Colani's PI, Arduino & Home Domotica

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

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.

Constructie.

U kunt uw eigen behuizing kiezen, maar ik raad de 10 x 15 cm handbehuizing en de printplaat aan die in de onderdelenlijst worden genoemd. De behuizing heeft een compartiment voor de 9-volt batterij en de printplaat heeft printplaatjes voor het solderen van de onderdelen. De ruimte is beperkt, maar alle onderdelen passen in de behuizing als u ze zorgvuldig op de deksel en op de printplaat plaatst. Raadpleeg de foto van de binnenkant van de tester als richtlijn.
Raadpleeg de foto om te zien hoe het complete apparaat in elkaar zit. Het eerste wat u moet doen, is de printplaat tijdelijk met een schroef aan de onderkant van de behuizing bevestigen.
Vervolgens verwijdert u de printplaat om de componenten te monteren. Er is een voorgeboorde stift in de onderkant van de behuizing gegoten, naast het batterijcompartiment. Zoek een miniatuurschroef die zelf het gat in de stift vastschroeft. Centreer de printplaat en plaats deze op maximaal 0,6 cm afstand van het batterijcompartiment. Dit laat ruimte over voor de meterbehuizing. Markeer het gat in de printplaat dat het dichtst bij het paalgat ligt en boor het gat uit om ruimte te maken voor de schroefbehuizing.
Bevestig de printplaat tijdelijk aan de onderkant met de schroef. Teken met een pen of potlood een cirkel rond de kop van de schroef. Houd de printplaatonderdelen uit de buurt van deze cirkel, zodat ze de schroef niet in de weg zitten wanneer u de complete printplaat installeert.
Uw grootste uitdaging is het maken van het metergat in de afdekking.
De meter in de onderdelenlijst past in een gat met een diameter van 3,8 cm. Gebruik een gatenzaag om het gat zo schoon mogelijk te maken, maar zorg ervoor dat u een stuk hout onder de afdekking plaatst ter ondersteuning. Boor voor de KORTE LED een gat dat iets kleiner is dan de diameter van de LED en ruim of vijl het gat vervolgens voor een perspassing.
Gebruik droge transferletters voor de labels op de bovenafdekking en spuit de afdekking vervolgens in met helder acryl om ze te lijmen. Boor twee gaten die iets groter zijn dan de meetsnoeren in de onderkant, 1,25 cm uit elkaar en ongeveer 0,9 cm onder de bovenrand. Laat bij het monteren van de componenten op de printplaat het linkerondergedeelte van de printplaat vrij voor de potentiometer. Zie figuur 2 voor het schema. Een close-upfoto toont de componenten die op een experimenteerprintplaat zijn gemonteerd. Boor grotere gaten voor de overmaatse aansluitingen van D1 en D2. Gebruik persklemmen in de pads voor D2 om de meetsnoeren te solderen. Verbind de pads op de printplaat met geïsoleerde massieve draad; 26 gauge is een goede maat om te gebruiken. De pads zitten dicht bij elkaar, dus wees voorzichtig met soldeerbruggen. Vanwege de lage uitgangsimpedantie van de tester (22 ohm) worden de meetsnoeren rechtstreeks op de aansluitingen van D2 gesoldeerd; banaanstekkers zouden een aanzienlijke contactweerstand toevoegen.

Testen.

Zet de POWER-schakelaar uit.

Draai de CAL-regelaar tegen de klok in. Sluit de 9-volt batterij aan en plaats deze in het compartiment. Zet de POWER-schakelaar aan met de probes open; de CONDITION-meter moet 0 aangeven en de SHORT-led moet uit zijn. Raak de probes tegen elkaar aan; de meter moet bijna de volledige schaal aangeven en het SHORT-lampje moet gaan branden. Stel, terwijl de probes elkaar raken, de CAL-regelaar in op een meterindicatie van 100. Als de tester dit niet doet, zet dan de POWER-schakelaar uit en controleer de bedrading. Als de bedrading correct lijkt, zie tabel 1 en gebruik een oscilloscoop om de signalen op deze belangrijke punten te controleren ten opzichte van de aarde.
Als de bovenstaande signalen correct zijn, controleer dan de spanning op IC1-8. Met de probes open moet de spanning 0 ± 0,2 volt zijn. Raak de probes tegen elkaar aan; Het signaal op IC1-8 zou een 3,6 volt piek-tot-piek 100 kHz afgeronde blokgolf moeten zijn met een gemiddeld niveau van +2 volt, en de SHORT-led zou moeten branden.

Toepassing.

Simpel. Zet de POWER-schakelaar aan. Raak de probes tegen elkaar aan; het SHORT-lampje zou moeten gaan branden. Terwijl de probes elkaar nog steeds raken, stel je de CAL-regelaar in op een meterindicatie van 100. Je bent nu klaar om die defecte elco’s te testen. Sluit de probes gewoon aan op een verdachte condensator en kijk wat de meter aangeeft.
Polariteit maakt niet uit; de lage 100 mV-uitgang zal geen doorlaatspanning leveren aan condensatoren of omliggende componenten. Sterker nog, beide probes en hun aansluitingen kunnen rood zijn. De meter geeft niet de werkelijke stroom door de condensator aan, maar toont de conditie van de ESR en de capaciteit. Beschouw de meterindicatie als een cijfer voor de condensator – net als op school is 100 zeer goed en 20 slecht. Voor een goede waarde moeten zowel de capaciteit als de ESR goed zijn.
Je zult merken dat een goede condensator niet altijd een volledige schaalindicatie geeft. Alle condensatoren hebben een ESR. De meeste goede axiale of radiale condensatoren boven 1 pF geven een meterindicatie van 95 of hoger.
Fysiek kleine condensatoren hebben een hoge ESR. Sommige nieuwe opbouwcondensatoren geven een indicatie van ongeveer 60, dus het is altijd het beste om een ​​condensator waarvan je zeker weet dat deze goed is, van hetzelfde type als die in het te repareren apparaat, te testen en te kijken wat de indicatie zou moeten zijn. Een veilige regel is om een ​​condensator te vervangen als de meterindicatie onder de 50 is.
Sommige condensatoren zijn duidelijk defect – ze bewegen de meter niet eens!
Het testercircuit verbruikt 15 mA van de 9-voltbatterij. Met dit tempo zou de batterij ongeveer 30 uur mee moeten gaan. Vervang de batterij wanneer je de meter niet op 100 kunt instellen met de CAL-regelaar.

Het schema

Onderdelenlijst / Partslist

HALFGELEIDERS

• IC1-TL084ACN quad op-amp, integrated circuit
• Ql, Q3-2N3904 NPN transistor
• Q2-2N3906 PNP transistor
• Dl, D2-1N5404 3-amp silicon rectifier diode
• D3-1N914general-purpose silicon diode
• LED1-Light-emitting diode,2 mA low current, red

WEERSTANDEN (All resistorsare Vs-watt, 5% units.)

• RI, R2, R3, R4-10,000-ohm
• R5-1500-ohm
• R6 68,000-ohm
• R7, R14, R16,R17-47,000-ohm
• R8-12,000-ohm
• R9, R11, R13, R15-1000-ohm
• R10, R12-22-ohm
• R18-47-ohm
• R19-7500-ohm
• R20-15,000-ohm
• R21-750-ohm
• R22-5000-ohm panel-mount linear-taperpotentiometer (Calrad25-301 or similar)

CONDENSATORS

• Cl, C2-10-1E, 25-WVDC, electrolytic
• C3-0.001-NF, ceramic disc
• Ct 0.1-μF ceramic disc
• C5, C6-1-μF, 50-WVDC, electrolytic

OVERIGE ONDERDELEN EN MATERIALEN

• Plastic case, 4-x 6-inch (RadioShack 270-213 or Pac Tec K-HP-9VB or similar)
• PC circuit board (RadioShack 276-150 or similar)
• M1-0to 100 microammeter (Calrad 60-166 or similar)
• SI-MiniatureSPST switch (GC 35-006 or similar)
• 9-voltbattery
• Knob,1/4-inch bushing

Testtabel

Video

Ondersteun mijn website’s, kanaal en inhoud en mijn voortdurende inspanningen via Patreon:
https://patreon.com/Colani

Suc6
Terry van Erp

Gerelateerde berichten:

Hiland 0-28V 0.01-2A Verstelbare Dc Voeding DE-5000 LCR-meter Precisie milliohmmeter bouwen Gloeilamp begrenzer bouwen MKII ESR condensator test meter zelfbouw kit