Как проверить конденсатор мультиметром

Подготовка перед проверкой

В первую очередь следует выбрать инструмент для проведения проверки. Сегодня в широком ассортименте можно найти мультиметры с аналоговой стрелочной индикацией и жидкокристаллическим дисплеем. Последние отличает высокая точность измерений и удобство эксплуатации, однако для проверки конденсаторов многие предпочитают брать стрелочный мультиметр – легче и понятнее отследить плавное перемещение стрелки, чем «прыгающие» цифры.

Мультиметр с аналоговой шкалой и цифровой мультиметр

Стоит упомянуть, что конденсатор пропускает переменный ток в обоих направлениях, а постоянный – в одном до полной зарядки. У мультиметра есть собственный источник питания, который, соответственно, обладает своей полярностью и номинальным напряжением. Эту особенность инструмента и используют для диагностики.

Для подготовки к проверке:

Переведите переключатель в рабочее положение для измерения сопротивления, чаще всего он обозначается аббревиатурой OHM или символом Ω. В некоторых источниках говорится, что удобнее поставить «на сигнал», однако это менее эффективно – этот способ позволит проверить элемент на пробой, без учета других причин неисправности.
Отградуируйте прибор с помощью механической регулировки, необходимо, что стрелка совпадала с крайней риской.
Снять заряд с конденсатора. Этот пункт обязателен даже для тех деталей, которые не были выпаяны из схемы – на выводах может оставаться остаточное напряжение. Для его снятия нужно замкнуть клеммы. Для небольших элементов подойдет любой проводящий предмет – отвертка, нож, пинцет и т.д. Для конденсаторов с большой ёмкостью, рассчитанные для работы в 220 В сети лучше воспользоваться пробником с одной лампой, 380 В – с несколькими последовательно подключенными

Соблюдайте предельную осторожность и не соединяйте выводы элемента друг с другом – даже пусковой конденсатор, применяемый в бытовой технике, может нанести сильный вред организму.

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.

Как проверить электролитический конденсатор мультиметром

Все накопители заряда устроены примерно одинаково, только с применением разных материалов. Например, электролитические конденсаторы имеют две пластины из алюминиевой фольги (электроды), а между ними диэлектрик, материал с большим сопротивлением.

Электролитические неполярные конденсаторы

В качестве диэлектрика в электролитических конденсаторах используется бумага пропитанная электролитом, а для неполярных пленочных конденсаторов диэлектриком является керамика, стекло. Сопротивление бумаги ниже, чем керамики, поэтому электролитические конденсаторы имеют больший ток утечки (саморазряд) по сравнению с пленочными накопителями заряда.

Неисправность конденсаторов

В случае замыкания пластин выделяется тепло, испаряется электролит и происходит взрыв, который выворачивает все внутренности накопителя заряда. Чтобы электролитические конденсаторы не взрывались, на торце его корпуса выдавливается крест. При закипании электролита разрывается торец корпуса по линии креста и пары электролита выходят наружу, не разрывая корпус.

Поэтому на некоторых неисправных конденсаторах образуется вспучивание на торцах корпуса. По типу конденсаторы разделяется на полярные и неполярные. Полярные электролитические конденсаторы работают только при правильном подключении плюса и минуса к маркированным выводам конденсатора. В противном случае накопитель заряда выходит из строя.

Существуют также и электролитические неполярные конденсаторы, которые предназначены для работы в сетях переменного напряжения. Накопители пленочного типа относятся к неполярным емкостям. Соблюдение полярности в схемах для них не обязательно. Состояние конденсатора проверяется мультиметром на сопротивление или в режиме измерения емкости некоторыми мультиметрами (если имеется такой режим).

Проверка конденсаторов цифровым мультометром

Сопротивление диэлектрика электролитического конденсатора меняется от 100 Ком до 1 Мом. Перед проверкой электрического конденсатора нужно его разрядить. Если конденсатор небольшой емкости, то разрядить его можно, замкнув металлической отверткой вывода. Когда емкость большая и его номинальное напряжение высокое, разряжают накопитель через резистор 10 Ком, держа сопротивление инструментом с изолированными ручками.

Разряжать конденсаторы нужно в целях безопасности (особенно высоковольтные) и сохранения работоспособности мультиметра. Оставшееся напряжение на накопителе легко может вывести из строя измерительный прибор. При проверке электролитического полярного конденсатора мультиметром щупы прикладывают к его выводам в соответствии с полярностью, плюс прибора к плюсу накопителя.

Величину измеряемого сопротивления на приборе ставят от 100 Ком до 1 Мом, в зависимости от величины емкости. Для измерения большой емкости предел измерения сопротивления ставят 1 Мом. В начале измерения мультиметр покажет небольшое сопротивление, которое достигнет наибольшего значения при полной зарядке конденсатора. Если дисплей покажет ноль, значит неисправность ёмкости в коротком замыкании, а единица указывает на обрыв выводов.

Работоспособность ёмкости можно проверить, если зарядить ее от источника питания и замерить величину напряжения накопителя мультиметром. Если его рабочее напряжение 25 В, заряжают емкость от источника напряжением 9 — 12 В, в соответствии с полярностью. Показания на дисплее снимаются в момент прикосновения щупов к выводам ёмкости, потому что емкость начинает разряжаться через мультиметр, и напряжение будет падать.

Как проверить исправность электролитического конденсатора мультиметром

Сначала нужно провести внешний осмотр конденсатора. Повреждения электролитов нередко приводят к увеличению давления внутри их корпуса. В итоге они взрываются. Сила взрыва невелика, но больший вред окружающему пространству наносит разбрызгивание содержимого детали. Для исключения этого явления современные конденсаторы имеют в верхней части крестообразную насечку. При превышении давления корпус рвется по ее линиям и стравливает давление из корпуса, не давая ему достичь высоких значений. Заключение о неисправности можно смело дать в случаях вспучивания корпуса или его разрыва в месте насечки. В остальных случаях потребуется проверить работоспособность конденсатора.

Такой конденсатор необходимо заменить

Принцип проверки заключается в следующем. Мультиметры и тестеры используют для измерения сопротивления внутренний источник постоянного тока – батарейку. Для проверки исправности конденсатора прибор подключают к его выводам, соблюдая полярность. В первый момент времени прибор будет показывать сопротивление разряженного устройства, которое близко к нулю. Источник постоянного тока прибора начнет заряжать конденсатор, по мере зарядки сопротивление будет увеличиваться. Когда заряд закончится, прибор покажет бесконечно большое сопротивление, лежащее за пределом его измерения.

Перед тем, как проверить конденсатор мультиметром, его необходимо разрядить, замкнув выводы между собой или закоротив любым металлическим предметом: отверткой, пинцетом, ножом. Предел измерения мультиметра выставляется максимально возможным. Плюсовой вывод прибора, имеющий красный цвет и маркировку «Ω», соединяется с выводом радиодетали, обозначенным знаком «+». Минусовой вывод черного цвета, обозначенный на корпусе мультиметра «COM», подключается к другому выводу, и измерение начинается. При этом нужно внимательно следить за показаниями мультиметра, которые должны только увеличиваться, не изменяясь в меньшую сторону.

Должен быть обеспечен надежный контакт между щупами мультиметра и выводами детали, процесс не рекомендуется прерывать. Также нельзя держаться за оба вывода руками: тело человека имеет сопротивление, которое будет шунтировать элемент, мешая ему заряжаться. В конце проверки прибор покажет не бесконечность, а сопротивление тела, и исправность изделия определить будет невозможно.

Возможные результаты проверки конденсатора мультиметром:

• показания прибора равны нулю и не увеличиваются, любо увеличиваются незначительно. В этом случае у изделия наблюдается пробой (замыкание) обкладок между собой. Его подключение к схеме, где он работает, приведет к короткому замыканию
• показания прибора увеличиваются, но не достигают бесконечности, останавливаясь на определенном значении сопротивления. В этом случае между обкладками наблюдается ток утечки, а емкость изделия значительно снижается. Элемент будет работать, но неэффективно, выполняя свое функциональное назначение не полностью. Использование его в блоках питания приведет к недостаточной фильтрации выходного напряжения, на звуковых устройствах это сопровождается наличием фона 50 Гц в выходном сигнале. В других узлах это приводит к искажениям сигнала.

Рабочее напряжение мультиметра не превышает 1,5 В, а в схемах, где работают конденсаторы оно намного больше. Если прибор показывает утечку, то при установке изделия на свое место при рабочем напряжении не исключен его полный пробой.

При проверке работоспособности электролитического изделия изменять полярность подключения мультиметра не имеет смысла.

Проверка мультиметром

При помощи мультиметра проверяют два параметра конденсатора: внутреннее сопротивление и емкость.

Внутреннее сопротивление (проверка на пробой и обрыв цепи)

Мультиметр переводят в режим измерения сопротивления путем установки переключателя в сектор «Ω» на верхнюю позицию — у разных моделей это 2 или 20 МОм.

Далее касаются щупами выводов конденсатора. Если тот исправен, происходит следующее:

• вначале мультиметр показывает низкое сопротивление — конденсатор заряжается подаваемым на щупы напряжением;
• по мере увеличения заряда в конденсаторе, сопротивление постепенно возрастает и в конце концов достигает очень высокой величины: на дисплее — значение свыше 2 МОм или «1» (символ бесконечности).

Иное поведение прибора свидетельствует о неисправности элемента, когда сопротивление:

1. оказалось ниже 2 МОм: конденсатор пробит (появилась проводимость в диэлектрике между обкладками);
2. сразу стало бесконечно большим: обрыв вывода.

Конденсаторы делятся на два типа: полярные и неполярные. Первые чувствительны к полярности измерений и если ее перепутать, подав на «минусовый» вывод положительный потенциал, а на «плюсовой» — отрицательный, выходят из строя. «Минусовый» вывод распознают по отметке в виде «птички» на корпусе конденсатора.

В мультиметре потенциалы распределяются так:

• порт «COM» — отрицательный: по негласному правилу сюда включают черный щуп;
• порт «V/ Ω» — положительный: принято включать красный щуп.

При измерении сопротивления неполярного конденсатора полярность можно поменять. Элемент перезаряжается и показания на мультиметре снова возрастают от малых величин до 2 МОм и более.

При наличии заведомо исправного конденсатора той же марки, состояние исследуемого проверяют методом сравнения:

• замеряют сопротивление исправного конденсатора;
• то же самое выполняют для исследуемого элемента;
• сравнивают скорость изменения показаний на мультиметре.

Для этого метода более подходит аналоговый (стрелочный) тестер: плавно отклоняющаяся стрелка четко отражает изменение сопротивления в режиме реального времени.

Конденсатор проверяется в разряженном состоянии, иначе возможна электротравма или повреждение мультиметра.

Способ разряда зависит от емкости:

• малая (низкое напряжение): закорачивают выводы отверткой;
• большая (высокое напряжение): замыкают выводы резистором сопротивлением 10 кОм.

Резистор удерживают инструментом с изолированными ручками.

Емкость

Измерение емкости возможно при наличии в мультиметре специальной функции. У таких приборов на лицевой панели имеется сектор «CX».

Конденсатор подключается двумя способами:

1. у некоторых моделей имеются разъемы для щупов с пометкой «CX»;
2. у других в сектор «CX» выведены две контактные площадки с пометками «+» и «-».

При контакте щупов или площадок с выводами конденсатора на дисплее отображается значение емкости. Полученные данные сравнивают с числовым показателем, указанным на корпусе конденсатора, после чего делают вывод о его пригодности.

Мультиметр

Переключатель должен быть установлен в секторе «CX» на позиции с ближайшим большим значением по отношению к ожидаемой емкости. Обычно в секторе имеется 5 позиций со данными от 20 нФ до 200 мкФ.

Данный способ контроля не подходит для конденсаторов емкостью менее 0,25 мкФ. Их проверяют специальным устройством — LC-метром.

При отсутствии функции определения емкости, конденсатор проверяют так:

1. Заряжают его от источника постоянного тока. Напряжение источника — примерно вдвое меньше напряжения конденсатора. Для элемента на 25 В достаточно источника на 9 – 12 В.
2. Выждав несколько секунд, чего обычно достаточно для полной зарядки, радиодеталь отключают от питания и мультиметром замеряют напряжение на ее выводах.

Измеритель настраивается следующим образом:

• черный щуп включен в порт «COM»;
• красный — в порт «V/Ω»;
• переключатель: в сектор измерения постоянного напряжения («DCV» или «V-») на позицию с ближайшим большим значением относительно ожидаемого напряжения конденсатора.

Важно успеть прочитать первые показания, поскольку напряжение постепенно будет снижаться — конденсатор разряжается через мультиметр.

Приборы для измерения емкости

Специальные приборы для измерения емкости используют различные принципы. Наиболее распространены такие:

• Измерение реактивного сопротивления;
• Измерение частоты резонанса колебательного контура.

Первый тип приборов наиболее распространен. Принцип их работы основан на том, что конденсатор обладает реактивным сопротивлением, обратно пропорциональным частоте приложенного напряжения. То есть, чем выше частота сигнала, тем меньше сопротивление. На клеммах прибора присутствует напряжение заданной величины и частота, а шкала уже откалибрована в единицах емкости, поэтому никаких вычислений производить не надо, за исключением учета положения входных переключателей.

Цифровые приборы для измерения емкости в эксплуатации еще проще. На цифровом индикаторе сразу показывается значение измеряемого параметра.

Цифровой измеритель

Для устройств второго типа используется явление резонанса — скачкообразное измерение параметров колебательного контура из соединенных конденсатора и катушки индуктивности.

Для определения емкости измеряемый элемент подключается к катушке индуктивности с точно определенными параметрами. Изменяя частоту сигнала, добиваются резонанса и отсчитывают в этот момент емкость конденсатора на шкале прибора.

Также как и первые, эти устройства могут быть аналоговыми или цифровыми.

Наиболее часто используются комбинированные измерительные устройства, которыми можно измерять дополнительно индуктивность и сопротивление — RLC-метры.

Измеритель RLC

Специальный измеритель может определять эквивалентное последовательное сопротивление (ЭПС, ESR) и тангенс угла потерь.

Оценить емкость электролитического конденсатора можно, используя обычный мультиметр в режиме измерения сопротивления. Время заряда косвенно будет свидетельствовать о величине емкости (Чем больше величина, тем медленнее будут изменения показаний).

Как правильно измерять емкость

Как измерить ёмкость конденсатора, не имея специального оборудования? Нужно определить величину тока, протекающую через цепь с конденсатором и падение напряжения на нем. Значение измеряемого параметра вычисляют на основании формулы:

Xc = 1/2·π·f·C,

Где Хс — реактивное сопротивление конденсатора,

π — число пи, равное 3.14,

f — частота тока.

Из приведенной формулы можно найти значение емкости:

С = 1/2·π·f·Хс

Реактивное сопротивление Хс находят из показаний измерительных приборов:

Хс = U/I.

Самостоятельное измерение емкости конденсаторов при помощи простейших приборов достаточно трудоемкое и не дает необходимой точности. Лучшие результаты можно получить, используя специализированные измерительные устройства.

Проверка мультиметром

Перед проверкой, конденсатор во избежание порчи мультиметра, необходимо разрядить. Низковольтные разряжают коротким замыканием выводов, высоковольтные — через резистор на 10 кОм, удерживаемый инструментом с изолированными ручками. Конденсаторы на платах разряжают дважды: до и после выпаивания.

Способ проверки зависит от типа мультиметра.

Прибор с функцией измерения емкости

На панели настроек у таких моделей имеется сектор «CX». Диапазон измерений меньше, чем у LC-метра (до 200 мкФ), но для самых распространенных элементов его достаточно.

Проверка выполняется просто:

• переключатель мультиметра устанавливается в сектор «CX» на позицию с числовым значением, ближайшим большим по отношению к ожидаемой емкости;
• выводы конденсатора подносятся к контактным площадкам в секторе «CX» либо их касаются щупами, вставленными в гнезда с такой же пометкой (в зависимости от модели);
• на дисплее отобразится емкость.

Результаты проверки

Электролитические конденсаторы чувствительны к полярности. Гнезда «CX» и контактные площадки помечены значками «+» и «-». Отрицательный вывод конденсатора обозначается галочкой.

Приборы без функции измерения емкости

Такие модели используют в режиме омметра.

Порядок действий:

• черный щуп включают в гнездо «COM» (отрицательный потенциал), красный — в «V/Ω» (положительный потенциал);
• переключатель устанавливают в сектор «Ω» на позицию 2 МОм;
• соблюдая полярность, касаются щупами выводов.

В режиме омметра мультиметр подает на щупы напряжение.

Оно заряжает конденсатор и сопротивление последнего, постепенно нарастает от мизерного до величины свыше 2 МОм или бесконечности (обозначается единицей на дисплее).

Рост сопротивления объективнее всего отражает аналоговый (стрелочный) тестер.

О неисправности свидетельствует такое поведение прибора, когда сопротивление:

• сразу стало бесконечным: оборван вывод;
• остановилось на отметке ниже 2 МОм: конденсатор пробит.

По времени, за которое сопротивление возрастает от минимума до максимума, путем сравнения с заведомо исправными конденсаторами, можно приблизительно определить емкость исследуемого.

Данный метод не подходит для проверки конденсаторов с малой емкостью — 20 мкФ и ниже. Они быстро заряжаются и даже у исправного элемента сопротивление практически сразу становится бесконечным.

Для проверки на обратимый пробой конденсатор подключают к лабораторному источнику постоянного тока с регулятором напряжения, последовательно с ним — мультиметр в режиме амперметра. Напряжение плавно увеличивают до максимально допустимого. Если в течение этого процесса тестер отобразит отличную от нуля силу тока, значит имеет место обратимый пробой.

Конструкция и детали

R1, R5 6,8k R12 12k R10 100k C1 47nF

R2, R6 51k R13 1,2k R11 100k C2 470pF

R3, R7 68k R14 120 C3 0,47mkF

R4, R8 510k R15 13

Диод VD1 — любой маломощный импульсный, конденсаторы плёночные, с малым током утечки. Микросхема — любая из серии 555 (LM555, NE555 и другие), русский аналог — КР1006ВИ1. Измерителем может быть практически любой вольтметр с высоким входным сопротивлением, под который проведена калибровка. Источник питания должен иметь на выходе 5–15 вольт при токе 0.1 А. Подойдут стабилизаторы с фиксированным напряжением: 7805, 7809, 7812, 78Lxx.

Вариант печатной платы и расположение компонентов

Измерительные приборы

Как и любую радиодеталь, ёмкостной элемент можно измерить. Для этого используются измерительные приборы: омметр или мультиметр. В ходе работы неисправный конденсатор можно определить на вид ещё до того, как выпаивать из платы.

Проверка конденсатора мультиметром

Выявить обрыв детали по снижению или полному отсутствию ёмкости можно мультиметром с опцией измерителя емкости электролитических конденсаторов. Если в результате проверки ёмкость отсутствует или понижена, элемент цепи не исправен.

Когда ёмкость детали больше 20 мкФ, то проверку поможет провести любой тестер в режиме омметра. Выставляется предел измерения «200 кОм». После выпаивания для снятия остаточного заряда выводы детали кратковременно закорачиваются между собой.

На выводах измеряется сопротивление, которое будет расти в зависимости от ёмкости. Чем она меньше, тем быстрее растёт величина сопротивления и достигает бесконечности. Бесконечность показывает полностью заряженный конденсатор. Если этого не происходит, а на дисплее сразу значение бесконечности, значит, у детали есть обрыв.

Важно! При значении ёмкости менее 20 мкФ такой способ не годится. Увеличение сопротивления до бесконечной величины в этом случае происходит быстро, его невозможно заметить

Измерение фактических емкостных значений

Пробой между пластинами происходит в результате внутреннего короткого замыкания. Измерение емкости омметром при этом показывает ноль или некоторое сопротивление, которое не растёт. Даже если чуть увеличивается, то не достигает бесконечности.

При внешнем осмотре такие элементы заметны. У электролитических конденсаторов на верхней части корпуса имеются насечки крестом. При коротком замыкании пластин электролит внутри закипает и выделяет газ. Газ пытается выйти наружу и в этом месте раскрывает деталь. Верхушки неисправных элементов разорваны или вспучены.

Измерение прибором ESR

Для измерения емкости конденсатора для определения увеличения внутреннего сопротивления применяют особый прибор – ESR. При его использовании деталь выпаивать не обязательно.

При заряде или разряде неисправного конденсатора увеличение этого параметра указывает на снижение пикового тока через элемент. Картина такая, как будто в цепи с измеряемым элементом находится последовательно подключенный резистор и вносит задержку.

Это называется эквивалентное последовательное сопротивление – ЭПС. В английском языке – ESR.

Самодельный С – метр

Собрать простой измеритель емкости конденсаторов своими руками можно на интегральной микросхеме серии 155ЛА3.

Схема измерителя ёмкости на микросхемах серии 155ЛА3

На самодельную печатную плату устанавливается микросхема К155ЛА3. Плату предварительно отмывают от грязи и флюса, которые останутся после изготовления. Используемые детали:

• микросхема К155ЛА3;
• диоды КД 509;
• подобранные резисторы 47 кОм;
• резисторы 11 кОм;
• конденсатор 0,1 мкФ;
• подобранные ёмкости: С1 0-50 пФ, С2 0-500 пФ, С3 0-5000 пФ, С4 0-0,05 мкФ.

К выводам присоединяется питание 5 В. На вывод 7 – минус, на вывод 14 – плюс. Выводы считаются от ключа, нанесённого на корпус. Источник питания – 5 В при токе 0.1 А.

Проводники, которые соединяют резисторы с переключателем, выполняются по возможности короче. Переменные резисторы после подбора заменяются постоянными эквивалентами. Настройку выполняют с измерительным прибором, который будет использоваться.

Регулировка сводится к установке максимальных границ каждого диапазона при помощи подбора резисторов 47 К.