В настоящее время всё большее число бытовых и промышленных приборов оснащаются импульсными источниками питания, надёжная и долговечная работа которых напрямую связана с качеством применяемых электролитических конденсаторов, главным показателем которых является эквивалентное последовательное сопротивление. Предлагаемое устройство позволит с большой точностью определить значение ЭПС конденсатора, что поможет не только ускорить ремонт радиоаппаратуры, но и выбрать конденсаторы с подходящими параметрами для самодельных конструкций.

Измеритель представляет собой приставку к вольтметру. Измеряемое сопротивление в 0,001 Ом преобразуется на выходе устройства в напряжение 0,1 мВ. Ёмкость проверяемого конденсатора – от 10 мкф, при меньших значениях ёмкости ухудшается точность измерения. Максимальное измеряемое значение ЭПС – 10 Ом. Ниже изображена схема измерителя.

Процессом измерения управляет счётчик-дешифратор DD1. На таймере DA2 собран генератор, номиналы элементов которого R3, R4, C2 рассчитаны таким образом, чтобы на выходах «0»…«9» DD1 формировались импульсы (такты) длительностью около 10 мкс. Полный цикл измерения составляет 100 мкс и изображён на рисунке ниже. (На осциллограмме представлен процесс измерения ЭПС конденсатора ёмкостью в 22 мкф, для наглядности последовательно с ним соединён резистор 1 Ом. Развёртка 10 мкс, 10 мВ, осциллограф С1-73.)

Выводы «9», «0», «1», «2», «3» DD1 объединены через диоды VD3, VD7, VD4, VD8, VD6 по схеме логического «или» и управляют работой ключа VT2…VT4. Ключ необходим для разряда проверяемого конденсатора. На четвёртом такте транзистор VT4 закрывается, и проверяемый конденсатор начинает заряжаться от источника стабильного тока 10 мА, который формирует стабилизатор DA7. Точное значение тока принципиального значения не имеет – его отклонение в пределах +-0,5 от 10 мА будет скомпенсировано при регулировке устройства. В момент отключения ключа происходит скачкообразное увеличение напряжения на конденсаторе (на графике – «ЭПС»), величина которого определяется как Rэпс*Iзар. После скачка, напряжение на конденсаторе плавно растёт, и к концу пятого такта достигает значения Ucap=(Iзар*t)/C+ Rэпс*Iзар, где t- время заряда конденсатора (20 мкс), С – его ёмкость. На пятом такте ключ DA5.2 открывается высоким логическим уровнем, поступаемого с выв. 1 DD1, и напряжение на исследуемом конденсаторе, равное Rэпс*Iзар + (Iзар*t)/C, запоминается на конденсаторе С11. Следующие 3 такта, поступающие с выв. 5,6,9 DD1 через диоды VD10, VD5, VD9 на ключ VT1 отключают источник стабильного тока. В этот момент времени напряжение на проверяемом конденсаторе соответствует значению Ucap=(Iзар*t)/C. Седьмой такт DD1 открывает ключ DA5.1, сохраняя это значение на конденсаторе С10. На ОУ DA4, DA6 собран дифференциальный усилитель. Он вычитает напряжение, сохранённое на конденсаторе С10 из напряжения, сохранённого на конденсаторе С11, выделяя тем самым напряжение, падающее на ЭПС проверяемого конденсатора: (Rэпс*Iзар + (Iзар*t)/C) – (Iзар*t)/C = Rэпс*Iзар. Разность напряжений умножается дифференциальным усилителем на 10, и для значения зарядного тока 10 мА ЭПС проверяемого конденсатора будет определяться Rэпс = (Uэпс/0,01 А)*10, т.е. 0,1 мВ на выходе DA6 будет соответствовать сопротивлению в 0,001 Ом.

Отрицательное напряжение для питания ОУ DA4, DA6 формируют элементы DA1, DA3. Диоды VD11, VD12 ограничивают напряжение холостого хода на щупах, а также защищают измерительные цепи от предварительно заряженных конденсатор. Для компенсации конечного сопротивления проводов измерительных щупов применяется четырёхпроводная схема измерения.

На рисунках ниже приведены чертежи печатной платы («под утюг») и схемы расположения элементов на ней.

Регулировку устройства начинают с установки нулевого напряжения на выходе DA6 (выв.6) подстройкой сопротивления резистора R6 при закороченных измерительных щупах. Далее, к измерительным щупам устройства подключается эталонное сопротивление. Его значение может лежать в пределах от 10ти до 1го ома. Подстройкой резистором R9 необходимо добиться показаний, соответствующих эталонному сопротивлению. Например, вольтметр на пределе 200 мВ для сопротивления в 1 ом должен показывать значение 100,0 мВ. На этом настройка заканчивается. Фото собранного измерителя приведено ниже.

Применяемые ОУ DA4 AD823 и DA6 AD711 недёшевы – но такова плата за точность и стабильность измерений. Тем не менее, их можно заменить на более доступные TL072/082 и TL071/081 соответственно. Разумеется в ущерб точности измерения. Конденсаторы C1, C2, C10…C14 – плёночные

Напряжение при проверке исправных конденсаторах даже небольшой ёмкости и больших значений ЭПС существенно меньше падения напряжения на переходах полупроводников, что позволяет, в большинстве случаев проверять ёмкости не выпаивая их из плат.

Помимо измерения ЭПС конденсаторов устройство можно применять в качестве миллиомметра. В этом случае измеренное значение сопротивления в 0,001 также будет соответствовать напряжению на выходе 0,1 мВ.

P.S. Если добавить к измерителю ЭПС преобразователь напряжения и вольтметр, то в итоге получится автономное и компактное устройство, которое поможет, к примеру, выбрать электролитические конденсаторы непосредственно в магазине.

Эта возможность оказалась особенно актуальной при сравнении конденсаторов, выпаянных из материнских плат и источников питания ATX в сравнении с новыми, приобретёнными в магазине. ЭПС купленных конденсаторов (Jamicon, возможно подделка, но других в продаже не было) часто оказывался хуже проработавших на 10-20%…

Скачать печатную плату в формате Autocad

В последнее время в радиолюбительской и профессиональной литературе очень много внимания уделяется таким устройствам как электролитические конденсаторы. И не удивительно, ведь частоты и мощности растут «на глазах», и на эти конденсаторы ложится огромная ответственность за работоспособность как отдельных узлов, так и схемы в целом.

Хочу сразу предупредить, что большинство узлов и схемных решений было почерпнуто из форумов и журналов, поэтому я никакого авторства со своей стороны не заявляю, напротив, хочу помочь начинающим ремонтникам определиться в бесконечных схемах и вариациях измерителей и пробников. Все предоставленные здесь схемы были не однократно собраны и проверены в работе, и сделаны соответствующие выводы по работе той или иной конструкции.

Итак, первая схема, ставшая чуть ли не классикой для начинающих ESR Метростроителей «Манфред» - так ее любезно называют форумчане, по имени ее созидателя, Манфреда Луденса ludens.cl/Electron/esr/esr.html

Её повторили сотни, а может и тысячи радиолюбителей, и остались в основном довольны результатом. Основное его достоинство, это последовательная схема измерения, благодаря чему, минимальному ESR соответствует максимальное напряжение на шунтовом резисторе R6, что, в свою очередь полезно сказывается на работе диодов детектора.

Эту схему я сам не повторял, но пришел к аналогичной путем проб и ошибок. Из недостатков можно отметить «гуляние» нуля от температуры, и зависимость шкалы от параметров диодов и ОУ. Повышенное напряжение питания, требуемое для работы прибора. Чувствительность прибора можно легко повысить, уменьшив резисторы R5 и R6 до 1-2 ома и, соответственно увеличив усиление ОУ, возможно придется его заменить на 2 более скоростных.

Мой первый пробник ЕПС, исправно работающий по сегодняшний день.

Схемы не сохранилось, да ее и можно сказать и не было, собрал со всего миру по нитке, то что меня устраивало схемотехнически, правда, за основу была взята такая вот схема из журнала радио:

Были произведены следующие изменения:

1. Питание от литиевого аккумулятора мобильника
2. исключен стабилизатор, так как пределы рабочих напряжений Литиевого Аккумулятора довольно узкие
3. трансформаторы TV1 TV2 шунтированы резисторами 10 и 100 Ом, для уменьшения выбросов при измерении малых ескостей
4. Выход 561лн2 был буферизирован 2мя комплементарными транзисторами.

В общем получился такой вот девайс:

После сборки и калибровки данного девайса были тут-же отремонтированы 5 цифровых телефонных аппаратов «Мередиан», которые уже лет 6 лежали в коробке с надписью «безнадежные». Все в отделе начали делать себе аналогичные пробнички:).

Для большей универсализации, мною были добавлены дополнительный функции:

1. приемник инфрокрасного излучения, для визуальной и слуховой проверки пультов ДУ, (очень востребованная функция для ремонтов телеков)
2. подсветка места касания щупами конденсаторов
3. «вибрик» от мобилки, помогает локализовать плохие пайки и микрофонный эффект в деталях.

Видео проверки пульта

А недавно на форуме «radiokot.ru» господин Simurg выложил статью посвященную аналогичному прибору. В нем он применил низковольтное питание, мостовую схему измерения, что позволило измерять конденсаторы со сверхнизким уровнем ESR.

Его коллега RL55 взяв схему Simurg за основу, предельно упростил приборчик, по его заявлениям не ухудшив параметры. Его схема выглядит вот так:

Прибор ниже, мне пришлось собирать на скорую руку, как говорится «по нужде». Был в гостях у родственников,так там телевизор сломался, никто не мог его отремонтировать. Вернее ремонтировать удавалось, но не более чем на неделю, все время горел транзистор строчной развертки, схемы телевизора не было. Тут вспомнил, что видел на форумах простенький пробничек, схему помнил наизусть, родственник тоже немного занимался радиолюбительством, аудио усилители «клепал», поэтому все детали быстро нашлись. Пару часов пыхтения паяльником, и родился вот такой приборчик:

Были в 5 минут локализованы и заменены 4 подсохших електролитика, которые мультиметром определялись как нормальные, выпито за успех некоторое количество благородного напитка. Телек после ремонта уже 4 года работает исправно.

Прибор этого типа стал как панацея в трудные минуты, когда нет с собою нормального тестера. Собирается быстро, производится ремонт, и напоследок торжественно дарится хозяину на память, и, «на случай чего». После такой церемонии душа платящего как правило раскрывается вдвое, а то и втрое шире:)

Захотелось чего-то синхронного, начал думать над схемой реализации, и вот в журнале «Радио 1 2011», как по мановению вошебнлй палочки опубликована статья, даже думать не пришлось. Решил проверить, что за зверь. Собрал, получилось вот так:

Особого восторга изделие не вызвало, работает практически как и все предыдущие, есть, конечно разница в показаниях в 1-2 деления, в определенных случаях. Может его показания и более достоверны, но пробник есть пробник, на качестве дефектации это почти никак не отражается. Тоже снабдил светодиодом, чтобы смотреть «куда суешь?».

В общем, для души и ремонтов делать можно. А для точных измерений надо поискать схему измерителя ESR посолиднее.

Ну, и на последок на сайте monitor.net, участник buratino выложил простейший проект, как из обычного дешевого цифрового мультиметра можно сделать пробник ESR. Проект так меня заинтриговал, что решил попробовать, и вот что у меня из этого вышло.

Корпус приспособил от маркера

Для поиска таких конденсаторов предлагается разработанный и изготовленный автором прибор, обладающий высокой точностью и разрешающей способностью. Для большего удобства пользования прибором предусмотрена возможность его совместной эксплуатации с практически любым цифровым вольтметром (муль-тиметром}. Учитывая доступность цен на "народные" цифровые мультиметры серии 8300, предлагаемая конструкция является своеобразной "находкой" для многих радиолюбителей, особенно если учесть, что в схеме нет никаких дефицитных или дорогостоящих комплектующих и даже моточных узлов.

Оксидные (электролитические) конденсаторы применяются повсеместно. Они влияют на надежность к качество работы радиоэлектронных средств (РЭС). По качеству и назначению конденсаторы характеризуются многими показателями. Сначала работоспособность и область применения конденсаторов оценивали по емкости, рабочему напряжению, току утечки и массогабаритным показателям. Увеличились мощности и возросли частоты, на которых применяются электролитические конденсаторы. Современные импульсные блоки питания РЭС имеют мощность десятков-сотен ватт (и более) и работают на частотах в десятки-сотни килогерц. Возросли токи, протекающие через конденсаторы, соответственно, повысились и требования к их параметрам.

К сожалению, при массовом производстве качественные показатели не всегда соответствуют стандартам. В первую очередь, это сказывается на таком параметре, как эквивалентное последовательное сопротивление (ЭПС), или ESR. Этому вопросу уделяется недостаточно внимания, особенно в радиолюбительской литературе, хотя неисправностей, возникающих по вине ЭПС конденсаторов, становится все больше. Досадно, но даже среди новеньких конденсаторов все чаще стали встречаться экземпляры с увеличенным ЭПС.

Зарубежные конденсаторы также не являются исключением. Как показали измерения, величина ЭПС у однотипных конденсаторов может отличаться в несколько раз. Имея в своем распоряжении измеритель ЭПС, можно отбирать конденсаторы с наименьшей величиной ЭПС для установки в наиболее ответственные узлы устройств.

Не следует забывать о том, что внутри конденсатора протекают электрохимические процессы, которые разрушают контакты в зоне соединения обкладок с алюминиевыми контактами. Если у нового конденсатора величина ЭПС завышена, то и его эксплуатация не способствует ее снижению. Напротив, ЭПС со временем возрастает. Как правило, чем больше ЭПС конденсатор имел до установки, тем скорее и возрастет его величина. ЭПС неисправного конденсатора может повыситься от нескольких ом до нескольких десятков ом, что эквивалентно появлению нового элемента - резистора внутри неисправного конденсатора. Поскольку на этом резисторе рассеивается тепловая мощность, конденсатор разогревается, и в зоне контактов электрохимические процессы протекают быстрее, способствуя дальнейшему росту ЭПС.

Специалистам по ремонту различных РЭС хорошо знакомы дефекты импульсных блоков питания, связанные с увеличением ЭПС конденсаторов. Измерение емкости с помощью широко распространенных приборов часто не дает желаемых результатов. Такими приборами (С-метрами) выявить дефектные в плане ЭПС конденсаторы, к сожалению, не удается. Емкость будет в пределах нормы или всего лишь незначительно занижена. При величине ЭПС, не превышающей 10 Ом, показания измерителя емкости не дают оснований для подозрений (на точность измерений такая величина ЭПС практически не влияет), и конденсатор считают исправным.

Технические требования к измерителю ЭПС . Повышенные требования к качеству конденсаторов прежде всего предъявляются в импульсных блоках питания, где такие конденсаторы применяются в качестве фильтров на частотах до 100 кГц или в цепях переключения силовых элементов. Возможность измерения ЭПС позволяет не только выявлять вышедшие из строя конденсаторы (за исключением случаев утечки и короткого замыкания), но и, что очень важно, производить раннюю диагностику пока еще не проявившихся дефектов РЭС. Чтобы иметь возможность измерения ЭПС, процесс измерения комплексного сопротивления конденсатора осуществляют на достаточно высокой частоте, где емкостное сопротивление намного меньше допустимой величины ЭПС. Так, например, для конденсатора емкостью 5 мкФ емкостное сопротивление равно 0,32 Ом при частоте } 00 кГц. Как видим, емкостное сопротивление даже у электролитического конденсатора малой емкости во много раз меньше ЭПС дефектного конденсатора. Величина ЭПС неисправных конденсаторов емкостью до 200 мкФ значительно превышает 1 Ом.

По величине ЭПС можно уверенно оценивать пригодность конденсатора для тех или иных целей. Покупая конденсаторы, с помощью портативного измерителя ЭПС можно выбрать лучшие экземпляры. Важно, что процесс измерения ЭПС можно осуществлять без демонтажа проверяемых конденсаторов. При этом необходимо, чтобы конденсатор не был зашунтирован резистором, имеющим сопротивление, соизмеримое с ЭПС. Максимальное напряжение на щупах прибора следует ограничить, чтобы не вывести из строя элементы ремонтируемого РЭС. Полупроводниковые приборы не должны влиять на показания измерителя ЭПС. Значит, напряжение на измеряемом конденсаторе должно быть минимальным, чтобы исключить влияние активных элементов РЭС.

При работе в стационарных условиях прибор должен работать от электросети (можно, например, использовать соответствующий переключатель и внешний блок питания). Для исключения переполюсовки внешнего блока питания или зарядного устройства необходимо предусмотреть защиту. Чтобы предотвратить глубокий разряд аккумуляторов, нужно использовать защиту с отключением или, по крайней мере, предусмотреть индикацию контроля за напряжением аккумулятора. Для стабилизации параметров прибора необходимо использовать встроенный стабилизатор напряжения. Этот стабилизатор должен удовлетворять как минимум двум требованиям: быть экономичным, т.е. иметь малое собственное потребление тока, и обеспечивать достаточно стабильное выходное напряжение при изменении входного питающего напряжения в диапазоне не менее 7... 10 В.

Большое значение имеет индикатор показаний ЭПС. Измерители ЭПС с дискретной индикацией, например, на светодиодах малопригодны для отбраковки (выбора) конденсаторов из больших партий и обладают огромными погрешностями измерения ЭПС. Измерители ЭПС с нелинейными шкалами вызывают проблемы с выполнением новой шкалы, с отсчетом показаний и обладают большой погрешностью измерений. Новые схемы на программируемых "чипах" (микроконтроллерах), как это ни печально констатировать, пока еще не доступны большинству радиолюбителей. По цене же одного только микроконтроллера можно приобрести все комплектующие для изготовления рассматриваемого ниже измерителя ЭПС.

В составе измерителя ЭПС удобно иметь стрелочный измерительный прибор с линейной шкалой, не требующей никаких переделок, используя, например, одну общую шкалу 0...100 на все поддиапазоны прибора. При длительной и интенсивной работе с измерителем ЭПС очень удобно использовать цифровую шкалу. Однако самостоятельное изготовление цифрового прибора не выгодно из-за усложнения конструкции в целом и высокой себестоимости. Лучше предусмотреть возможность работы измерителя совместно с широко распространенным и дешевым цифровым мультиметром серии 8300, например М830В. Подойдет любой другой ци-фровой вольтметр с аналогичными характеристиками, имеющий диапазон измерения постоянного напряжения 0...200 мВ или 0...2000 мВ. По цене одного микроконтроллера можно приобрести один или даже два таких мультиметра. Цифровой индикатор измерителя ЭПС позволяет быстро отсортировывать конденсаторы. Стрелочный (встроенный) измеритель пригодится в тех случаях, когда под рукой нет цифрового тестера.

Пожалуй, самым важным параметром является надежность работы прибора. А она, так или иначе, зависит от человеческого фактора. Что это за прибор, который выходит из строя, если проверяемый конденсатор не разряжен? В спешке ремонтники аппаратуры нередко разряжают конденсаторы не резисторами, а проволочными перемычками, что пагубно влияет на срок службы самих электролитических конденсаторов. Прибор не должен выходить из строя и разряжать конденсаторы экстратоками.

Измеритель ЭПС должен обладать широким диапазоном измерения величины ЭПС. Очень хорошо, если он будет измерять ЭПС от 10 Ом до практически нулевого значения. Измерение ЭПС более 10 Ом неактуально, поскольку экземпляры электролитических конденсаторов с таким ЭПС - это уже полная некондиция, особенно для работы в импульсных схемах, тем более на частотах десятков-сотен килогерц. Удобно иметь прибор, позволяющий измерять величины ЭПС менее 1 Ом. В таком случае предоставляется "эксклюзивная" возможность отбора самых лучших экземпляров конденсаторов среди лучших типов с наибольшей емкостью.

В качестве основного источника питания применена батарея, составленная из дисковых никель-кадмиевых аккумуляторов типа Д-0,26Д. Они более надежные и энергоемкие, чем 7Д-0,1. Предусмотрена возможность подзарядки аккумуляторов.

Технические характеристики

• Диапазоны измеряемых сопротивлений......0...1 Ом, 0...10 Ом
• Используемая частота измерительного сигнала.........77 кГц
• Напряжение питания...........7... 15 В
• Потребляемый ток, не более.......................4,5 мА

Принципиальная электрическая схема измерителя ЭПС электролитических конденсаторов показана на рис.1. В основе конструкции прибора - омметр, работающий на пере-менном токе. Повышать частоту более ] 00 кГц не следует из-за верхней граничной частоты (100 кГц) микросхемного детектора типа К157ДА1, который применен в данной конструкции прибора, к тому же, не все типы электролитических конденсаторов рассчитаны на работу при частотах более 100 кГц.
Генератор прибора выполнен на микросхеме DD1 типа К561ТЛ1. Выбор данного типа ИМС обусловлен исключительно соображениями повышения экономичности прибора. В данной ситуации можно применить другие генераторы, выполненные на более распространенных ИМС, в частности на К561ЛА7 или К561ЛЕ5. При этом возрастет потребление тока от источника питания.

К генератору предъявляются два требования: стабильность амплитуды и стабильность частоты. Первое требование важнее второго, поскольку изменение амплитуды выходного напряжения генератора является большим дестабилизирующим фактором, чем изменение частоты. Поэтому нет необходимости в использовании кварцевых резонаторов, а также в точной установке частоты, равной именно 77 кГц. Рабочую частоту прибора можно выбрать в пределах 60...90 кГц. Настройка и эксплуатация прибора должны производиться на одной и той же рабочей частоте, поскольку стабильные параметры настроенного прибора сохраняются в довольно узком диапазоне частот.

С выхода генератора сигнал прямоугольной формы через элементы R17-R19, С8 подается на проверяемый конденсатор Сх (клеммы 1 и 2). С конденсатора Сх сигнал поступает на усилитель, с усилителя - на детектор, затем выпрямленный - на стрелочный измерительный прибор РА1 и цифровой вольтметр (разъем XS2). Протекание тока через испытуемый конденсатор вызывает падение напряжения на нем. Для измерения малых сопротивлений нужна высокая чувствительность детектора, не говоря уже о его линейности. Если значительно увеличить ток, протекающий через испытуемый конденсатор, то резко возрастет и ток, потребляемый от источника питания.

В авторском варианте величина тока через испытуемый конденсатор равна приблизительно 1 мА, т.е. каждому милливольту падения напряжения соответствует 1 Ом ЭПС конденсатора. При ЭПС, равном 0,1 Ом, необходимо иметь дело с измерением напряжений величиной 100мкВ! Поскольку данный прибор способен измерять на порядок меньшие величины ЭПС, то речь уже идет о десятках микровольт, которые должны четко фиксироваться измерителем.
Очевидно, что для нормальной работы детектора сигнал нужно усилить. Эту задачу выполняет усилительный каскад: на малошумящем транзисторе VT7 выполнен усилитель по схеме с ОЭ (коэффициент усиления на рабочей частоте равен 20), на транзисторе VT8 выполнен буферный усилитель, собранный по схеме с ОК.

Конденсатор С9 является элементом ФВЧ. Выбранная величина емкости конденсатора СЮ фактически предотвращает работу цепи R24C10 на НЧ. Такими простыми способами реализован значительный завал АЧХ в области НЧ. Спад АЧХ в области НЧ дополнительно сформирован и выбором емкостей С1 и С12 в схеме детектора. В Ч помехи дополнительно ограничиваются резистором R23 (учтены и защитные элементы).

Для того чтобы тестируемый конденсатор (неразряженный) не вывел из строя ИМС генератора, в схеме предусмотрены защитные элементы VD1, VD2, R19. Аналогичная цепь, состоящая из элементов R22, VD3, VD4, защищает вход усилителя. В рабочем режиме (при измерении ЭПС) диоды практически не оказывают никакого шунтирующего влияния на сигнал. При отключении тестируемого конденсатора Сх от клемм 1 и 2 диоды ограничивают амплитуду сигнала на входе усилителя, хотя сигнал такого уровня не приводит к отказу усилителя. Данная схема защиты прибора, несмотря на простоту реализации, подтвердила на практике свою высокую эффективность.

Измеритель ЭПС электролитических конденсаторов неприхотлив в эксплуатации. Номиналы резисторов R19 и R22 выбраны с таким расчетом, чтобы обеспечить надежный разряд проверяемых конденсаторов, работающих практически в любой бытовой аппаратуре. Следовательно, защитные диоды должны эффективно разряжать тестируемые конденсаторы, и сами при этом быть надежно защищенными от перегрузок по току при разряде конденсаторов. Секция тумблера SA1.2 с кнопкой SA4 и резисторами R20 и R21 служат для калибровки прибора.

Сложнее всего обстояло дело с выбором схемы детектора. Здесь возникали свои специфические проблемы. Практические испытания многих широко распространенных диодных детекторов лишь подтвердили их непригодность для линейного детектирования напряжения в широком диапазоне изменения амплитуд. Ничего подходящего из схемотехнически простого, реализованного на дискретных элементах, на что можно было бы опереться, в литературе найти не удалось.

Сама же идея использования микросхемы К157ДА1 в детекторе измерителя ЭПС возникла случайно. Вспомнилось, что ИМС типа К157ДА1 широко применялась в индикаторах уровня записи различных отечественных магнитофонов. В первую очередь мое внимание привлекла сравнительная простота схемного включения данной ИМС. Ток, потребляемый ИМС от источника питания, также устраивал, как и подходящий рабочий диапазон частот. Допускается также работа этой ИМС с однополярным питанием. Однако типовое включение К157ДА1 не подходит в рассматриваемом случае . В итоге пришлось не только видоизменить схему включения ИМС в сравнении с типовой, но и в несколько раз изменить номиналы элементов обвязки.

Данная ИМС имеет в своем составе двухканальный двухполупериодный выпрямитель. Второй канал в рассматриваемой конструкции не используется. Макетирование подтвердило линейность детектирования ИМС на частотах до 100 кГц. Некоторые экземпляры ИМС имели даже определенный запас по верхней граничной частоте (две из десяти испытанных ИМС - до 140 кГц). Дальнейшее повышение частоты вызывало резкое уменьшение выпрямленного напряжения ИМС. Нелинейность детектирования ИМС проявлялась при минимальных уровнях сигнала и при значительном усилении ИМС. Не меньше досаждало и выходное напряжение покоя (на выводе 12 ИМС), которое, согласно справочным данным, может достигать 50 мВ, с чем никак нельзя было смириться, если уж решено было изготовить измерительный прибор, а не индикатор ЭПС.

Спустя некоторое время и эта проблема была успешно преодолена. Между выводами микросхемы 14 и 2 установлен в типовом включении резистор R3 сопротивлением 33 кОм. Он подключен к искусственной средней точке делителя напряжения, образованного резисторами R1 и R2 (рис.1). Это и есть вариант применения ИМС при однополярном питании.

Как в последствии выяснилось, от величины сопротивления резистора R3 значительно зависит линейность детектирования именно в области малых амплитуд. Уменьшение сопротивления R3 в несколько раз обеспечивает необходимую линейность детектора, и, что не менее важно, сопротивление этого резистора влияет и на величину постоянного напряжения покоя (вывод 12 ИМС). Присутствие этого напряжения мешает нормально проводить измерения при малых значениях ЭПС (придется при каждом измерении заниматься математической операцией вычитания). Отсюда и важность установки "нулевого* потенциала на выходе детектора.

Правильный выбор сопротивления резистора R3 практически устраняет эту проблему. В предлагаемом варианте сопротивление резистора более чем в три раза меньше типового номинала. Есть смысл и в дальнейшем снижении величины этого сопротивления, но при этом значительно снижается и входное сопротивление детектора. Оно теперь практически полностью определяется сопротивлением резистора R3.

На транзисторах VT1 и VT2 выполнена защита для стрелочного измерителя РА1. Такое включение транзисторов обеспечивает четкий порог срабатывания и совершенно не шунтирует головку РА1 в диапазоне рабочих токов РА1, что повышает ее надежность и увеличивает срок службы.

Переключатель SA3 служит для оперативного контроля за величиной напряжения аккумулятора и позволяет измерять его под нагрузкой, т.е. непосредственно при работе прибора. Это важно потому, что у многих аккумуляторов со временем, даже при глубоком разряде (без нагрузки), напряжение может находиться в норме или быть близким к номинальному, но стоит подключить нагрузку, даже в несколько миллиампер, как напряжение такой батареи резко снижается.
На транзисторах VT3-VT6 выполнен микромощный стабилизатор напряжения (СН), питающий все элементы прибора. При использовании нестабилизированного источника питания все параметры прибора изменяются. Уменьшение напряжения (разряд) аккумулятора также значительно "сбивает" всю настройку. Детектор, кстати, оказался самым стойким к изменениям питающего напряжения. Наиболее зависимым от напряжения питания (сильно изменяется амплитуда напряжения прямоугольной формы) является генератор, что делает невозможной эксплуатацию прибора.
Использование микросхемного СН вызывает нерациональное потребление тока самим стабилизатором, поэтому от него вскоре пришлось отказаться. После экспериментов с различными схемами на дискретных элементах, автор остановился на схеме СН, показанной на рис.1. На вид этот СН очень простой, но его наличия в данной схеме вполне достаточно для того, чтобы все технические параметры измерителя ЭПС сохранялись стабильными при изменении напряжения аккумулятора от 7 и до 10В. При этом имеется возможность питания прибора от внешнего БП, даже нестабилизированного, напряжением до 15 В.

Собственное энергопотребление СН определяется величиной коллекторного тока транзистора VT6 и выбиралось в пределах 100...300 мкА. На транзисторе VT6 выполнен аналог маломощного стабилитрона. Его напряжение определяет величину выходного напряжения СН, которое меньше напряжения стабилизации стабилитрона на величину напряжения перехода база-эмиттер транзистора VT3.

Детали. Резисторы R1-R3, R5, R7, R15, R29 -10 кОм, R4, R6, R8, R10, R11, R13, R24, R30-1кОм,R9-39кОм,R12-100 Oм,R14-680 кОм, R16 -100 кОм, R17, R25 - 2,4 кОм, R18 - 4,7 кОм, R19, R22 - 330 кОм, R20 -1 Ом, R21 - 10 Ом, R23 - 3,3 кОм, R26 - 150 кОм, R27 - 820 кОм, R28 - 20 кОм. Конденсаторы С1, СЗ, С6, С10, С12 - 0,1 мкФ, С2, С4, С5, С11 - 5 мкФх16 В, С7 -150 пФ, С8 - 0,47 мкФ, С9-0,01 мкФ.

Резисторы R4, R10, R16, R17, R20, R21, R24, R25 типа С2-13, подстроечные резисторы типа СП-38В, остальные - МЛТ. Конденсатор С7 типа КСО-1; С1, СЗ, С6, С9 - К10-17, остальные К73-17 и К50-35. Транзисторы VT2, VT3, VT7 типа ВС549С. В позиции VT7 следует применять транзистор с максимальным h21э. Транзисторы ВС549 заменимы отечественными КТ3102 или КТ342. Транзисторы VT1, VT4, VT8 типа ВС557С. Вместо них применяли также и отечественные КТЗ107 (К, Л). В качестве полевого транзистора в генераторе стабильного тока использовались КП10ЗЕ. Конденсатор С6 припаян со стороны печатных проводников, непосредственно на выводах DD1. Резистор R24 на плате усилителя условно не показан. Он припаян последовательно с конденсатором С10.

Диоды VD5, VD6 - КД212, VD1-VD4 -1 N4007. К диоду VD6 особых требований не предъявляется, он может быть любым кремниевым. Диод VD5 должен выдерживать максимальный зарядный ток аккумуляторов. Иначе обстоит дело с диодами VD 1-VD4. Если вход прибора не будет подключаться к только что выключенному модулю питания телевизора (его электролитическому конденсатору), то вместо 1 N4007 можно устанавливать Д220, Д223, КД522 и т.д. В качестве этих диодов лучше всего подходят экземпляры с минимальными емкостями и допустимым током более 1 А.

Переключатель SA1 типа МТ-3, SA2, SA3 -МТ-1, SA4 - КМ2-1. Малогабаритный стрелочный измерительный прибор рассчитан на ток 100 мкА и имеет внутреннее сопротивление 3 кОм. С успехом подойдут практически любые стрелочные измерительные приборы на ток 100 мкА. При большем токе потребуется соответствующее уменьшение номиналов резисторов R7 и R8.

Конструкция. Задача создания миниатюрного прибора не ставилась, нужно было поместить прибор и батарею аккумуляторов Д-0,26Д в пластмассовый корпус размерами 230x80x35 мм. Прибор конструктивно выполнен на четырех отдельных печатных платах. Плата усилителя и расположение деталей на ней показано на рис.2, плата генератора и расположение деталей на ней - на рис.3, плата стабилизатора напряжения и расположение деталей на ней - на рис.4, плата детектора и расположение деталей на ней - на рис.5.

Такое исполнение прибора вызвано заменой отдельных блоков новыми в результате проводившихся экспериментов и модернизаций устройства. Модульно-блочная конструкция всегда оставляет шанс к "отступлению". В рассматриваемом варианте намного проще проводить модернизацию или ремонт. Ведь легче заменить один небольшой блок, чем заново создавать новую конструкцию на одной большой печатной плате. Перед размещением в указанном корпусе, размеры всех плат были уменьшены (платы аккуратно обрезаны ножницами по металлу).

Для того чтобы обеспечить возможность измерения минимальных величин сопротивлений, нужно минимизировать сопротивления, соединяющие вход прибора с Сх. Для этого недостаточно применить короткие провода. Монтаж прибора выполнен так, чтобы общие провода схем генератора, усилителя и точки подключения Сх находились на минимальном удалении друг от друга.

Непродуманный монтаж легко нарушит нормальную работу прибора в диапазоне 1 Ом, превратив его в весьма неудобный и посредственный измеритель этого диапазона. Именно ради этого диапазона автор взялся за разработку данного устройства, поскольку реализовать "традиционный" диапазон измерения ЭПС можно по более простым схемам. Диапазон 0...1 Ом позволяет очень быстро "разбираться" с такими конденсаторами, как 10000 мкФ и более.

Настройка. Несмотря на наличие в схеме шести подстроечных резисторов и других элементов, требующих подбора, настройка прибора не является сложным процессом. Первоначально движки всех подстроечных резисторов устанавливают в положение, соответствующее максимальному сопротивлению. На время настройки использовались многооборотные резисторы типа СП5-3, хотя печатные платы разрабатывались под исполнение СП-38В. После настройки прибора все они были заменены постоянными резисторами.

Настройку начинают с СН. К выходу СН подключают резистор МЛТ-0,25 сопротивлением 1,2 кОм. Подбором резистора R13 достигают минимально возможного тока через транзистор VT6, при котором СН сохраняет устойчивую работу при входном напряжении от 7 и до15 В. Увлекаться чрезмерным уменьшением этого тока не следует. Рекомендуемая величина его - 100...500 мкА. После установки этого тока приступают к подбору резистора R14. От него зависит выходное напряжение СН, величину которого устанавливали в пределах 6...6,3 В. Дополнительно уменьшить падение напряжения на СН можно заменой резистора R12 проволочной перемычкой (после настройки всего прибора). Однако СН тогда лишается ограничения тока при нештатных ситуациях в нагрузке СН.

Настройка усилителя на транзисторах VT7, VT8 заключается в подборе сопротивления резистора R24 для достижения усиления по напряжению приблизительно в 20 раз (на рабочей частоте). Точность указанной величины здесь не важна. Куда важнее стабильность усиления, которая больше всего зависит от стабильности элементов С10, R24, R25, VT7. Показанное на схеме рис. 1 положение контактов переключателя SA1 соответствует диапазону 10 Ом. Замыкают контакты кнопочного выключателя SA4. Таким образом, вместо конденсатора Сх к входу прибора подсоединен высокостабильный калибровочный резистор R21 сопротивлением 10 Ом. Затем резистором R18 устанавливают напряжение 10 мВ на резисторе R21 (и 200 мВ, если необходимо, подбором R24 - на эмиттере VT8). Уменьшая сопротивление резистора R5, устанавливают стрелку измерителя РА1 на конечную отметку его шкалы (100 мкА). Подстроечным резистором R11 устанавливают показания цифрового вольтметра 100мВ. При необходимости уменьшают и сопротивление резистора R7. Наличие калибровочных резисторов позволяет быстро оценивать работоспособность налаженного прибора.

Необходимо определиться также с наладкой узла защиты РА1. В этой схеме имеются свои тонкости. Для того чтобы не устанавливать никаких дополнительных элементов - индикаторов включения прибора (непременно потребляющих электроэнергию, затраченное время и усложняющих схему), автор использовал "гистерезис" схемы защиты в плане индикации включения прибора. С помощью резистора R8 устанавливают ток срабатывания защиты 130... 150 мкА.

После срабатывания защиты (оба транзистора открыты) стрелка РА1 возвращается в некоторое среднее положение шкалы. Изменяя сопротивление R8, можно достичь такого включенного состояния транзистора VT2, что стрелку прибора РА1 удастся "затянуть" практически в любой рабочий участок шкалы РА1. Такое состояние схемы защитного узла оказывается весьма стабильным, не требующим никакой последующей подстройки. Во многом этому схема обязана использованию указанных типов транзисторов.

Положение стрелки в рабочем секторе не мешает измерениям, поскольку защита не при вязана к величине рабочего тока РА1. Закорачивание выводов Сх прибора или подсоединение исправного конденсатора Сх тут же вызывает установку стрелки в положение, соответствующее величине измеряемого сопротивления. И только завышенное значение тока через РА1 снова приводит защиту в действие. Такой замечательной защитой можно оснастить многие измерительные приборы. Защиту настраивают один раз и больше сопротивление резистора R8 не изменяют. Иначе потребуется дополнительная настройка прибора по причине изменения общего сопротивления резисторов R7 и R8.
Далее переводят переключатель SA1 в положение, соответствующее диапазону 1 Ом. Так же, как и при настройке прибора в диапазоне 10 Ом, но более тщательно, закорачивают выводы SA4. Несмотря на то, что в конструкции применены прецизионные калибровочные резисторы, их пришлось подбирать. Виной тому оказалось наличие значительного сопротивления, вносимого проводами и контактами SA4, SA 1.2. Поэтому в диапазоне 1 Ом при настройке замыкают контакты уже обоих выключателей (с кнопкой наладка неудобна, поэтому ее контакты закорачивали даже при настройке в диапазоне 10 Ом). Дело в том, что прибор легко фиксирует переходные сопротивления контактов выключателей SA1.2 и SA4.

В данной схеме практически никакой токовой нагрузки контакты SA1 и SA4 не несут. С этой целью и применен кнопочный вариант исполнения SA4, фактически исключающий подачу энергии неразряженного конденсатора Сх на эти переключатели. Это означает, что их переходные сопротивления будут долговременно стабильными. В результате их можно стабильно "нейтрализовать", уменьшив сопротивления R20, R21. В авторском варианте прибора параллельно R20 включен резистор 22 Ом (МЛТ-0,5) и параллельно R21 - резистор 130 Ом (МЛТ-0,5).

Регулировочные операции повторяют, чтобы обеспечить максимальную точность измерений на обоих диапазонах. Конечно, прибор не должен на разных диапазонах индицировать совершенно разные показания при одном и том же подключенном конденсаторе Сх. В диапазоне 1 Ом настройка требует установки напряжения на табло цифрового вольтметра 100 мВ с помощью подстроечного резистора R6. Поскольку этот резистор подключается параллельно резистору R5, то не следует забывать о зависимости наладки диапазона 1 Ом от наладки 10 Ом. Такой вариант коммутации проще схемотехнически и практически (вместо трех проводов к плате подходят только два). В последнюю очередь подбирают номинал резистора R9, с тем чтобы 100мВ на цифровом мультиметре соответствовало 10 В напряжения аккумулятора.

Модернизация прибора. Если прибор нужен только для стационарных условий эксплуатации, то СН из схемы удаляют. При исключении стрелочного измерителя РА1 схема также упрощается, элементы R8, VT1, VT2 убирают. Вместо резистора R8 устанавливают проволочную перемычку. Такой вариант (без измерителя РА1) позволяет немного снизить энергопотребление прибора за счет схемы детектора. После удаления стрелочной головки, учитывая большое входное сопротивление цифрового тестера, номиналы резисторов R7, R10, R11 увеличивают в 10 раз. Тем самым разгружают выход ИМС, что благоприятно сказывается на работе ИМС. Конденсатор С4 заменяют неэлектролитическим К10-17-2,2 мкФ. Впрочем, чтобы повысить надежность прибора, все электролитические конденсаторы впоследствии были заменены неэлектролитическими (К10-17-2,2 мкФ).

В случае совместного использования данного прибора с цифровым мультиметром, имеющим диапазон 0...200 мВ или 0...2000 мВ, легко расширить диапазон измеряемых сопротивлений "вверх", т.е. до 20 Ом. Нужно только заново подобрать номиналы элементов R7 и R10.

Уточнение. В спецификации примененных в приборе деталей, которая приведена в первой части статьи (РА 3/2005, с. 24, 3-я колонка, 3-й абзац сверху), сопротивление резисторов R19, R22 должно быть не 330 кОм, а 330 Ом. Приносим свои извинения.

Литература
1. Новаченко И.В. Микросхемы для бытовой радиоаппаратуры. - М.: Радио и связь, 1989.
2. Зызюк А.Г. Особенности ремонта усилителей WS-701//Paдиоa-матор.-2004.-№6.-С.11-13.
3. Зызюк А.Г. Некоторые особенности ремонта СДУ//Радюаматор. -2004.-№7. С. 12-13.
4. Зызюк А.Г. Мини-дрель ремонтника и радиолюбителя//Радюама-тор.-2004.-№8.-С.20-21.
5. ЗызюкА.Г. Простой измеритель емкости//Радюаматор. - 2004. -№9. - С.26-28.
6. Зызюк А.Г. О простых и мощных стабилизаторах напряжения//Эле-ктрик.-2004.-№6.-С.10-12.
7. Зызюк А. Г. Генератор стабильного тока для зарядки аккумуляторов и его применение при ремонте и конструировании радиоэлектронных средств//Электрик. - 2004. - №9. - С.8-10.
8. Радюаматор. Лучшее за 10 лет (1993-2002). - К.: Радюаматор, 2003.Как сделать светодиодную лампу с питанием от 220 В

Каждому, кто регулярно занимается ремонтом электронной техники, известно, какой процент неисправностей выпадает на долю дефектных электролитических конденсаторов. При этом если существенную потерю емкости удается диагностировать при помощи обычного мультиметра, то такой весьма характерный дефект как возрастание эквивалентного последовательного сопротивления (ЭПС, англ. ESR) обнаружить без специальных устройств принципиально невозможно.

Долгое время при проведении ремонтных работ мне удавалось обходиться без специализированных приборов для проверки конденсаторов путем подстановки параллельно «подозреваемым» конденсаторам заведомо исправных, в звуковой аппаратуре использовать проверку тракта прохождения сигнала на слух при помощи наушников, а также использовать методы косвенного дефектирования, основанные на личном опыте, накопленной статистике и профессиональной интуиции. Когда же пришлось приобщиться к массовому ремонту компьютерной техники, в которой на совести электролитических конденсаторов оказывается добрая половина всех неисправностей, необходимость контроля их ЭПС стала без преувеличения стратегической задачей. Существенным обстоятельством явился также тот факт, что в процессе ремонта неисправные конденсаторы очень часто приходится заменять не новыми, а демонтированными из других устройств, и их исправность совсем не гарантирована. Поэтому неизбежно наступил момент, когда пришлось всерьез задуматься о том, чтобы разрешить эту проблему обзаведшись, наконец, ЭПС-метром. Поскольку о покупке подобного прибора по ряду причин речь заведомо не шла, напрашивался однозначный выход – собрать его самостоятельно.

Анализ схемотехнических решений построения ЭПС-метров, имеющихся на просторах Сети, показал, что спектр подобных устройств чрезвычайно широк. Они отличаются функциональностью, напряжением питания, применяемой элементной базой, частотой генерируемых сигналов, наличием/отсутствием моточных элементов, формой отображения результатов измерений и т.п.

Основными критериями выбора схемы являлись ее простота, низкое напряжение питания и минимальное количество моточных узлов.

С учетом всей совокупности факторов было принято решение повторить схему Ю. Куракина, опубликованную в статье из журнала «Радио» (2008 г., №7, с.26-27). Ее отличает целый ряд положительных особенностей: предельная простота, отсутствие высокочастотных трансформаторов, малый потребляемый ток, возможность питания от одного гальванического элемента, низкая частота работы генератора.

Детали и конструкция. Собранный на макете прибор заработал сразу и после нескольких дней практических экспериментов со схемой было принято решение о его окончательной конструкции: прибор должен быть предельно компактным и представлять собой нечто вроде тестера, позволяющего максимально показательно отображать результаты измерений.

С этой целью в качестве измерительной головки был использован стрелочный индикатор типа М68501 от магниторадиолы «Сириус-324 пано» с током полного отклонения 250 мкА и оригинальной шкалой, отградуированной в децибелах, который оказался под рукой. Позднее в Сети мною было обнаружены сходные решения с применением магнитофонных индикаторов уровня в исполнении других авторов, что подтвердило правильность принятого решения. В качестве корпуса прибора был использован корпус от неисправного зарядного устройства для ноутбука LG DSA-0421S-12, идеально подходящий по габаритам и имеющий, в отличие от многих своих собратьев, легкоразборный корпус, скрепляющийся шурупами.

В устройстве использованы исключительно общедоступные и широкораспространенные радиоэлементы, имеющиеся в хозяйстве любого радиолюбителя. Итоговая схема полностью идентична авторской, исключение составляют лишь номиналы некоторых резисторов. Сопротивление резистора R2 в идеале должно составлять 470 кОм (в авторском варианте – 1МОм, хотя при этом примерно половина хода движка все равно не используется), но резистора такого номинала, имеющего необходимые габариты, у меня не нашлось. Однако этот факт позволил доработать резистор R2 таким образом, чтобы он одновременно являлся и выключателем питания при повороте его оси в одно из крайних положений. Для этого достаточно соскрести острием ножа часть резистивного слоя у одного из крайних контактов «подковки» резистора, по которой скользит его средний контакт, на участке длиной примерно 3…4 мм.

Номинал резистора R5 подбирается исходя из тока полного отклонения используемого индикатора таким образом, чтобы даже при глубоком разряде элемента питания ЭПС-метр сохранял свою работоспособность.

Тип применяемых в схеме диодов и транзисторов абсолютно некритичен, поэтому предпочтение было отдано элементам, имеющим минимальные габариты. Гораздо более важен тип применяемых конденсаторов – они по возможности должны быть максимально термостабильны. В качестве С1…С3 были использованы импортные конденсаторы, которые удалось отыскать в плате от неисправного ИБП компьютера, обладающие очень малым ТКЕ и имеющие гораздо меньшие габариты в сравнении с отечественными К73-17.

Дроссель L1 выполнен на ферритовом кольце с магнитной проницаемостью 2000НМ, имеющем размеры 10×6×4,6 мм. Для частоты генерации 16 кГц необходимо 42 витка провода ПЭВ-2 диаметром 0,5 мм (длина проводника для намотки составляет 70 см) при индуктивности дросселя 2,3 мГн. Разумеется, можно использовать любой другой дроссель с индуктивностью 2…3,5 мГн, что будет соответствовать частотному диапазону 16…12 кГц, рекомендованному автором конструкции. У меня при изготовлении дросселя была возможность воспользоваться осциллографом и измерителем индуктивности, поэтому необходимое количество витков я подобрал экспериментальным путем исключительно из соображений вывести генератор точно на частоту 16 кГц, хотя практической необходимости в этом, конечно же, не было.

Щупы ЭПС-метра выполнены несъемными – отсутствие разъемных соединений не только упрощает конструкцию, но и делает ее более надежной, устраняя потенциальную возможность нарушения контактов в низкоомной измерительной цепи.

Печатная плата устройства имеет габариты 27×28 мм, ее чертеж в формате.LAY6 можно скачать по ссылке https://yadi.sk/d/CceJc_CG3FC6wg . Шаг сетки – 1,27 мм.

Компоновка элементов внутри готового устройства приведена на фото.

Результаты испытаний. Отличительной особенностью примененного в устройстве индикатора явилось то, что диапазон измерения ЭПС составил от 0 до 5 Ом. При проверке конденсаторов значительной емкости (100 мкФ и более), наиболее характерных для фильтров цепей питания материнских плат, блоков питания компьютеров и телевизоров, зарядных устройств ноутбуков, преобразователей сетевого оборудования (коммутаторов, маршрутизаторов, точек доступа) и их выносных адаптеров этот диапазон чрезвычайно удобен, поскольку шкала прибора является максимально растянутой. На основании усредненных экспериментальных данных для ЭПС электролитических конденсаторов различной емкости, приведенных в таблице, отображение результатов измерений оказывается очень наглядным: конденсатор можно считать исправным лишь в том случае, если стрелка индикатора при измерении располагается в красном секторе шкалы, соответствующем положительным значениям децибелов. Если стрелка располагается левее (в черном секторе), конденсатор из указанного выше диапазона емкостей является неисправным.

Разумеется, прибором можно тестировать и конденсаторы малой емкости (примерно от 2,2 мкФ), при этом показания прибора будут находиться в пределах черного сектора шкалы, соответствующего отрицательным значениям децибелов. У меня получилось примерно следующее соответствие ЭПС заведомо исправных конденсаторов из стандартного ряда емкостей градуировке шкалы прибора в децибелах:

Прежде всего, эту конструкцию следует рекомендовать начинающим радиолюбителям, еще не имеющим достаточного опыта в конструировании радиоаппаратуры, но осваивающим азы ремонта электронной техники. Низкая цена и высокая повторяемость данного ЭПС-метра выгодно отличают его от более дорогих промышленных устройств аналогичного назначения.

Основными достоинствами ЭПС-метра можно считать следующие:

— чрезвычайная простота схемы и доступность элементной базы для ее практической реализации при сохранении достаточной функциональности устройства и его компактности, отсутствие необходимости в высокочувствительном регистрирующем приборе;

— отсутствие необходимости в наладке, требующей наличия специальных измерительных приборов (осциллографа, частотомера);

— низкое напряжение питания и, соответственно, дешевизна его источника (не требуется дорогостоящая и малоемкая «Крона»). Устройство сохраняет свою работоспособность при разряде источника даже до 50% его номинального напряжения, то есть имеется возможность использовать для его питания элементы, которые уже не способны нормально функционировать в других устройствах (пультах ДУ, часах, фотоаппаратах, калькуляторах и т.п.);

— низкий ток потребления – около 380 мкА в момент измерения (зависит от используемой измерительной головки) и 125 мкА в режиме ожидания, что существенно продлевает срок эксплуатации источника питания;

— минимальное количество и предельная простота моточных изделий – в качестве L1 можно использовать любой подходящий дроссель или легко изготовить его самостоятельно из подручных материалов;

— сравнительно низкая частота работы генератора и возможность ручной установки нуля, позволяющие использовать щупы с проводами практически любой разумной длины и произвольного сечения. Это преимущество является неоспоримым в сравнении с универсальными цифровыми тестерами элементов, использующими для подключения проверяемых конденсаторов ZIF-панель с глубоким расположением контактов;

— визуальная наглядность отображения результатов тестирования, позволяющая быстро оценить пригодность конденсатора для дальнейшего использования без необходимости точной численной оценки величины ЭПС и ее соотнесения с таблицей значений;

— удобство эксплуатации — возможность выполнения непрерывных измерений (в отличие от цифровых ESR-тестеров, требующих нажатия кнопки измерения и выдержки паузы после подключения каждого поверяемого конденсатора), что существенно ускоряет работу;

— необязательность предварительной разрядки конденсатора перед измерением ЭПС.

К недостаткам прибора можно отнести:

— ограниченную функциональность в сравнении с цифровыми ESR-тестерами (отсутствие возможности измерения емкости конденсатора и процента его утечки);

— отсутствие точных численных значений результатов измерений в омах;

— сравнительно узкий диапазон измеряемых сопротивлений.

ПРОБНИК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

"ЭКВИВАЛЕНТНОГО ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ"

ОКСИДНЫХ КОНДЕНСАТОРОВ

Описание устройства

В последнее время возрос интерес к такому параметру оксидных конденсаторов как эквивалент­ное последовательное сопротивление (ЭПС). Практика показывает, что оценка ЭПС конденсатора, при ремонте радиоаппаратуры, во многих случаях более информативна, чем измерение ёмкости или "про­звонка" стрелочным омметром. Поскольку величины ЭПС исправных конденсаторов составляют макси­мум единицы Ом, то измерение данного параметра вполне допустимо производить непосредственно в устройстве, без демонтажа конденсаторов, что, несомненно, является большим плюсом.

Принцип работы большинства конструкций основан на измерении падения напряжения доста­точно большой частоты на проверяемом конденсаторе. Условно считают, что в этом случае ёмкостное сопротивление конденсатора значительно меньше ЭПС и, стало быть, падение напряжения пропорцио­нально ЭПС. Однако, как хорошо показано в , процедура измерения действительного значения ЭПС с заданной погрешностью, несколько сложнее простого измерения напряжения на конденсаторе. Статья настоятельно рекомендуется к прочтению, для ясного представления о трудностях, возникающих при измерении ЭПС. Весьма интересен метод измерения ЭПС, предложенный в .

С другой стороны, в ремонтной практике важно не столько точное определение "абсолютного" зна­чения ЭПС, сколько примерное значение "ЭПС" данного конденсатора в сравнении с образцовым. В пользу данного соображения можно отнести тот факт, что значения ЭПС исправных конденсаторов на­ходятся в пределах единиц Ом для конденсаторов малой ёмкости (1-10 мкФ) и долей Ома для конденса­торов большей ёмкости. Поэтому, ограничив предел измерения ЭПС на уровне, скажем, 20 Ом, можно условно разбить шкалу на три сектора: "плохой - сомнительный - хороший". При этом явно высохшие или оборванные конденсаторы будут всегда попадать в "плохой сектор". Границы секторов определя­ются пробными измерениями некоторого количества "образцовых" конденсаторов.

Поскольку не требуется высокая точность измерений ("одночастотный" метод не может обеспе­чить её в принципе), то на первый план выходят такие показатели измерителя как простота конструк­ции, малый потребляемый ток, хорошая повторяемость. Здесь нужно отметить статью . Соображения, изложенные в ней, представляются весьма разумными. Индикатор ЭПС, описываемый в статье , по­слу­жил прототипом проб­ника для измерения "ЭПС":

Основные характеристики :

Верхний предел измеряемого сопротивления - 20 Ом;

Нижний предел измеряемой ёмкости - 1 мкФ;

Потребляемый ток при разомкнутых щупах - не более 200 мкА;

Потребляемый ток при замкнутых щупах - не более 6 мА;

Частота генерации - 10...15 кГц.

Потребляемый ток при замкнутых щупах определяется, главным образом, током полного отклоне­ния миллиамперметра PA 1. Относительно низкая частота генерации позволяет реализовать "классиче­ский" вариант компоновки прибора, когда вся схема размещается в отдельном корпусе, а щупы "Cx " при­соединяются к ней проводами стандартной длины. При более высокой частоте , длина проводов ста­новится критичной, а работать со "щупом" внушительных размеров не представляется удобным.

Работа с прибором проста. Замкнув щупы " Cx ", резистором R 2 устанавливают стрелку миллиампер­метра на конечное деление шкалы. Поскольку в авторском варианте потенциометр R 2 со­вмещён с выключателем S 1, то включение прибора и установка нуля выполняется за одно движение. После этого можно приступать к измерениям.

Для того чтобы оценить величины ЭПС различных конденсаторов, нужно сделать серию измере­ний новых "образцовых" конденсаторов различных номиналов ёмкостей. Электролитические конденса­торы 1-10 мкФ полезно сравнить с такими же (по ёмкости) но неэлектролитами - К73, МБГЧ и т.д. По­сле этого оценка состояния конденсаторов не будет представлять никаких трудностей.

Детали и конструкция

Отправной точкой при сборке пробника является выбор миллиамперметра (или микроампер­метра) PA 1. Если будет использоваться микроамперметр с током полного отклонения порядка 50 мкА, то транзистор VT 2 вполне можно исключить, используя в качестве детектора диод типа КД522Б. В автор­ском варианте использован миллиамперметр М325 с достаточно большим током полного отклонения - 5 мА (R внут ~ 95 Ом):

Данный миллиамперметр выбран из-за внушительных размеров корпуса, боль­шого угла отклонения стрелки и необычного внешнего вида. Внутри корпуса свободно размести­лись:

Элемент питания типоразмера " D " (отечественный "373");

Потенциометр с выключателем СП3-10 (как в старой радиоаппаратуре);

Плата с элементами схемы.

Поскольку со свободным местом в корпусе миллиамперметра трудностей не возникало, то использо­ваны "крупногабаритные" конденсаторы:

C2, C3, C4, C5 - К73;

C1 - К71.

Катушка L 1 намотана на кольце К10х4х2 из феррита марки М2000НМ и содержит 50-60 витков про­вода ПЭВ-2 диаметром 0,3...0,5 мм.

Транзисторы VT 1, VT 2 можно заменить другими, с аналогичными параметрами.

Наладка прибора

Так как параметры применяемого миллиамперметра, скорее всего, будут отличаться от описывае­мого в статье, то ёмкость конденсатора C 4 придётся подобрать опытным путём. При пер­вых запусках пробника его рекомендуется отключить.

Для начала необходимо убедиться в том, что генератор на транзисторе VT 1 работает устойчиво при различных положениях движка R 1 и активном сопротивлении между выводами "Cx " - 0...20 Ом.

Для этого замыкают накоротко выводы " Cx " , устанавливают движок R 1 в левое по схеме положение и включают питание. Плавно вращая движок R 1, наблюдают осциллографом возникновение и увеличение амплитуды колебаний на эмиттере VT 1. Максимальная амплитуда колебаний должна составлять 600-700 мВ. При дальнейшем вращении R 1 амплитуда колебаний уменьшается. Частота колебаний должна быть порядка 10-15 кГц.

Установив резистором R 1 максимальную амплитуду колебаний, подключают к выводам "Cx " рези­сторы величиной от 1 до 20 Ом (удобнее всего, использовать магазин сопротивлений) и наблюдают уменьшение амплитуды колебаний. Колебания при любом значении резистора должны быть устойчи­выми. Если это не так (маловероятный случай), то следует заменить транзистор VT 1.

Далее размыкают выводы " Cx " и устанавливают движок резистора в левое по схеме положение. К выводу базы VT 2 подключают вольтметр (относительно "земли"). Плавно вращая R 1, наблюдают уве­личение постоянного напряжения. При величине напряжения порядка 400 мВ начнёт открываться тран­зистор VT 2, что обнаруживается по отклонению стрелки миллиамперметра PA 1. Положение резистора R 1 соответствующее началу отклонения стрелки PA 1 назовём граничным - "R гр". Диапазон изменения R 1 при работе с прибором - от левого по схеме до R гр.

При отключенном конденсаторе С4 и замкнутых выводах " Cx " эпюра напряжения на выводе эмит­тера VT 2 будет иметь вид однополупериодного выпрямления. При вращении R 1 должна меняется ам­плитуда колебаний и угол отсечки тока.

Теперь нужно определиться с отклонением стрелки PA 1. Идеально, если при максимальной ампли­туде колебаний на эмиттере VT 1 ток через PA 1 на 30 % больше тока полного отклонения стрелки, для компенсации разряда источника питания. Если стрелка "не дотягивает" до конечного деления шкалы, следует сгладить пульсации подключением конденсатора C 4. Если же наоборот, чувствительность слишком высока, то последовательно с PA 1 нужно включить гасящий резистор.

Последним этапом является оцифровка шкалы пробника. Процедура очень простая. Подключая к выводам " Cx " резисторы известных номиналов, отмечают положение стрелки. После чего изготавли­вают шкалу в любом графическом редакторе.

Можно поступить иначе. Подбирать значение резистора до совпадения стрелки с имеющимися на шкале делениями. Плюс этого метода в том, что "родную" шкалу миллиамперметра можно отсканиро­вать, а подставить необходимые значения в полученный рисунок гораздо проще. Ми­нус метода - зна­чения на шкале, скорее всего, будут дробными.

Файлы к статье

1) ЭПС и не только... (Esr 1.rar, 42 кБ)

2) Оценка ЭПС с помощью осциллографа (Esr