|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ Sonda kondensatorów tlenkowych. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Technologia pomiarowa Podczas naprawy nowoczesnych urządzeń gospodarstwa domowego jednym z najtrudniejszych procesów defektologicznych jest określenie stanu zdrowia kondensatorów. I „starzeją się” znacznie szybciej niż inne pierwiastki promieniotwórcze. Artykuł poświęcony jest problemowi szybkiej i niezawodnej identyfikacji wadliwego elementu podczas naprawy. Niezawodność elementów półprzewodnikowych we współczesnym sprzęcie wzrosła na tyle, że kondensatory elektrolityczne tlenkowe zajęły pierwsze miejsce pod względem liczby defektów [1]. Wynika to z obecności w nich elektrolitu. Narażenie na podwyższoną temperaturę, rozpraszanie strat mocy w kondensatorze, rozszczelnienie uszczelnień obudowy prowadzi do wysychania elektrolitu. Idealny kondensator pracujący w obwodzie prądu przemiennego ma tylko rezystancję bierną (pojemnościową). Rzeczywisty kondensator, w przypadku rozważanym poniżej, można przedstawić jako idealny kondensator i rezystor połączony z nim szeregowo. Rezystor ten nazywany jest równoważną rezystancją szeregową kondensatora (dalej określaną jako ESR, w literaturze angielskiej można znaleźć podobne określenie ze skrótem ESR - Equivalent Series Resistance). Na początkowym etapie występowania defektów kondensatorów tlenkowych ESR kondensatora jest przeszacowany. Z tego powodu zwiększa się strata mocy, ogrzewając kondensator od wewnątrz. Ta moc jest wprost proporcjonalna do ESR kondensatora i kwadratu jego prądu ładowania. W przyszłości proces postępuje szybko, aż do całkowitej utraty pojemności przez kondensator. Pojawianie się defektów w produktach, w których zastosowano kondensatory tlenkowe, może mieć miejsce na różnych etapach tego procesu. Wszystko zależy od warunków pracy kondensatora, w tym jego trybów elektrycznych i cech samego urządzenia. Trudność w diagnozowaniu takich defektów polega na tym, że pomiary pojemności za pomocą konwencjonalnych przyrządów w większości przypadków nie dają wyników, ponieważ pojemność mieści się w normalnym zakresie lub jest tylko nieznacznie niedoszacowana. Szczególnie wymagające pod względem jakości kondensatorów tlenkowych są zasilacze z przetwornicami wysokiej częstotliwości, w których takie kondensatory są stosowane jako filtry oraz w obwodach przełączania elementów mocy przy częstotliwościach do 100 kHz. Możliwość pomiaru ESR umożliwiłaby zarówno identyfikację uszkodzonych kondensatorów (poza zwarciami i wyciekami), jak i wczesną diagnozę defektów urządzeń, które jeszcze się nie ujawniły. Aby to zrobić, możesz zmierzyć jego złożoną rezystancję przy wystarczająco wysokiej częstotliwości, przy której pojemność jest znacznie niższa niż dopuszczalna ESR. Na przykład przy częstotliwości 100 kHz kondensator 10 uF ma pojemność około 0,16 oma, co już jest dość małą wartością. Jeśli sygnał o takiej częstotliwości zostanie przyłożony przez rezystor nastawczy prądu do kontrolowanego kondensatora, napięcie na tym ostatnim będzie proporcjonalne do modułu jego złożonej rezystancji. Źródłem sygnału może być dowolny odpowiedni generator, a kształt sygnału nie odgrywa specjalnej roli, a impedancja wyjściowa generatora może służyć jako rezystor. Do pomiaru napięcia na kondensatorze można użyć oscyloskopu lub miliwoltomierza prądu przemiennego. Tak więc, przy poziomie sygnału wyjściowego generatora 0,6 V, rezystorze 600 Ohm na kondensatorze o ESR równym 1 Ohm, zmierzone napięcie wyniesie około 1 mV, a przy rezystancji rezystora 50 Ohm - 12 mV. Praktyka diagnozowania uszkodzeń kondensatorów tlenkowych poprzez pomiar ESR wykazała, że w zdecydowanej większości przypadków w uszkodzonych kondensatorach o pojemności od 10 do 100 μF znacznie przekracza ona 1 Ohm. Kryterium to nie jest ścisłe i zależy od kilku czynników. Ogólnie przyjmuje się, że dobre kondensatory mają ESR w zakresie 0,3...6 Ohm, w zależności od pojemności i napięcia roboczego [2]. Dokładność pomiaru w celu określenia uszkodzonych kondensatorów nie odgrywa szczególnej roli. Błąd do 1,5 ... 2 razy można uznać za całkiem akceptowalny. Dane te posłużyły do opracowania opisanego poniżej urządzenia. Ponadto bardzo ważna jest możliwość pomiaru bez wyjmowania kondensatorów z urządzenia. W tym celu konieczne jest, aby kontrolowany kondensator nie był bocznikowany przez elementy o rezystancji zbliżonej do zmierzonych wartości ESR, co ma miejsce w większości przypadków. Urządzenia półprzewodnikowe nie wpływają na wyniki pomiarów, ponieważ napięcie pomiarowe na kondensatorze to jednostki i dziesiątki miliwoltów. Pożądane jest również ograniczenie maksymalnego napięcia na sondach urządzenia do 1...2 V i płynącego przez nie prądu do 3...5 mA, aby nie wyłączać innych elementów urządzenia. Jeśli chodzi o konstrukcję urządzenia, to oczywiście powinno ono być samozasilające i mieć niewielkie rozmiary. Niepożądane jest podłączanie przewodów i zacisków do podłączenia do testowanych kondensatorów. Podczas pracy z nimi obie ręce są zajęte, potrzebne jest miejsce do postawienia samego urządzenia i trzeba ciągle patrzeć od punktów pomiarowych do wskaźnika urządzenia. Wymagania te spełnia mała sonda z zaostrzonymi sondami. Główne cechy techniczne
Dodatkowo sondą można posłużyć się do oceny pojemności kondensatorów elektrolitycznych - w wersji autorskiej od 15 do 90 mikrofaradów. Schemat ideowy sondy pokazano na ryc. jeden.
Na elemencie DD1.1 cyfrowego mikroukładu wykonany jest generator impulsów prostokątnych (elementy nastawcze częstotliwości R2, C2). Wyjścia pozostałych elementów są łączone w celu zwiększenia obciążalności. Rezystory R3, R4 i rezystancja wewnętrzna elementów ustawiają prąd przez badany kondensator Cx, z którego sygnał o poziomie proporcjonalnym do ESR kontrolowanego kondensatora jest podawany na wejście przedwzmacniacza na tranzystorze VT1. Dioda Zenera VD1 ogranicza impulsy napięcia, gdy sondy urządzenia są podłączone do nierozładowanych kondensatorów. Napięcia szczątkowe na nich nie większe niż 25 ... 50 V nie są niebezpieczne dla urządzenia. Układ DA1 ma pięciostopniowy wskaźnik poziomu LED, taki układ jest używany w niektórych magnetowidach. Mikroukład zawiera wzmacniacz sygnału wejściowego, detektor liniowy, komparatory ze stabilizatorami prądu na wyjściach. Stosunki poziomów sygnałów wejściowych, przy których włącza się kolejny komparator, odpowiadają -10; -5; 0; 3; 6dB. Tym samym cały zakres wyświetlania obejmuje 16 dB. Aby zapalić wszystkie diody LED, na wejście układu DA1 (pin 8) należy podać sygnał o poziomie około 170 mV. Obwód RC podłączony do pinu 7 określa stałą czasową swojego detektora. Rezystor R12 ogranicza prąd pobierany przez diody LED. Kryteria wyboru jego wartości: z jednej strony wymagana jasność diod LED, a z drugiej prąd pobierany ze źródła zasilania. Elementy R6, C6 i R11, C7 są filtrami w obwodach mocy odpowiednich węzłów. Eksperymentalnie określono możliwość wykorzystania chipa przy częstotliwościach do 100 kHz. Minimalna wartość paszportowa napięcia zasilania mikroukładu wynosi 3,5 V, jednak sprawdzenie kilku kopii wykazało ich działanie do napięcia 2,7 V, przy dalszym spadku diody LED przestają świecić. Urządzenie wskazuje kontrolowaną wartość EPS zgodnie z zasadą: im mniejsza rezystancja, tym mniejsza liczba świecących diod. Gdy styki przełącznika SA1 są zamknięte, kondensator C2 jest również połączony równolegle z kondensatorem C1. W takim przypadku częstotliwość generatora zostanie zmniejszona do około 1200 Hz, więc poziom sygnału na zaciskach badanego kondensatora będzie zależał głównie od jego pojemności. Im większa pojemność, tym mniejsza liczba świecących diod LED. W urządzeniu zastosowano rezystory chipowe i kondensatory, ale można zastosować inne małe rozmiary. Kondensatory C3-C5, C8, C10 - importowana ceramika o małych rozmiarach. Ich pojemność nie jest krytyczna. Diody LED VD2-VD6 są mikropochłaniające, świecą dość jasno już przy prądzie 0,5 ... 1 mA. Możesz użyć innych czerwonych diod LED, które spełniają określone wymagania, na przykład KIPD-05A. Łącznik SA1 - przesuwny małogabarytowy, SB1 - przyciskany, bez mocowania w pozycji wciśniętej. Tranzystor VT1 można zastąpić KT315, KT3102 (z dowolnymi indeksami literowymi) o współczynniku przenoszenia prądu większym niż 100. Sonda jest zasilana dwoma elementami alkalicznymi LR44 (357, G13) o wymiarach 11,6 x 5,4 mm. Częstotliwość robocza generatora jest kontrolowana przez rezystor R3. Powinien mieścić się w zakresie 60 ... 80 kHz. W razie potrzeby instaluje się go wybierając elementy R2 lub C2. Napięcie na kolektorze tranzystora VT1 powinno mieścić się w zakresie 1,0 ... 1,7 V, ustawia się je wybierając rezystor R8. Kalibrację sondy przeprowadza się poprzez podłączenie do sond rezystorów nieindukcyjnych (niedrutowych) w trybie pomiaru ESR i wybranie rezystora R3. Wymagany zakres regulacji pojemności w pozycji zamkniętej styków przełącznika SA1 ustawia się wybierając kondensator C1, podłączając kondensatory o znanej pojemności do sond.
Wygląd sondy pokazano na ryc. 2.
Sondy wykonane są z twardego drutu stalowego o średnicy 1 mm, końce są lekko zakrzywione i spiczaste. Odległość między sondami wynosi 4 mm, co pozwala, biorąc pod uwagę wymiary pól kontaktowych na płytce drukowanej, sprawdzić kondensatory z odległością między przewodami od 2,5 do 7,5 mm. Pozorne niedogodności związane z orientacją położenia urządzenia względem wyprowadzeń kondensatorów znikają po kilku dniach użytkowania. Podczas pomiarów badany wyrób musi być pozbawiony napięcia, kondensatory, na których mogą się gromadzić niebezpieczne napięcia, muszą być rozładowane. Sondy sondy należy docisnąć do styków płytki, do której przylutowany jest badany kondensator oraz nacisnąć przycisk zasilania. Ze względu na stany przejściowe wszystkie diody LED migają przez krótki czas, po czym stan kondensatora można oszacować na podstawie liczby zapalonych diod LED. Zatem czas włączenia sondy do testowania jednego kondensatora nie przekracza 1 s. W przypadku dobrych kondensatorów o pojemności 10 uF i większej dla napięć roboczych do 100 V wszystkie diody powinny zgasnąć. Kondensatory o mniejszej pojemności i dla wyższego napięcia roboczego mają wyższy ESR, więc mogą świecić 1-2 diody. Kryteria oceny przydatności kondensatorów tlenkowych zależą od funkcji, jakie pełnią w jednostkach aparatu, trybów elektrycznych i warunków pracy. Najbardziej krytyczne węzły: kluczowy tranzystorowy obwód sterujący w zasilaczach z przetwarzaniem wysokich częstotliwości, filtry w takich źródłach, w tym zasilanych przez poziome transformatory skanujące telewizorów i monitorów, filtr w obwodzie zasilającym „nagromadzenia” tranzystor skanowania poziomego itp. Im wyższa częstotliwość robocza i prądy ładowania, tym lepsze powinny być zastosowane kondensatory. W powyższych układach należy stosować kondensatory o zakresie temperatur do 105°C, które charakteryzują się znacznie niższym ESR i wyższą niezawodnością w podwyższonych temperaturach. W przypadku braku takich elementów pożądane jest bocznikowanie kondensatorów tlenkowych kondensatorami ceramicznymi o pojemności 0,33-1 μF. Czasami takie kondensatory są instalowane przez producenta urządzenia. Mogą zniekształcać odczyty sondy w trybie pomiaru ESR (pojemność kondensatora wynosi 1 μF przy częstotliwości 80 kHz - około 2 omów). Zdarza się, że uszkodzone kondensatory, po wylutowaniu ich z płytki, mogą zostać zidentyfikowane przez urządzenie jako sprawne podczas wybierania numeru. Najwyraźniej jest to spowodowane działaniem wysokiej temperatury podczas demontażu. Nie ma sensu ponownie instalować takich kondensatorów w urządzeniu - usterka prędzej czy później pojawi się ponownie. To kolejny argument przemawiający za testowaniem kondensatorów bez ich demontażu. Urządzenie zostało stworzone jako „koń pociągowy”, wygodny w użytkowaniu w niemal każdych warunkach, pozbawiony udziwnień i przeznaczony nie tyle do pomiarów, co do określania według zasady „dobry – zły”. Dlatego w przypadkach wątpliwych, a szczególnie krytycznych, konieczne jest dodatkowe sprawdzenie kondensatorów dostępnymi metodami lub wymiana na znane dobre. Eksploatacja sondy w warsztacie RTV przez okres 6 miesięcy wykazała optymalność jej parametrów metrologicznych oraz wybranego rodzaju wskazań. Wydajność w diagnostyce gwałtownie wzrosła, szczególnie w urządzeniach, które pracowały dłużej niż 5-7 lat, możliwe stało się wczesne diagnozowanie usterek związanych ze stopniowym pogarszaniem się stanu kondensatorów tlenkowych. W tym okresie nie trzeba było wymieniać baterii sondy. Zakres kontrolowanych wartości ESR sondy można rozszerzyć w kierunku niższych rezystancji poprzez zwiększenie prądu płynącego przez badany kondensator. Aby to zrobić, musisz wymienić układ DD1 na KR1554TLZ, który zwiększy prąd wyjściowy generatora poprzez zmniejszenie rezystancji rezystora R3. Wystarczy użyć tylko jednego elementu mikroukładu w generatorze, podłączając jego wyjście po lewej stronie, zgodnie ze schematem, wyjściem rezystora R3. Wejścia nieużywanych elementów (piny 4, 5, 9, 10, 12, 13) połączyć wspólnym przewodem. Prąd pobierany przez urządzenie wzrośnie. W ten sposób można obniżyć dolną granicę regulacji EPS do 0,5...1 Ohm. Aby pokryć zalecany zakres wartości ESR, trzeba będzie wprowadzić wyłącznik krańcowy wykorzystujący dwa przełączalne rezystory zamiast jednego rezystora R3. Możesz dodać kolejny zakres pomiaru pojemności, używając przełącznika trójpozycyjnego SA1 i dodając kolejny kondensator podobny do C1. Zalecane zakresy: 7...40 i 40...220 uF (częstotliwość generatora - około 2400 i 550 Hz). W trybie pomiaru pojemności na sondach urządzenia obecny jest sygnał o częstotliwości audio. Może służyć do testowania przetworników akustycznych lub sprawdzania przepływu sygnału we wzmacniaczach 3H. literatura
Autor: R. Khafizov, Sarapul, Udmurtia
Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach
02.05.2024 Zaawansowany mikroskop na podczerwień
02.05.2024 Pułapka powietrzna na owady
01.05.2024
▪ Ruszyła Hywind Tampen, największa na świecie pływająca farma wiatrowa ▪ Niebezpieczeństwo zbyt długiego snu
▪ sekcja serwisu Biografie wielkich naukowców. Wybór artykułu ▪ artykuł Miasto, obszary wysokiego ryzyka. Środki bezpieczeństwa. Podstawy bezpiecznego życia ▪ artykuł Co to jest lubok? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Storekeeper. Standardowe instrukcje dotyczące ochrony pracy ▪ artykuł Prosta lampa LED do lądowania. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki ▪ artykuł Udoskonalenia radiostacji ALAN-100+. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony