Содержание

единица измерения, как измерить мультиметром

Ёмкость – это мера способности конденсатора накапливать заряды. Ёмкость измеряется в фарадах, по имени почетного члена Петербургского университета английского физика Майкла Фарадея.

Что такое емкость?

Если удалить одиночный электропроводник бесконечно далеко, исключить влияние заряженных тел друг на друга, то потенциал удаленного проводника станет пропорционален заряду. Но у отличающихся по размеру проводников потенциалы не совпадают.

Единицей емкости конденсатора в СИ является фарад. Коэффициент пропорциональности обозначают буквой С – это емкость, на которую влияет размер и внешняя структура проводника. Материал, фазовое состояние вещества электрода роли не играют – заряды распределяются на поверхности. Поэтому в международных правилах СГС ёмкость измеряется не в фарадах, а в сантиметрах.

Уединенный шар радиусом 9 млн км (1400 радиусов Земли) содержит 1 фарад. Отдельный проводящий элемент удерживает заряды в недостаточных для применения в технике количествах. По технологиям XXI в. создается ёмкость конденсаторов с единицами измерений выше 1 фарада.

Накапливать требуемое для работы электронных схем количество электричества способна структура из минимум 2 электродов и разделяющего диэлектрика. В такой конструкции положительные и отрицательные частицы взаимно притягиваются и сами себя держат. Диэлектрик между электронно-позитронной парой не допускает аннигиляции. Подобное состояние зарядов называется связанным.

Раньше для измерения электрических величин применяли громоздкое оборудование, не отличающееся точностью. Теперь, как измерить ёмкость тестером, знает даже начинающий радиолюбитель.

Маркировка на конденсаторах

Знать характеристики электронных приборов требуется для точной и безопасной работы.

Определение ёмкости конденсатора включает измерение величины приборами и чтение маркировки на корпусе. Обозначенные значения и полученные при измерениях отличаются. Это вызвано несовершенством производственных технологий и эксплуатационным разбросом параметров (износ, влияние температур).

На корпусе указана номинальная емкость и параметры допустимых отклонений. В бытовых устройствах используют приборы с отклонением до 20%. В космической отрасли, военном оборудовании и в автоматике опасных объектов разрешают разброс характеристик в 5-10%. Рабочие схемы не содержат значений допусков.

Номинальная емкость кодируется по стандартам IEC – Международной электротехнической комиссии, которая объединяет национальные организации по стандартам 60 стран.

Стандарт IEC использует обозначения:

  1. Кодировка из 3 цифр. 2 знака в начале – количество пФ, третий – число нулей, 9 в конце – номинал меньше 10 пФ, 0 спереди – не больше 1 пФ. Код 689 – 6,8 пФ, 152 – 1500 пФ, 333 – 33000 пФ или 33 нФ, или 0,033 мкФ. Для облегчения чтения десятичная запятая в коде заменяется буквой “R”. R8=0,8 пФ, 2R5 – 2,5 пФ.
  2. 4 цифры в маркировке. Последняя – число нулей. 3 первых – величина в пФ. 3353 – 335000 пФ, 335 нФ или 0,335 мкФ.
  3. Использование букв в коде. Буква µ – мкФ, n – нанофарад, p – пФ. 34p5 – 34,5 пФ, 1µ5 – 1,5 мкФ.
  4. Планерные керамические изделия кодируют буквами A-Z в 2 регистрах и цифрой, обозначающей степень числа 10. K3 – 2400 пФ.
  5. Электролитические SMD приборы маркируются 2 способами: цифры – номинальная емкость в пФ и рядом или во 2 строчке при наличии места – значение номинального напряжения; буква, кодирующая напряжение и рядом 3 цифры, 2 определяют емкость, а последняя – количество нулей. А205 значит 10 В и 2 мкФ.
  6. Изделия для поверхностного монтажа маркируются кодом из букв и чисел: СА7 – 10 мкФ и 16 В.
  7. Кодировки – цветом корпуса.

Маркировка IEC, национальные обозначения и кодировки брендов делают запоминание кодов бессмысленным. Разработчикам аппаратуры и мастерам-ремонтникам требуются справочные источники.

Вычисление с помощью формул

Вычисление номинальной емкости элемента требуется в 2 случаях:

  1. Конструкторы электронной аппаратуры рассчитывают параметр при создании схем.
  2. Мастера при отсутствии конденсаторов подходящей мощности и емкости используют расчет элемента для подбора из доступных деталей.

RC цепи рассчитывают с применением величины импеданса – комплексного сопротивления (Z). Rа – потери тока на нагревание участников цепи. Ri и Rе – учитывают влияние индуктивности и ёмкости элементов. На выводах резистора в RC цепи напряжение Uр обратно пропорционально Z.

Тепловое сопротивление увеличивает потенциал на нагрузке, а реактивное уменьшает. Работа конденсатора на частотах выше резонансных, когда растет реактивная составляющая комплексного сопротивления, приводит к потерям напряжения.

Частота резонанса обратно пропорциональна способности накапливать заряд. Из формулы для определения Fр вычисляют, какие значения Ск (емкости конденсатора) требуются для работы цепи.

Для расчета импульсных схем используют постоянную времени цепи, определяющую воздействие RC на структуру импульса. Если знают сопротивление цепи и время заряда конденсатора, по формуле постоянной времени вычисляют емкость. На истинность результата влияет человеческий фактор.

Мастера используют параллельные и последовательные соединения конденсаторов. Формулы расчета обратны формулам для резисторов.

Последовательное соединение делает емкость меньше меньшей в соединении элементов, параллельная схема суммирует величины.

Как измерить ёмкость конденсатора мультиметром?

Измеряя параметры, конденсатор предварительно разряжают, замкнув выводы между собой отверткой с изоляцией на ручке. Если этого не сделать, маломощный мультиметр выйдет из строя.

Ответ на вопрос, как проверить емкость конденсатора мультиметром с режимом “Сх” такой:

  1. Включить режим “Сх” и подобрать предел замера – 2000 пФ – 20 мкФ в стандартном приборе;
  2. Вставить конденсатор в гнезда в приборе или приложить щупы к выводам конденсатора и посмотреть значение на шкале прибора.

Амперовольтметром или мультиметром определяют наличие внутри корпуса короткого замыкания или обрыва.

Полярный конденсатор включают в цепь прибора с учетом направления тока. Электроды изделия производители маркируют. Конденсатор, рассчитанный для напряжения 1-3 В, при обратном токе выше нормы выйдет из строя.

Перед тем как измерить характеристики, полярный электролитический конденсатор выпаивают из платы. Включают мультиметр в режим измерения сопротивления или проверки полупроводников. Прикладывают щупы к электродам полярного конденсатора – плюс к плюсу, минус к минусу. Исправная емкость покажет плавный рост сопротивления. По мере заряда ток уменьшается, ЭДС растет и достигает напряжения источника питания.

Обрыв в конденсаторе будет выглядеть на мультиметре как бесконечное сопротивление. Прибор не отреагирует или стрелка на аналоговом экземпляре едва шевельнется.

При пробое элемента измеряемый параметр не соответствует номинальному значению в меньшую сторону, пропорционально величине пробоя.

Если задаться вопросом, как измерить мультиметром комплексное или эквивалентное последовательное сопротивление (ESR конденсатора), то без приставки сделать это проблематично. Реактивные свойства конденсатор проявляет при высокочастотном токе.

Прочие способы измерения

Измеритель емкости конденсаторов своими руками собирают по схемам импульсных устройств. Последовательности RC цепей с переменными резисторами создают на выходе изделия серии сигналов со ступенчатым изменением частоты. Для наладки устройства используют мультиметр, с которым будет применяться приставка.

Набор проверенных конденсаторов поочередно подключают к конструкции и настраивают точность работы в каждом поддиапазоне.

Измеритель ёмкости полярных электролитических элементов своими руками схематически реализуется и настраивается, как часть приставки без колебательного контура. На выходе вместо импульсного – постоянное напряжение.

В цифровых измерителях ёмкости источник питания – высокостабильный. “Плавающие” параметры элементов, из которых собирается схема, дадут неприемлемую для точности измерений погрешность.

На логических элементах создаются источники переменного импульсного тока для замеров ESR.

Недорогие приборы для измерения емкости конденсатора, типа мостовых RLC устройств с дополнительной функцией проверки SMD сопротивлений, сетевой зарядкой и жидкокристаллическим дисплеем, сами размером с палец. Выполняют функции профессионального метрологического комплекса. Способны выступать в роли измерителя емкости электролитических конденсаторов, как полярных, так и переменных.

odinelectric.ru

как измерить емкость конденсатора обычным мультиметром?

Под «обычным» надо наверное подразумевать мультиметр без функции измерения емкости?

Если емкость довольно большая, где-то 1 мкф и больше, то можно довольно таки точно измерить емкость используя кроме мультиметра еще и секундомер. Зарядить конденсатор в режиме прозвонки диодов, а затем подключив в режиме вольтметра засечь время за которое напряжение упадет до определенного уровня, а затем, зная сопротивление мультиметра в режиме вольтметра (у дешевых цифровых обычно 1 Мом) по формуле экспоненты вычислить емкость.

Если емкость маленькая, то нужен источник синусоидального напряжения, хотя бы трансформатор и скорее всего резисторы.

В некоторых молелях есть такая функт.
А о целости емкости можно судить по отклику сигнала на омах
Но не о размере

Для проверки конденсаторов лучше всего использовать специальные приборы, но и обычный аналоговый мультиметр может помочь. Пробой конденсатора легко обнаруживается путем проверки сопротивления между его выводами, в этом случае оно будет равно нулю, сложнее с повышенной утечкой конденсатора.

При подключении в режиме омметра к выводам электролитического конденсатора соблюдая полярность (плюс к плюсы, мунус к минусу) , внутренние цепи прибора заряжают конденсатор, при этом стрелка медленно ползет вверх, показывая увеличение сопротивления. Чем выше номинал конденсатора, тем медленнее движется стрелка. Когда она практически остановится, меняем полярность и наблюдаем как стрелка возвращается в нулевое положение. Если что-то не так, скорее всего есть утечка и к дальнейшему использованию конденсатор не пригоден.
Стоит потренироваться, так как, лишь при определенной практике можно не ошибиться.

Емкость — ни как! Если это не предусмотрено конструкцией и начинкой тестера!

обычным мултиком не имереешь можно у электролитов посмотреть при подключении щупов на килоомах покажет 1-2 килоома а потом бесконечное сопротивление но это грубая проверка

Нда! Как померить? А никак! Если нужен источник синуса и резисторы, так что делать когда они появятся? Тем более, синус 50 Гц есть в любой розетке, а резисторы можно делать из нихромовой проволоки из электроплитки или из стеклянных банок с водным раствором поваренной соли. И в википедию лень посмотреть? Там статья «Мост Шеринга» называется

touch.otvet.mail.ru

Как измерить емкость конденсатора?

Для того чтобы измерить емкость конденсатора , можно применять цифровой мультиметр. С его помощью можно напрямую измерить требуемую величину (часто прибор имеет соответствующую функцию). Для этого конденсатор подключают к мультиметру, который обладает нужной функцией, выбирают самый точный предел измерения. В том случае, если индикатор прибора покажет сообщение о перегрузке, точность уменьшают до тех пор, пока он не покажет величину емкости.

Если нужной функции у мультиметра нет, но есть мостовая приставка для измерения емкости  (аналог моста Уинстона, только из четырех сопротивлений моста имеются два, а два заменены на конденсаторы, емкость одного из них не известна). Мост подключают к мультиметру. На мультиметре выбирают режим микроамперметра, способного измерять постоянный ток. Мост следует сбалансировать по минимуму показаний. Снять по шкале моста показания.

Если мостовой приставки тоже нет, то можно использовать генератор стандартных сигналов, на котором выставляется известная амплитуда сигнала (несколько вольт). Мультиметр (в режиме микроамперметра) включают последовательно с генератором и исследуемым конденсатором. Частота сигнала выставляется, такая например, что мультиметр первый раз показывает силу тока не больше, чем 100 мкА, а второй раз 1 мкА (если частота окажется очень маленькой, то мультиметр не даст показаний). После этого амплитудную величину напряжения (в вольтах) делят на , получая при этом действующее значение . Силу тока следует перевести в амперы. Затем разделив напряжение на ток получим емкостное сопротивление Ом конденсатора . Имея частоту Гц , емкостное сопротивление и применяя формулу:

   

можно вычислить искомую емкость конденсатора.

ru.solverbook.com

Простые измерители емкости | Для начинающих


Простые измерители емкости


Многие современные и некоторые не очень современные мультиметры имеют функцию измерения емкости. Если же такого мультиметра нет, а есть только прибор, которым можно измерять сопротивление и ток, то несложные приспособления к нему позволят проверить работоспособность и узнать емкость неполярных и даже полярных конденсаторов емкостью от единиц или десятков пикофарад до сотен и тысяч микрофарад. О таких приставках и рвссказывает автор публикуемой статьи.


Вначале упомяну так называемый метод баллистического гальванометра, или, как его называют в просторечии, метод отскока стрелки. Под отскоком понимают кратковременное отклонение стрелки. Этот метод вовсе не требует дополнительных приспособлений и позволяет грубо оценить параметры конденсатора, сравнивая его с заведомо исправным. Для этого мультиметр включают на предел измерения сопротивления и щупами дотрагиваются до выводов предварительно разряженного конденсатора (рис. 1). Ток зарядки вызовет кратковременное отклонение стрелки, тем большее, чем больше емкость конденсатора. Пробитый конденсатор имеет сопротивление, близкое к нулевому, а конденсатор с оборванным выводом не вызовет никакого отклонения стрелки омметра.



На пределе «Омы» удается проверять конденсаторы емкостью в тысячи микрофарад. При проверке оксидных конденсаторов надо соблюдать полярность, предварительно определив, на каком из выводов мультиметра присутствует плюсовое напряжение (полярность выводов мультиметра в режиме измерения сопротивлений может и не совпадать с полярностью в режиме измерения токов или напряжений). На пределе «кОм х 1» можно проверять конденсаторы емкостью в сотни микрофарад, на пределе «кОм х 10» — в десятки микрофарад, на пределе «кОм х 100» — в единицы микрофарад и, наконец, на пределе «кОм х 1000» или «МОм» — в доли микрофарады. Но конденсаторы емкостью в сотые доли микрофарады и менее дают слишком малое отклонение стрелки, поэтому судить об их параметpax становится трудно.


На рис. 2 приведена схема измерения емкости с помощью понижающего трансформатора и диодного моста. Так удается измерять емкости от тысячи пикофарад до единиц микрофарад. Отклонение стрелки прибора здесь стабильное, поэтому считывать показания легче. Ток в цепи миллиамперметра РА1 пропорционален напряжению вторичной обмотки трансформатора, частоте тока и емкости конденсатора. При частоте сети 50 Гц, а это наш бытовой стандарт, и вторичном напряжении трансформатора 16 В, ток через конденсатор емкостью 1000 пФ будет около 5 мкА, через 0,01 мкФ — 50 мкА, через 0,1 мкФ — 0,5 мА и через 1 мкФ — 5 мА. Калибровать или проверять показания также можно с помощью заведомо исправных конденсаторов известной емкости.



Резистор R1 служит для ограничения тока до значения 0,1 А в случае короткого замыкания измерительной цепи. Большой погрешности в показания на указанных пределах измерений этот резистор не вносит. Трансформатор понижающий, лучше малогабаритный, подобный тем, что используют в маломощных блоках питания (сетевых адаптерах). На вторичной обмотке он должен обеспечивать переменное напряжение 12…20 В.


Измерить емкость конденсаторов от десятков до тысячи пикофарад позволит устройство, собранное по схеме на рис. 3. Прототипом предлагаемого измерителя послужила схема, предложенная в статье [1]. Фактически, это автогенератор с кварцевым резонатором. Схема возбуждения кварца выбрана иной, чем в прототипе. Сделано это по двум причинам: во-первых, чтобы уменьшить влияние паразитной проходной емкости транзистора между его базой и коллектором на работу генератора, во-вторых, чтобы ослабить вероятность возбуждения генератора на высших гармониках резонатора. Сам же принцип работы прибора прежний, поэтому полезно будет прочитать всю статью [1].



Работает устройство следующим образом. Когда частота колебательного контура L1C2 в цепи коллектора транзистора VT1 оказывается близкой к частоте основного резонанса кварцевого резонатора ZQ1, возбудившийся генератор потребляет минимальный ток. Омметр, который питает устройство энергией, уменьшение тока будет воспринимать как увеличение измеряемого сопротивления. Таким образом, с помощью омметра удается контролировать процесс настройки контура в резонанс конденсатором переменной емкости (КПЕ) С2. Частота генератора определяется резонансной частотой кварцевого резонатора, а емкость и индуктивность колебательного контура при резонансе взаимосвязаны в соответствии с формулой Томсона [2]: f = 1/2WLC. Изменяя индуктивность катушки контура, необходимо добиться, чтобы резонанс наблюдался при емкости КПЕ, близкой к максимальной. Контролируемые конденсаторы подключают параллельно КПЕ, при этом резонанс будет наблюдаться при другом положении ротора КПЕ. Его емкость уменьшится на величину искомой.


КПЕ надо оснастить шкалой, проградуированной в пикофарадах с помощью точных, заведомо исправных конденсаторов. В устройстве можно применить любой маломощный транзистор, способный генерировать на частоте кварцевого резонатора. При использовании р-п-р транзистора полярность питания меняют на противоположную. Конденсатор С1 следует подобрать максимально большой емкости, при которой еще возникает генерация на основной частоте кварцевого резонатора. В этом случае уменьшится вероятность того, чтс кварц будет возбуждаться на высших гармониках. КПЕ лучше использовать трехсекционный, с воздушным диэлектриком, от старых ламповых приемников. Емкость одной секции такого конденсатора изменяется примерно от 12 до 490 пФ. Если все три секции соединить параллельно, то с учетом паразитных емкостей получим КПЕ, изменяющий емкость примерно от 50 до 1500 пФ. Можно применить и двухсекционный конденсатор, соединив его секции параллельно. Максимальная емкость такого конденсатора составит около 1000 пФ. В качестве катушки индуктивности L1 использован дроссель ДПМ-2,4 индуктивностью 20 мкГн. Катушку можно изготовить и самостоятельно. Индуктивность однослойной цилиндрической катушки без магнитопровода определяют по следующей эмпирической формуле: L [мкГн] = DN2/(1000Nh/D+440), где D — диаметр катушки [мм]; N — число витков; h — шаг намотки [мм], а при намотке виток к витку это просто диаметр провода.


Функциональную схему омметра и особенности его подключения можно посмотреть в статье [3]. Желательно выбрать предел, на котором омметр развивает ток короткого замыкания порядка 1 …2 мА, и определить полярность выходного напряжения. При неправильной полярности подключения омметра устройство не заработает, хотя и не выйдет из строя. Измерить напряжение холостого хода, ток короткого замыкания омметра и определить его полярность на различных пределах измерения сопротивления можно с помощью другого прибора. С помощью описанной приставки можно измерять индуктивность катушек в пределах приблизительно 17…500 мкГн. Это при использовании кварцевого резонатора на частоту 1 МГц и КПЕ емкостью 50…1500пФ. Катушку для этого устройства делают сменной и калибруют прибор, используя эталонные индуктивности. Можно также использовать приставку как кварцевый калибратор.


Вместо устройства по схеме рис. 3 можно предложить менее громоздкое, в том отношении, что не потребуются КПЕ, кварц и катушка. Его схема показана на рис. 4. Назову эту приставку «Преобразователь емкости в активное сопротивление с питанием от омметра». Она представляет собой двухкаскадный УПТ на транзисторах VT1 и VT2 разной структуры и непосредственной связью между каскадами. Измеряемый конденсатор Сх включают в цепь положительной обратной связи с выхода на вход УПТ. При этом возникает релаксационная генерация и транзисторы часть времени остаются закрытыми. Этот промежуток времени пропорционален емкости конденсатора.



Пульсации выходного тока фильтрует блокировочный конденсатор С1. Усредненный ток, потребляемый устройством, при увеличении емкости конденсатора Сх становится меньше, и омметр воспринимает это как увеличение сопротивления. Устройство уже начинает реагировать на конденсатор емкостью 10 пФ, а при емкости 0,01 мкФ его сопротивление становится большим (сотни килоом). Если сопротивление резистора R2 уменьшить до 100 кОм, то интервал измеряемых емкостей составит 100 пФ…0,1 мкФ. Начальное сопротивление устройства — около 0,8 кОм. Здесь следует отметить, что оно нелинейное и зависит от протекающего тока. Поэтому на разных пределах измерения и с разными приборами показания будут различаться, и для проведения измерений необходимо сравнивать искомые показания с показаниями, даваемыми образцовыми конденсаторами.


С. Коваленко, г. Кстово Нижегородской обл. Радио 07-05.

Литература:

1. Пилтакян А. Простейшие измерители L и С:

Сб.: «В помощь радиолюбителю», вып. 58, с.61—65. — М.: ДОСААФ, 1977.

2. Поляков В. Теория: Понемногу — обо всем.

Расчет колебательных контуров. — Радио, 2000, № 7, с. 55, 56.

3. Поляков В. Радиоприемник с питанием от… мультиметра. — Радио, 2004, № 8, с. 58.

www.radiomexanik.spb.ru

Измеритель емкости конденсаторов — Меандр — занимательная электроника

Схем приборов для измерения емкости кон­денсаторов существуют очень много. Они выпол­нены на самой различной элементной базе, отли­чаются степенью сложности, доступностью ис­пользуемых деталей и точностью измерений.

Именно с позиции построения простого уст­ройства для измерения емкости конденсаторов на самых распространенных в настоящее время радиокомпонентах и была разработана схема рис.1. В качестве измерительного прибора ис­пользуется широко распространенный цифровой мультиметр типа M830-B.

Рис. 1

В принципе, идея построения практически всех распространенных устройств для измере­ния емкости конденсаторов одинакова. Задаю­щий импульсный генератор формирует последо­вательность импульсов. Она подается на измеря­емый конденсатор. В зависимости от его емкос­ти меняется величина заряда, который он успе­вает получить. Этот заряд и измеряется. Точнее — измеряется на­пряжение, до ко­торого заряжает­ся измеряемый конденсатор.

Резистивный делитель R1-R2 напряжения ис­точника +6 В обеспечивает возможность питания микросхе­мы операционно­го усилителя DA1 типа КР140УД708 от однополярного источника. Ком­мутируемые переключателем SA1 RC-цепочки и резистор поло­жительной обратной связи R3 обеспечивают ра­боту ОУ в автоколебательном (генераторном) ре­жиме.

При наличии высокого положительного напря­жения на выходе микросхемы DA1 через конден­сатор С4 и диод VD1 обеспечивается заряд изме­ряемого конденсатора Сх. В моменты нулевого напряжения на выходе DA1 конденсаторы Сх и С4 разряжаются через эмиттерно-базовый переход транзистора VT1. Диод VD1 при этом находится в запертом состоянии и на работу схемы в этом ре­жиме влияния не оказывает. Импульс тока кол­лектора транзистора проходит через резистор R10 и заряжает конденсатор С5. Напряжение на С5 измеряется высокоомным вольтметром тес­тера М830-В.

Схема измерительной части устройства очень проста. Она известна, в частности, из иностран­ной печати. Предварительно ее работа была проверена экспериментально на макете.

Следует подчеркнуть, что с изменением вели­чины напряжения питания микросхемы DA1 в этой и аналогичных схемах будут изменяться и показа­ния мультиметра, подключенного к контактам XS2. Чтобы этого не происходило, использован стабилизатор напряжения питания схемы DA2. Его выходное напряжение в данной схеме 6 В, по­этому минимальное напряжение источника, под­ключаемого к контактам колодки XS3, должна быть не менее 8,5…9 В.

На рис.2 показана топография печатной пла­ты устройства и расположение радиокомпонен­тов на плате.

Рис. 2

Измеряемый конден­сатор Сх подключается к схеме последовательно с конденсатором С4. Это сделано для защиты ми­кросхемы DA1 от выхода из строя при случайном замыкании между собой выводов измеряемого конденсатора или, если он окажется пробитым. Номинал конденсатора С4 не критичен. Главное, чтобы его значение было в несколько раз больше измеряемого конденсатора самого большого номинала. Так, если при­бором измерять, например, конденсаторы до 10 мкФ, то емкость С4 должна быть 47…100 мкФ. На более низких пределах измеряемых емкостей это условие будет выполняться автоматически.

При переключении пределов измерений при­бора необходимо обеспечить кратность емкос­тей конденсаторов С1…С3. Если предварительно подобрать эти конденсаторы по емкости, то наст­ройка схемы упростится.

Настройка устройства

Возможная методика настройки состоит в следующем.

К контактам гнезда XS1 подключаем «эталон­ный» конденсатор емкостью, например, 10 мкФ. Переключатель пределов измерений прибора SA1 «Поддиапазоны» устанавливается положе­ние «3». Подбирая положение движка подстроен­ного сопротивления R5 добиваются показаний мультиметра РА1 — 1 В.

Аналогично, за счет регулировки значения со­противления R6 (R8) и подключении калибровоч­ного конденсатора С2 (С3) производят настройку устройства измерения емкостей конденсаторов в поддиапазоне «2» («1»). При этом, естественно, к контактам XS1 подключается эталонный кон­денсатор другой емкости 0,1 мкФ (1000 пФ).

Измеряемые и эталонные конденсаторы большой емкости, естественно, электролитические. Необходимо лишь соблюдать полярность их включения в схему.

При емкости конденсатора С1 10 мкФ прибор обеспечивает измерение емкостей конденсато­ров на «3» поддиапазоне практически от 0,1 мкФ до 10 мкФ.

При емкости конденсатора С2 0,1 мкФ (100 нФ) рабочий диапазон «2» прибора составит 1000 пФ…0,1 мкФ, а при С3 — 1000 пФ — 50 пФ…1000 пФ. Значения вариантов выбора номиналов конденсаторов С1…С3 и достигаемые при этом пределы измерения емкостей конденсаторов Сх показаны в таблице 1.

Таблица 1

Емкость CnПределы измерения Сх
1С3- 1нФ50 пФ…1 нФ
2С2-0,1мкФ1 нФ…0,1 мкФ
3C1-10мкФ0,1…10 мкФ

При настройке схемы емкости задающих конденсаторов С1…С3 и эталонные измери­тельные конденсаторы (для проверки рабочих поддиапазонов прибора Сх) проверялись и подбирались с использованием промышленно­го измерителя емкостей конденсаторов типа СМ 9601А.

Наличие подстроечных сопротивлений R5, R7, R9 в схеме позволяет использовать в качестве С1 …С3 конденсаторы не только указанных на схе­ме номиналов, но и других близких к ним. При этом, возможно, потребуется лишь подобрать но­миналы резисторов R4, R6, R8.

Следует подчеркнуть и тот факт, что фактичес­ки в каждом из поддиапазонов измерений можно проверять конденсаторы вдвое большего номи­нала, чем это было указано ранее. Так, при экспе­рименте оказалось, что на первом поддиапазоне можно измерять емкость конденсаторов номина­лом почти до 20 мкФ.

Расширение диапазона измерений за счет увеличения емкости конденсатора, например С1, в схеме рис.1 теоретически также вполне возможно, но практически мною это не проверялось.

Автор: Андрей Попович, г. Самара

Возможно, вам это будет интересно:

meandr.org

РАДИОЛЮБИТЕЛЬ, №4, 1925 год. Как измерить емкость конденсатора




РАДИОЛЮБИТЕЛЬ, №4, 1925 год. Как измерить емкость конденсатора

«Радиолюбитель», №4, март, 1925 год, стр. 85-86

Как измерить емкость конденсатора

С. И. Шапошников

Емкостное сопротивление

Представим себе схему, изображенную на рис. 5, где батарея Б соединяется через переключатель П с чувствительным измерительным прибором А и конденсатором С. Поставив переключатель П на кнопку 1, мы включим батарею, благодаря чему пройдет мгновенный ток, которым конденсатор зарядится, что мы заметим по мгновенному отклонению (вздрагиванию) стрелки прибора вправо. После того, как конденсатор зарядится, он остается заряженным все время, но ток в цепи уже не идет, — это видно из того, что стрелка неподвижно покоится на нуле.

Рис. 5. Включение конденсатора в цепь постоянного тока.

Теперь переставим переключатель на кнопку 2. Этим мы выключим батарею и замкнем конденсатор только на прибор A. Конденсатор разрядится, дав мгновенный ток в обратном направлении, что заметно по мгновенному отклонению стрелки прибора влево.

Затем стрелка, за отсутствием тока, вернется на нуль, и все явление прекратится.

Итак, постоянный ток через конденсатор не проходит; только при заряде и разряде конденсатора получается мгновенный ток.

Теперь будем быстро переставлять переключатель из положения первого во второе и обратно. Стрелка прибора начнет шевелиться все время, что нам покажет на присутствие многих токов, идущих через цепь с конденсатором.

Теперь батарею заменим переменным током осветительной сети, в которой, как известно, число периодов (частота) равно 50 в секунду (см. рис. 6). В этой схеме чувствительный прибор должен быть таким, который может показывать переменный ток.

Рис. 6. Включение конденсатора в цепь переменного тока.

Мы увидим,что стрелка прибора будет все время отклонена, что покажет на присутствие тока в цепи с конденсатором. Какой же это ток? Мы знаем, что ток через диэлектрик, т.-е. непроводник, не проходит. Но ему и не надо проходить через диэлектрик. Когда динамо-машина, питающая переменным током осветительную сеть, дает ток в одном направлении, обкладки конденсатора заряжаются, т.-е. к ним притекает ток. Когда ток (а ведь он переменный) прекращается, конденсатор дает ток разряда. Когда динамо-машина дает ток в обратном направлении, — конденсатор вновь заряжается, только в обратном направлении и т. д. Следовательно, прибор будет все время показывать те токи, которые идут то на заряд, то на разряд конденсатора. А раз в цепи идут токи, то обычно говорят, что переменные токи проходят через конденсатор, что, конечно, следует понимать, как об’яснено выше.

Если мы увеличим емкость конденсатора, то прибор покажет, что ток в цепи стал больше. При изменении емкости конденсатора меняется величина тока.

Предположим, что при некотором большом конденсаторе измерительный прибор показывает силу тока 1 ампер. Выключив конденсатор и поставив на его место сопротивление, напр., реостат, мы можем подобать такую его величину, что ток получится опять-таки в 1 ампер.

Из этого мы заключаем, что конденсатор в цепи переменного тока ведет себя в роде обычного сопротивления. От величины емкости зависит величина тока в цепи. Поэтому говорят, что конденсатор обладает сопротивлением, которое называют емкостным сопротивлением, в отличие от сопротивления проводников, называемого омическим.

Но повторяем, что омическое сопротивление конденсатора бесконечно велико, так как ток через диэлектрик пройти не может.

Поэтому под емкостным сопротивлением следует понимать то действие его зарядов и перезарядов, благодаря которому возникает ток той или иной силы.

Емкостное сопротивление можно рассчитать по формуле:



RC = 1 омов. ……….. (3)  
6,28 × f × Cf

Здесь Rc обозначает емкостное сопротивление, f число периодов, Cf емкость конденсатора, выраженную в фарадах.

Пример: конденсатор с емкостью в 700.000 см. включен в осветительную сеть, число периодов которой f = 50. Найдем Rc, для этого нужно емкость нашего конденсатора выразить в фарадах. Разделив 700.000 см. на 900.000 и затем полученное делить на 1.000.000, мы выразим вашу емкость в фарадах. Тогда:




RC = 1 = 1 × 900.000 × 1.000.000 = 4090 омов.



6,28 × 50 × 700.000
900.000 × 1.000.000
6,28 × 50 × 700.000
  

т.-е. при нашем конденсаторе установится в цепи такая сила тока, какая установилась бы при сопротивлении в 4090 омов.

Емкостное сопротивление зависит от частоты тока: чем больше частота, тем меньше получается сопротивление. Если бы этот же конденсатор включить в цепь, в которой имеется частота (число периодов) 300.000 в секунду (волна в 1000 метр.), то сопротивление конденсатора при такой частоте оказалось бы (как это можно подсчитать по формуле) всего лишь 0,68 ома.

Способ измерения емкости

На вышеизложенного мы уже знаем, что конденсаторы, имея емкостные сопротивления, ведут себя в цепи переменного тока вроде омических сопротивлений. Поэтому к ним можно применить знакомую нам схему мостика Уитстона (см. стр. 18 «РЛ», №1, 1925 г.), как показано на рис. 7, где: R1 и R2 — плечи мостика, C — третье плечо, имеющее емкостное сопротивление в 1 / 6,28×f×C, Cx — четвертое неизвестное плечо, с сопротивлением 1 / 6,28 f Cx.

Рис. 7. Схема мостика Уитстона для измерения емкостей.

Пустив в ход пищик П и слушая в телефон Т, мы сможем передвижением ползунка найти такую точку a, при которой звук в телефоне перестанет быть слышим. Раз это так, то мы знаем, что R1 получилось во столько раз больше R2, во сколько 1 / 6,28 f Cx больше величины 1 / 6,28×f×C, что и запишем:





 R1  = 1
6,28 × f × Cx
R21
6,28 × f × C

Произведя деление дробей и сокращение, получим формулу:



 R1  =   C  
R2Cx

откуда:

А так как мы знаем (см. стр. 18), что



 R2  =   l2  
R1l1

т.-е, что отношение сопротивлений можно заменить длинами плеч, то получаем:

Эта формула говорит, что измеряемая емкость Cx равна длине правого плеча, разделенной на длину левого и помноженной на известную емкость.

Если известная емкость C (эталон) выражена в сантиметрах, то и величина получаемой емкости получается в сантиметрах.

Читатель, вероятно, заметил, что при измерении сопротивлений (Р. Л. №2) мы левое плечо делили на правое, т.е. брали l1 / l2, а при измерении емкости надо правое плечо делить на левое, т.-е. брать l2 / l1, что получилось вследствие вида емкостных сопротивлений, выражающихся дробями, у которых емкость входит в знаменатель. Чтобы получить формулу, одинаковую для всех измерений, мы сделаем следующее: поменяем местами эталон и измеряемую емкость. Тогда придется поменять и плечи, и мы получим окончательную формулу:



C =  l1  Cx ………. (4)
l2

Рис 8 Производство измерения при помощи мостика.


Производство измерения

Берем изготовленный нами мостик (см. рис. 8). Перемычка П должна быть включена. Переключатель 9 должен стоять на любой из кнопок. К левым зажимам А присоединяем пищик с элементами. К правым Б — присоединяем телефон. К правым зажимам В присоединяем измеряемую (неизвестную) емкость и к левым Г — известную емкость — эталон. Слушая в телефон, передвигаем ползунок. Если звук не прекращается, берем другой эталон и получаем положение ползунка, при котором звук не слышен. Пусть это будет, напр., деление 3. (цифра 3 на шкале показывает, что в данном положении ползуна отношение плеч = 3). Если наш эталон имеет емкость, напр. 1200 см., то определяем:



Cx =  l2  × C = 3 × 1200 = 3600 см.
l1

Итак, измеряемая емкость равна цифре, показываемой ползунком, помноженной на емкость эталона.

Чтобы не забывать, куда включать эталоны сопротивлений и емкостей, на мостике полезно отметить это буквами, поставив у правых зажимов букву R, а у левых букву C, которые будут нам сразу указывать место включения эталона.

Все, что говорилось о точности измерений для сопротивлений, относится и к измерению емкости, почему этого пункта мы здесь и не касаемся.

Изготовление эталонов емкостей.

Фабричные эталоны обычно приготовляются от 0,001 микрофарады до целых микрофарад.

Любителю едва ли придется измерять емкости в микрофараду и больше. Поэтому ему можно посоветовать сделать эталоны в 0,001, 0,01 и 0,1 микрофарады, а т.к. в описаниях обычно даются не микрофарады, а сантиметры, то проще будет сделать эталоны в 1000, 10.000 и 100.000 сантиметров.

Прежде всего посоветуем сделать десяток конденсаторов с парафиновой бумагой и со стеклом, напр., от фотографических пластинок, чтоб емкости их были около 1000 см. каждая.

Парафинировать бумагу надо в парафине, нагретом выше 100 градусов. Тогда даже сырая бумага испарит в нем свою влагу, которая выйдет в виде пузырьков.

Если диэлектриком будет стекло, то станиоль приклеивают к стеклу или хорошим шеллаком, или, что лучше и доступнее, сырым яичным белком.

Расчет емкости этих конденсаторов производится, как указано выше, в примерах.

Конденсаторам лучше всего придать вид, показнниый на рис. 9. Чтобы они были прочны и не изменяли свою емкость, их зажимают между двумя досочками посредством шурупов или гвоздей. Части станиолевых листков, выходящие из под верхней доски, покрывают металлической планкой a, привертываемой двумя шурупами, из которых один может служить зажимом для присоединения проводников.

Рис. 9. Общий вид измерительного конденсатора.

Изготовив несколько штук таких конденсаторов, приступим к постройке точного временного эталона по одному из следующих способов:

1) Если любитель может достать два железных, цинковых или иных металлических листа, он их подвешивает, как показано на рис. 10-а, напр. к деревянным полкам или к подобным непроводящим опорам. Получается плоский воздушный конденсатор, у которого площадь обкладки легко и точно вычисляется, а толщина промежутка воздуха между листами может быть подобрана нужной величины и тоже измерена. Толщина подбирается такой величины (передвиганием одного из листов), чтобы емкость по формуле



C =  Sкв. см 
12,56 · dсм

была бы, по возможности, около 1000 см.

Если листы подвесить трудно, можно один из них положить горизонтально на стол. Затем на этот лист кладутся пять кубиков из парафинированного дерева или иного изолятора. На кубики накладывают второй лист. Кубики должны быть маленькими и иметь высоту, равную вычисленной толщине конденсатора (см. рис. 10-б).

2) Если металлический листок достать нельзя, берут две доски, которые с одной стороны обклеивают станиолем. Одну доску кладут на стол, станиолем вверх. На станиоль кладут четыре маленьких кубика, имеющих высоту, равную вычисленной толщине. На кубики, станиолем вниз, кладут вторую доску. Такой воздушный конденсатор легко рассчитать. В этом случае доски можно заменить стеклом, если их легче достать. Доски или стекла не служат диэлектриком, а лишь поддерживают на определенном расстоянии одну обкладку от другой.

Рис. 10. Постройка точного временного эталона.

Во всех случаях вычисленная емкость будет тем ближе к истинной, чем точнее измерены площадь обкладок S и расстояние между ними d. Следует обратить виимание, чтобы обкладки не были покороблены и расстояние между ними всюду было бы одинаковым. Чем площадь обкладок больше, тем больше надо брать величину d, почему ее легче точно измерить, а потому и точность вычисления будет больше.

3) Удовлетворительные результаты дает такой способ. Парафинируют несколько полулистов писчей бумаги. Листы соединяют между собой проглаживанием горячим утюгом, таким образом получают парафинированную картонку, толщину которой следует подогнать возможно ближе к 1 мм. К полученной картонке приглаживают рукой 2 обкладки из станиоля, размером 20 × 30 см каждая. Получается парафиновый конденсатор, который будет рассчитан тем вернее, чем точнее толщина картонки подходит к 1 мм. За диэлектрическую постоянную следует взять цифру 2,2.

Для опыта был изготовлен такой конденсатор, который дал: по расчету — 1050 см., по измерению — 1028 см. Точность получилась, как видно из цифр, весьма большая.

Изготовив по одному из способов такой временный эталон и точно вычислив его емкость, включим его в левую пару зажимов мостика. Затем, включив поочередно в правую пару зажимов изгоговленные ранее конденсаторы, измерим их и подпишем их емкость. Один из них, оказавшийся ближе всего по своей величине к 1000 см. и примем за эталон.

Для получения эталона в 10.000 см. поступим так: соединим несколько уже известных нам конденсаторов параллельно и включим их в левую пару зажимов мостика. Это будет временный эталон, емкость которого будет равна сумме емкости всех соединенных конденсаторов.

В правую пару зажимов включим конденсатор, величину которого надо сделать около 10.000 см. Затем измерим его. Если он окажется мал, прибавим число листочков станиоля и, таким образом, продолжая измерение, сможем подогнать его к величине, близкой к 10.000 см. Это будет второй эталон.

Третий эталон можно будет изготовить подобным способом, сделав несколько их по 10.000 см. и включая их параллельно несколько штук, в качестве временного эталона.

Если явится возможность, следует проверить свои эталоны, сравнив их с точными.

Заканчивая отдел о емкости, скажем, что самые лучшие конденсаторы — воздушные. Они без потерь. Похуже конденсаторы масляные, в которых появляются потери, и еще хуже конденсаторы из обыкновенного стекла, слюды или парафина. В таких конденсаторах потери могут быть порядочной величины.

Не говоря о сущности и происхождении потерь, заметим, что конденсаторы без потерь дают, например, при настройке приемника, хороший, острый резонанс. Конденсаторы же с потерями дают более тупой, расплывчатый резонанс.


sergeyhry.narod.ru

Как измерить мультиметром ёмкость конденсатора?

Ответ мастера:

Чтобы измерить ёмкость конденсатора, можно воспользоваться любым цифровым мультиметром. Некоторые их этих инструментов могут измерить ёмкость непосредственно, а некоторые позволяют это сделать при использовании косвенных методов измерения.

Убедившись, что в вашем мультиметре присутствует необходимая функция измерения ёмкости, его следует подключить к конденсатору и переключателем выбрать самый точный предел измерения ёмкости. Если на индикаторе отобразится сообщение о перегрузке, нужно переключить инструмент на менее точный предел. Совершайте эти манипуляции до того момента, пока прибор не выдаст показания.

В случае, когда для измерения ёмкости используется мостовая приставка, следует работать с мультиметром, как с устройством для определения баланса моста. Подключите его через детектор с фильтрующим конденсатором к выводам моста. Установите на приборе режим микроамперметра постоянного тока. Теперь подключите конденсатор к мосту, сбалансируйте последний до минимума показаний. Прочтите полученные значения по шкале моста.

Если в вашем мультиметре нет возможности измерять ёмкость, и нет мостовой приставки, то следует использовать следующий метод. Вам понадобится генератор стандартных сигналов, на котором нужно установить известную амплитуду сигнала, которая равна нескольким вольтам. Затем последовательно включайте мультиметр (который в зависимости от условий измерения работает как микроамперметр или миллиамперметр переменного тока), генератор и конденсатор, объём которого необходимо измерить.

Установите частоту, при которой мультиметр покажет ток, не превышающий в первом случае 200 мкА, а во втором – 2 мА. При слишком малой частоте прибор ничего не покажет. Далее следует поделить амплитудное значение напряжения, выраженного в вольтах, на квадратный корень из двух. Таким образом получаем его действующее значение. Переведите ток в амперы, поделите напряжение на ток. Полученное значение – ёмкостное сопротивление конденсатора в омах. Используйте значение частоты и ёмкостного сопротивление в формуле для вычисления ёмкости:

Установите такую частоту, чтобы мультиметр показал ток, не превышающий в первом случае 200 мкА, а во втором — 2 мА (если частота слишком мала, он не покажет ничего). Затем поделите амплитудное значение напряжения, выраженного в вольтах, на квадратный корень из двух, чтобы получить действующее его значение. Ток переведите в амперы, после чего поделите напряжение на ток, и вы получите емкостное сопротивление конденсатора, выраженное в омах. Затем, зная частоту и емкостное сопротивление, вычислите емкость по формуле:
C=1/(2πfR), где C — емкость в фарадах, π — математическая константа «пи», f — частота в герцах, R — емкостное сопротивление в омах.

Вычисленное значение ёмкости переведите в более удобные единицы измерения: пикофарады, нанофарады или микрофарады.

Помните, что такой метод нельзя применять для замера ёмкости оксидных конденсаторов.

Перед его измерением конденсатор нужно разрядить, используя безопасный способ.

remont-fridge-tv.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о