, только после формовки, — измеряю ёмкость и ESR.
Borjomy
04.03.2022 00:25А если измерительную головку убрать (заменив шунтом, конденсатор становится бесполезен), и вместо диода поставить светодиод? Яркость свечения будет эквивалентна силе тока. Но конструкция сильно проще.
Samid777
В свое время в полевых условиях нужно было найти конденсатор с плохим esr. Инструмента минимум. Нашел просто. Взял генератор П-321. Соединил выход генератора с входом указателя уровня, частоту генерации установил несколько десятков килогерц. Далее замыкаем линию от генератора на конденсатор. Он просаживает сигнал от генератора очень сильно, что мы видим на указателе уровня. Чем меньше уровень, тем лучше конденсатор. Несколько резисторов с малым сопротивлением у меня были, потому сравнивая можно было узнать и реальное сопротивление, а не просто сравнить один конденсатор с другим.
nafikovr
Нормальный такой минимум инструмента )