De bron van het project is een PDF van Poptronics juli 2007 pagina 25-28
In-circuit condensatortester
Door: Marvin Smith
Ik heb veel tijd besteed aan het vinden van defecte elektrolytische condensatoren in de tv’s, videorecorders en camcorders die ik heb gerepareerd. Een paar waren kortgesloten. De meeste hadden een hoge Equivalent Series Resistance (ESR) ontwikkeld, een interne weerstand in serie met de capaciteit.
Resultaat: De condensator heeft een hoge impedantie en functioneert niet goed. Een gewone capaciteitsmeter is niet nuttig, omdat deze alleen de capaciteit meet, niet de ESR. Als je de capaciteit wel wilt meten, kan de meterindicatie worden beïnvloed door componenten die aan de condensator vastzitten; om een nauwkeurige meting te krijgen, moet je soms je soldeerbout gebruiken om de condensator op te tillen (te isoleren). Als de capaciteit dan correct is, moet je hem weer op de printplaat solderen. Dit is een zeer vervelende klus. Sommige capaciteitsmeters kunnen niet eens boven 20 pF meten, dus je zou vastlopen als je een condensator met een grote waarde, zoals 470 pF, zou moeten testen.
Bouw de In-Circuit Capacitor Tester en u zult uw reparaties versnellen doordat u condensatoren van 1 pF of hoger direct op de printplaat kunt testen.
Verbetering van een oud idee.
In-circuit condensatortesters zijn niets nieuws. Je vindt advertenties voor in-circuit condensatortesters – soms “ESR-meters” genoemd – in tijdschriften voor elektronicahobby’s en onderhoud; ik weet zeker dat ze goed werk leveren. De hier beschreven tester heeft echter ook voordelen. De kosten, bijvoorbeeld – de onderdelen kosten ongeveer $ 60, en de meeste zijn verkrijgbaar bij RadioShack. Sommige van de geadverteerde meters kunnen geen kortgesloten condensatoren detecteren – deze wel. Sommige kunnen beschadigd raken als je de condensator niet ontlaadt voordat je de probes aansluit. Maak je geen zorgen met deze tester – twee diodes achter elkaar over de ingang ontladen de condensator voor je en beschermen de tester. Om deze functie te bewijzen, heb ik de probes aangesloten op een condensator van 470 pF die was opgeladen tot 150 volt zonder schade; ik heb een behoorlijke vonk getrokken, maar de meter werkt nog steeds! Let op: ook al raakt de meter niet beschadigd door geladen condensatoren, test u de condensatoren NIET in apparaten die aan staan. U kunt het apparaat dat u repareert beschadigen (en dat is geen goed idee).
Wanneer goede elektrolyten kapot gaan.
Als je in een aluminium elektrolytische condensator zou kijken, zou je twee foliestroken en een papieren isolatorstrook zien, opgerold tot een cilindrisch element. De papieren isolator is doordrenkt met een kritisch deel van de condensator: vochtige elektrolyt. Figuur 1 toont een equivalent circuit van een condensator. De ESR, die de weerstand van de draden, de folies en de elektrolyt combineert, wordt weergegeven als een weerstand in serie met de capaciteit.
Als de elektrolyt uitdroogt, neemt de ESR toe en neemt de capaciteit af.
De elektrolyt kan uitdrogen door hoge temperaturen veroorzaakt door hoge rimpelstroken, of door een slechte eindafdichting kan het lekken.
Verlies van elektrolyt resulteert in een open condensator, de meest voorkomende storing. Minder vaak kan er kortsluiting ontstaan tussen de folies. De CONDITION-meter geeft 0 aan voor open condensatoren en de SHORT-led licht op voor kortgesloten condensatoren. Sommige condensatoren gaan kapot omdat ze het einde van hun geschatte levensduur hebben bereikt. Eén fabrikant garandeert een bepaalde serie opbouwcondensatoren 2000 uur – dat is slechts drie maanden!
Hoe de tester werkt
demonstreert het principe van equivalente serieweerstand.
ESR is vaak de oorzaak van defecte elektrolytische condensatoren.
De tester genereert een blokgolf van 100 mV, 100 kHz met een impedantie van 22 ohm over de probes. De tester meet geen capaciteit; hij geeft op de CONDITION-meter aan hoe goed de condensator dit 100 kHz-signaal omzeilt. Merk op dat zowel de ESR als de capaciteit goed moeten zijn om de condensator goed te kunnen testen. De tester controleert dus in feite de capaciteit.
Het schema van de tester is weergegeven in Fig. 2. De tester bestaat uit een 14-pins quad-op-amp, drie transistoren, drie diodes, 21 weerstanden, zes condensatoren, een potentiometer, een 0-100 microampèremeter, een 9-voltbatterij, een led en een aan/uit-schakelaar.
Op-amps worden graag gevoed door gelijke plus- en minspanningen. Een standaard 9-voltbatterij voedt de tester; We willen echter ± 4,5 volt ten opzichte van aarde. De op-amp ICI-a genereert de ± 4,5 volt voor de tester. Weerstanden R1 en R2 zijn in serie geschakeld over de batterij en het middelpunt is verbonden met pin 3 van IC1-a, de niet-inverterende ingang van ICI-a.
De uitgang op pin 1 van ICI-a is verbonden met de inverterende ingang op pin 2 van IC1-a en verbonden met aarde. Dit veroorzaakt geen kortsluiting in de op-amp en veroorzaakt geen hoge stromen.
De op-amp ICI-a is aangesloten in de negatieve terugkoppelingsconfiguratie, omdat de uitgang verbonden is met de inverterende ingang. Normaal gesproken zal een op-amp zijn uitgang aanpassen om de ingangsspanningen gelijk te maken.
Hier is de uitgang echter verbonden met aarde. Daarom doet de op-amp het enige wat hij kan: hij regelt de spanning op zijn voedingspinnen om het middelpunt van R1 en R2 op 0 volt te brengen. Omdat R1 = R2, ligt de helft van de accuspanning boven de grond en de andere helft eronder; zo hebben we onze ± 4,5 volt. Condensatoren Cl en C2 onderdrukken oscillaties en zorgen voor een bypass voor de ± 4,5 volt. Deze schakeling is een eenvoudige manier om een accu te splitsen in gelijke plus- en minspanningen, mits het verschil in de plus- en minstroom die door de schakeling wordt opgenomen niet groter is dan de uitgangsspanning stroomcapaciteit van de op-amp.
Op-amp ICI-b is aangesloten als een astabiele multivibrator en genereert een sleutelsignaal: een 8 volt piek-tot-piek 100 kHz blokgolf. Weerstand R6 koppelt dit aan de basis van Q1, de driver voor Q2.
De golfvorm bij Q2-C, een 0 tot +4,5 volt 100 kHz blokgolf, is verbonden met de brugweerstanden R9 en R11. De spanning op het verbindingspunt van R9 en R10, en op het verbindingspunt van R11 en R12, is een 0 tot +100 mV blokgolf met een gemiddelde DC-waarde van +50 millivolt. Zoals u later zult zien, stelt deze DC-offset ons in staat om kortgesloten condensatoren te detecteren.
Op-amp ICI-c is een differentiaalversterker met de ingangsweerstanden R13 en R15 verbonden met de 22 ohm brugweerstanden. De versterking versterkt het 100-kHz-brugsignaal op millivoltniveau om de CONDITION-meter en de SHORT-LED aan te sturen. De niet-inverterende ingang ziet altijd dit referentiesignaal. De inverterende ingang is verbonden met het knooppunt van R9 en R10. De probes zijn aangesloten over R10. Wanneer de probes open zijn, is de brug gebalanceerd; de ingangen van de differentiaalversterker zijn gelijk; en de CONDITION-meter geeft O aan. Wanneer u de probes aansluit op een goede condensator, wordt de wisselstroomgolfvorm bij de inverterende ingang uitgeschakeld, maar blijft de gemiddelde gelijkstroomwaarde van 50 mV over. De brug is nu ongebalanceerd volgens de wisselstroomnormen; een piek-tot-piekgolfvorm van 3,6 volt verschijnt op pin 8 van IC1-c en de meter geeft 100 aan. Als de condensator kortgesloten is, is de brug niet alleen ongebalanceerd qua wisselstroom, maar ook volgens de gelijkstroomnormen – de inverterende ingang ziet nu 0 volt in plaats van het gemiddelde niveau van 50 mV. Het gemiddelde referentiesignaal van 50 mV op de niet-inverterende ingang verschuift de 3,6 volt piek-tot-piekgolfvorm op pin 8 van ICI-c tot gemiddeld +2 volt; hierdoor wordt Q3 ingeschakeld en gaat de SHORT-LED branden. IC1-d en D3 gelijkrichten het 100 kHz-signaal van ICI-c om de gelijkstroom voor de CONDITION-meter te leveren.
Lees verder Bericht ID 8976
