|
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 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 złożoną rezystancję kondensatora 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 wad kondensatorów tlenkowo-elektrolitycznych poprzez pomiar ESR wykazała, że w zdecydowanej większości przypadków w uszkodzonych kondensatorach o pojemności od 10 do 100 μF znacznie przekracza 1 Ohm. Kryterium to nie jest ścisłe i zależy od kilku czynników. Ogólnie przyjmuje się, że dobre kondensatory o pojemności od 10 do 100 μF 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 5...10 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 około 15 do 300 mikrofaradów (2 zakresy). Schemat ideowy sondy pokazano na ryc. jeden.
Na elemencie DD1.1 wykonany jest generator impulsów prostokątnych (elementy nastawcze częstotliwości R2, C2). Rezystor R3 ustawia prąd przez testowany 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 odtwarzaczach wideo. Mikroukład obejmuje: 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 R10 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. 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. Ta właściwość służy do monitorowania stanu baterii sondy. 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 1800 Hz, więc poziom sygnału na zaciskach badanego kondensatora będzie zależał głównie od jego pojemności. Im większa pojemność, tym mniejsza liczba świecących diod LED. Należy zauważyć, że w tym trybie ESR kondensatora wpływa również na odczyty sondy, więc zakres kontroli pojemności różni się od obliczonego. Sonda wykorzystuje rezystory chipowe i kondensatory, ale można użyć innych małych rozmiarów. Kondensatory C3 - C6, C8 - małogabarytowa ceramika importowana. Ich pojemność nie jest krytyczna. Diody LED VD2 - VD6 - mikropochłaniające, świecą dość jasno nawet przy prądzie 0,5 ... 1 mA. Możesz użyć innych czerwonych diod LED, które spełniają określone wymagania, na przykład KIPD-05A. Łącznik SA1 - małogabarytowy przesuwny, SB1 i SB2 - przycisk membranowy, 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 na wyjściu DD1.2. Powinien mieścić się w zakresie 60...80 kHz. W razie potrzeby instaluje się go wybierając elementy R2 lub C2. Nie eliminuj ani nie zmniejszaj rezystancji rezystora R1. W przeciwnym razie podczas manipulowania sondą możliwe jest przyciągnięcie elementu DD1.1 z niezdefiniowanym poziomem wyjściowym. Napięcie na kolektorze tranzystora VT1 powinno mieścić się w zakresie 1 ... 2 V, ustawia się je wybierając rezystor R5. Generator sondy (zaznaczony na ryc. 1 kropkowaną ramką) można wykonać według schematu pokazanego na ryc. 2. 1211. Układ KR1EU1554 zastosowany w tym generatorze jest mniejszy niż układ KR3TLXNUMX.
Kalibrację sondy przeprowadza się poprzez podłączenie do sond rezystorów nieindukcyjnych (nieprzewodowych) w trybie pomiaru ESR w zakresie „1,2 – 7,5 Ohm” (naciśnięcie przycisku SB1) i wybranie rezystora R3. Odczyty w zakresie „0,3 - 1,8 omów” są korygowane poprzez wybranie rezystora R7 przy jednoczesnym naciśnięciu przycisku SB1. Wymagany zakres regulacji pojemności w pozycji zamkniętej styków przełącznika SA1 ustawia się wybierając kondensator C1, podłączając kondensatory o znanej pojemności do sond.
Na zdjęciu wygląd autorskiej wersji sondy. Jako obudowę wykorzystano korpus zdalnego przełącznika przewodowego z tyflomagnetofonu „Legend P-405T”.
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 nieustalone wszystkie diody migają przez krótki czas, po czym na podstawie liczby zapalonych diod można ocenić stan kondensatora. Zatem czas włączenia sondy do testowania jednego kondensatora nie przekracza 1 s. W przybliżeniu, dla dobrych kondensatorów o pojemności 22 uF i większej dla napięć roboczych do 100 V w 2. zakresie, wszystkie diody LED powinny zgasnąć. Kondensatory o mniejszej pojemności i dla wyższego napięcia pracy mają wyższy ESR, więc może zaświecić się 1 - 3 diody. Przycisk zasilania pierwszego zakresu znajduje się obok przycisku zasilania. Gdy wciśnięty jest tylko przycisk zasilania, EPS sterowany jest w zakresie 1 - 1,2 Ohm (w większości przypadków to wystarczy), gdy wciśnięte są oba przyciski, w zakresie 7,5 - 0,3 Ohm (kondensatory w węzłach krytycznych i stosunkowo duża pojemność). Doświadczenie pokazuje, że jest to o wiele wygodniejsze niż stosowanie stałego wyłącznika krańcowego.
Kryteria oceny przydatności kondensatorów tlenkowych zależą od funkcji, jakie pełnią w jednostkach aparatu, trybów elektrycznych i warunków pracy. Najbardziej krytyczne węzły to: kluczowy obwód sterujący tranzystora w zasilaczach z przetwarzaniem wysokiej częstotliwości, filtry w takich źródłach, w tym zasilanych z transformatora poziomego telewizorów i monitorów, filtr w obwodzie zasilającym tranzystora poziomego itp. Im wyższa częstotliwość pracy 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 powstało jako „koń pociągowy”, wygodny w użytkowaniu w niemal każdych warunkach, pozbawiony jakichkolwiek udziwnień i przeznaczony nie tyle do pomiarów, co do określania w myśl zasady fit – unfit. Dlatego w przypadkach wątpliwych, a szczególnie krytycznych, konieczne jest dodatkowe sprawdzenie kondensatorów dostępnymi metodami lub wymiana na znane dobre. Eksploatacja 2 wariantów sondy w warsztacie RTV przez okres 2 lat wykazała optymalność ich parametrów metrologicznych oraz wybranego rodzaju wskazań. Wydajność w diagnostyce gwałtownie wzrosła, zwłaszcza w urządzeniach, które pracowały dłużej niż 5 - 7 lat, możliwe stało się wczesne diagnozowanie usterek, związanych ze stopniowym pogarszaniem się stanu kondensatorów tlenkowych. Żywotność baterii sondy wystarcza na 6 - 10 miesięcy dość intensywnego użytkowania. W trybie sterowania pojemnością na sondach urządzenia obecny jest sygnał częstotliwości audio. Może służyć do testowania emiterów akustycznych lub sprawdzania przepływu sygnału we wzmacniaczach AF. literatura
Autor: R. Khafizov, elec@udm.net; Publikacja: cxem.net
Maszyna do przerzedzania kwiatów w ogrodach
02.05.2024 Zaawansowany mikroskop na podczerwień
02.05.2024 Pułapka powietrzna na owady
01.05.2024
▪ Karty pamięci Kingston SDHC/SDXC UHS-I Speed Class 3 (U3) ▪ Wykrywacze materiałów wybuchowych złota ▪ Maszyny do sortowania odpadów
▪ sekcja serwisu Zasilacze. Wybór artykułu ▪ artykuł Finanse, obieg pieniądza i kredyt. Kołyska ▪ artykuł Czym jest UEFA? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Łódź płaskodenna. Wskazówki turystyczne ▪ artykuł Zdalny włącznik urządzeń elektrycznych. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Komentarze do artykułu: Valentine Urządzenia półprzewodnikowe nie wpływają na wyniki pomiarów, ponieważ napięcie pomiarowe na kondensatorze wynosi jednostki i dziesiątki miliwoltów. Pożądane jest również ograniczenie maksymalnego napięcia na sondach urządzenia do 1...2 V i prądu płynącego przez nie do 5...10 mA, aby nie wyłączać innych elementów urządzenia. To cytat z tekstu. Nie rozumiem, o czym myślał autor?
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