С использованием мультиметра и формул

Если в вашем распоряжении есть мультиметр с функцией измерения параметра «Cx», то измерить ёмкость конденсатора довольно просто: следует переключить прибор в режим «Сх», после чего выбрать оптимальный диапазон измерения, соответствующий параметрам конденсатора. Ножки конденсатора вставляем в соответствующее гнездо (соблюдая полярность подключения) и считываем его параметры.

Режим «Сх» в мультиметре

Менее точно можно определить ёмкость с помощью тестера, у которого нет режима «Сх». Для этого потребуется источник питания, к которому подключают конденсатор по простой схеме (рис. 2).

Рис. 2. Схема подключения конденсатора

Алгоритм измерения следующий:

1. Измерьте напряжение источника питания щупами контактов измерительного прибора.
2. Образуйте RC-цепочку с конденсатором и выводами резистора номиналом 1 – 10 кОм.
3. Закоротите выводы конденсатора и подключите RC-цепочку к источнику питания.
4. Замерьте напряжение образованной цепи с помощью мультиметра.
5. Если напряжение изменилось, необходимо подогнать его до значения, близкого к тому, которое вы получили на выходе источника питания.
6. Вычислите 95% от полученного значения. Запишите показатели измерений.
7. Возьмите секундомер и включите его одновременно с убиранием закоротки.
8. Как только мультиметр покажет значение напряжения, которое вы вычислили (95%), остановите секундомер.
9. По формуле С = t/3R, где t – время падения напряжения, вычисляем ёмкость конденсатора в фарадах, если единицы измерения сопротивление резистора выразили в омах, а время в секундах.

Рис. 3. Измерение с помощью тестера. Проверка

Подчеркнём ещё раз, что точность измерения ёмкости данным способом не слишком высока, но определить работоспособность радиоэлемента на основании такого измерения вполне возможно. Некоторые узлы электронных приборов исправно работают, если есть небольшие отклонения от номинальных емкостей, главное, чтобы не было электрического пробоя.

Таким же методом можно вычислить параметры керамического радиоэлемента. Для этого необходимо подключить RC-цепочку через трансформатор и подать переменное напряжение. Значение ёмкости в данном случае определяем по формуле: C = 0.5*π*f*X_c , где f – частота тока, а X_c – ёмкостное сопротивление.

Как проверить конденсатор мультиметром

В данном материале речь пойдет о том, как проверить конденсатор мультиметром, если вы нет прибора, проверяющего емкость конденсаторов – LC-метром.

Существует два вида конденсатора: полярные (электролитические конденсаторы), и неполярные к которым можно отнести все оставшиеся. Кондеры полярного типа получили свое название благодаря тому, что они припаиваются к радиоаппаратуре в строгом порядке: плюсовым контактом конденсатора к плюсовому контакту схемы.

В случае нарушения полярности такого конденсатора, он может выйти из строя, вплоть до взрывания.

Импортные конденсаторы располагаются на своей верхней части небольшим крестиком либо иной фигуркой, которые вдавлены в корпус. В этих местах корпус тоньше.

Это сделано для того чтобы обеспечить безопасность. По этой причине, если произойдет взрыв импортного конденсатора, то просто осуществиться раскрытие его верхней части. На изображении вы можете видеть вздувшийся конденсатор от материнской платы компьютера. Прорыв осуществлен точно вдоль линии.

Нет разъема для измерения емкости

Прозвонить полярный или неполярный конденсатор мультиметром, не имеющим специальной функции, можно в режиме максимального сопротивления, при котором происходит его зарядка постоянным током.

Этот способ проверки подходит даже для таких элементов, как smd конденсатор (для поверхностного монтажа) или пленочный конденсатор. Проверка полярного элемента отличается только необходимостью соблюдать полярность.

Алгоритм следующий:

• разрядить элемент, закоротив его ножки;
• выставить максимальный предел измерения сопротивления — вплоть до мегаом, если позволяет прибор;
• подключить черный щуп мультиметра к гнезду COM — это ноль или, в нашем случае, минус, а красный щуп — в гнездо для измерения напряжения и сопротивления;
• коснуться черным щупом минуса детали, а красным — плюса;
• наблюдать за показаниями прибора.

Что происходить в этом случае? Мультиметр начинает заряжать деталь постоянным током. Во время зарядки его сопротивление увеличивается.

Быстрый рост показаний сопротивления вплоть до значения «1» (бесконечно большое) означает, что конденсатор потенциально исправен, хотя таким способом и невозможно определить его фактическую емкость.

Возможная ошибка! Во время такой проверки нельзя касаться щупов или ножек элемента пальцами. Вы зашунтируете его сопротивлением собственного тела, и тестер покажет ваше собственное сопротивление. Рекомендуется применять щупы-крокодилы, если таковые есть.

Параллельное включение в схему исправного компонента

Еще один способ проверить конденсатор без выпаивания состоит в подключении параллельно ему заведомо исправного аналога той же емкости. Если устройство заработает, значит проблема действительно была в конденсаторе и его необходимо заменить.

В схемах с высоким напряжением этот способ проверки применять нельзя.

Проверка на искру

При отсутствии измерительного прибора под рукой либо в случае большой емкости конденсатора его можно проверить «на глазок».

Элемент заряжают, затем металлическим инструментом с изолированными ручками замыкают его выводы. На руки следует надеть резиновые перчатки.

Яркая искра в сопровождении характерного звука свидетельствует об исправности конденсатора. Если разряд получился вялым, радиодеталь пора утилизировать.

Для получения исчерпывающей информации о состоянии конденсатора требуется мультиметр с функцией замера емкости (на панели управления имеется сектор «CX»).

Но и не оснащенный такой опцией тестер немало расскажет о данном элементе. Демонтаж конденсатора с платы требуется не всегда, но следует быть готовым к тому, что при измерениях на плате, точность окажется далеко не идеальной.

Типы конденсаторов

Промышленностью выпускается большое количество различных типов конденсаторов. Они применяются в автомобильной электронике, радиотехнике, устройствах индустрии, станках, бытовых и многих других приборах. Эти элементы играют роль «запасников» энергии при кратковременных сбоях питания, позволяют фильтровать полезные сигналы, а также задавать частоту генераторов сигналов. Выделяют два основных типа конденсаторов: полярные и неполярные.

Для проектирования и ремонта аппаратуры применяются различные типы конденсаторов. По типу внутреннего диэлектрика (материала между обкладками) их различают на:

• вакуумные (между обкладками находится вакуум);
• с газообразным диэлектриком;
• жидкостные;
• с неорганическим диэлектриком (слюдяные, стеклянные, керамические);
• с органической прослойкой (бумажные, пленочные различных видов);
• электролитические и оксидно-полупроводниковые;
• твердотельные.

К тому же электроконденсаторы различают по типу применения: общего или специального. Общего вида используются в большинстве аппаратуры. Специального вида могут быть:

• высоковольтные (RTR ENERGIA);
• пусковые (например, cbb60);
• импульсные (например, ИМ-70);
• дозиметрические;
• помехоподавляющие.

Выявление обрыва конденсаторов

Неисправность в виде обрыва случается достаточно редко. Такое нарушение обусловлено механическими повреждениями на накопителе. После подобной поломки у устройства в полной мере теряется накопительная функция, его емкость становится равна нулю. Целостный элемент после повреждения оказывается в виде двух проводников, которые изолированы друг от друга. Выявить такие повреждения конструкции посредством омметра не представляется возможным.

Своеобразные симптомы обрыва у полярного электролитического конденсатора проявляются в том, что в случае изменения сопротивления никакие изменения на экране прибора не проявляются. Что касается неполярных типов, стоит отметить что он имеет малую емкость и обладает высоким сопротивлением, поэтому проверить его также невозможно. Единственным правильным выходом является возможность измерения емкости.

Измерение емкости в режиме сопротивления

Переключатель мультиметра следует установить в режим сопротивления (омметра). В этом режиме можно посмотреть, есть ли внутри конденсатора обрыв или короткое замыкание. Для проверки неполярного конденсатора выставляется диапазон измерений 2 МОм. Для полярного изделия ставится сопротивление 200 Ом, так как при 2 МОм зарядка будет производиться быстро.

Сам конденсатор нужно отпаять от схемы и поместить его на стол. Щупами мультиметра нужно коснуться выводов конденсатора, соблюдая полярность. В неполярной детали соблюдать плюс и минус не обязательно.

Измерение в режиме сопротивления

Когда щупы прикоснутся к ножкам, на дисплее появится значение, которое будет возрастать. Это вызвано тем, что мультитестер будет заряжать компонент. Через некоторое время значение на экране достигнет единицы – это значит, что прибор исправен. Если при проверке сразу же загорается 1, внутри устройства произошел обрыв и его следует заменить. Нулевое значение на дисплее говорит о том, что внутри конденсатора произошло короткое замыкание.

Если проверяется неполярный конденсатор, значение должно быть выше 2. В ином случае прибор является не рабочим.

Аналоговое устройство

Вышеописанный алгоритм подходит для цифрового тестера. При использовании аналогового устройства проверка производится еще проще – нужно наблюдать лишь за ходом стрелки. Щупы подключаются так же, режим – проверка сопротивления. Плавное перемещение стрелки свидетельствует о том, что конденсатор исправен. Минимальное и максимальное значение при подключении говорят о поломке электронной детали.

Важно отметить, что проверка в режиме омметра производится для деталей с емкостью выше 0Ю25 мкФ. Для меньших номиналов используются специальные LC-метры или тестеры с высоким разрешением

Как проверять емкость конденсатора

Не всегда исправность конденсаторов можно определить, заряжая его от постороннего источника и контролируя зарядный ток. При небольших значениях емкости (менее 0,5 мкФ) они заряжаются настолько быстро, что за этим не сможет уследить ни один прибор. В таких случаях нужно определить, насколько емкость детали соответствует номинальной. Для этого используются специализированный прибор для проверки конденсаторов: измеритель емкости или LC-метр.

Одна из разновидностей электронных LC-метров

Профессиональные приборы выполняют измерения с большой точностью, но они имеют большие габаритные размеры, дороги и сложны в эксплуатации. Применение их оправдано только при профессиональной деятельности, связанной не только с ремонтом, но и наладкой сложных радиотехнических устройств, требующих точной подгонки емкостей конденсаторов.

Для использования в бытовых условиях используются компактные цифровые измерители емкости, по габаритам не отличающиеся от обычного мультиметра. Они имеют точно такие же щупы для подключения измеряемого элемента, жидкокристаллический дисплей и переключатель пределов измерения. Для проверки конденсаторов сначала узнают его емкость по надписям на корпусе, выбирают соответствующий предел измерения и подключают элемент к прибору. Некоторые модели способны измерять емкость деталей без выпаивания их из схемы.

Как известно, у радиодеталей существует разброс параметров, который регламентируется величиной допуска. Измеренное значение должно укладываться в этот допуск. В этом случае конденсатор считается исправным.

Причины неисправности

Основная причина выхода из строя большинства конденсаторов — подача на него напряжения, превышающего допустимые нормы для этого типа элементов. Это может происходить как из-за ошибочного проектирования, так и по причине скачка питающего напряжения. Выявить это можно, если знать, как проверить конденсатор тестером. При превышении напряжения происходит так называемый пробой — выход из строя диэлектрика, разделяющего обкладки. При этом происходит замыкание обкладок, которое можно определить, если измерить сопротивление между выводами. Если оно меньше 50 Ом — значит, произошел пробой.

Пробой возможно определить и визуально. Обычно при этом конденсатор темнеет или его корпус вздувается. Потеря работоспособности может быть вызвана также изменением свойств диэлектрика — он может высохнуть, вытечь или растрескаться. При этом сразу меняется емкость элемента. Емкость можно измерить только с помощью измерителей.

Необходимый минимум сведений

Как известно, конденсаторы имеют определенную емкость и служат для накопления и непродолжительного хранения электрического заряда. При подаче напряжения заряд какое-то время должен увеличиваться, затем происходит резкое снижение уровня — разряд, и все повторяется снова — заряд/разряд. Чем больше емкость конденсатора, тем более длительное время необходимо для накопления заряда. По сути, это все свойства, которые стоит знать для проверки конденсатора мультиметром.

Узнать рабочий конденсатор или нет несложно. Нужен только мультиметр. Можно недорогой. Главное — рабочий

Если говорить о видах, то способ производства конденсаторов на проверку не влияет. Проверяют работоспособность бумажных, тонкопленочных, электролитических, жидкостных, керамических, твердотельных и всех других, абсолютно одинаково. Не влияет на способ проверки и положение элемента на плате — входные, помехоподавляющие, шунтирующие — без разницы. Не имеет значения и вольтаж. Низковольтные — на 6 В или 50 В, высоковольтные на 1000 В —  проверка одинаковая.

Единственное, что необходимо принимать во внимание — полярный конденсатор или нет. Как, наверное, понятно по названию, полярные конденсаторы требовательны к полярности питания

Так как при проверке мультиметром, прибор тоже подает питание на проверяемый элемент, положение щупов при проверке полярного конденсатора должно быть строго определенным:

• Красный щуп — к положительному выводу.
• Черный щуп — к минусовому (отрицательному).

Для неполярных положение щупов может быть любым. Еще, наверное, стоит сказать, как опознать полярные конденсаторы. Это всегда электролитические (полярные) емкости, которые выглядят обычно как небольшие бочонки. На полярных на корпусе у одного из выводов идет полоса контрастного цвета. Если корпус белый — полоса черная, корпус черный — полоса белая (светло-серая). Вот этой полосой отмечается отрицательный вывод (минус).

Внешний вид электролитического (полярного) конденсатора и его обозначение на схемах

Перед тем как проверить конденсатор мультиметром, осмотрите его корпус. Если полосы нет — можно не задумываться о положении щупов.

Как измерить основную характеристику (емкость)

Не все неисправности конденсатора поддаются тестированию в режиме омметра, например, при обрыве. И если мультиметр показывает бесконечно большое сопротивление полярного элемента, что может является явным признаком его неисправности (при условии правильного подключения), то для неполярных радиодеталей этот способ совершенно не годится.

Проверить потерю номинальной емкости в режиме омметра также невозможно. В этом случае не обойтись без прибора, позволяющего измерять эту характеристику. Как правило цифровые мультиметры позволяют проводить тестирование в пределах от 20нФ до 200мкФ, что вполне достаточно для диагностики.

Мультиметром с данной функцией можно тестировать любые конденсаторы, в том числе и электролитические, при проверке последних следует соблюдать полярность.

Видео: как проверить конденсатор

Для проверки достаточно вставить выводы детали в гнезда Сх, а ручку переключателя прибора установить на необходимый диапазон измерений, после чего параметры емкости отобразятся на дисплее.

Подключение при измерении емкости

Диагностика устройств неполярного типа

При проверке мультиметром нам не понадобится замерять емкость конденсатора неполярного типа, достаточно измерить его сопротивление, оно должно быть бесконечно большим. В случае пробоя прибор покажет его незначительную величину, то есть деталь будет себя вести как обычный проводник электрического тока.

Очередность действий при тестировании следующая:

• необходимо выставить максимальный диапазон измерения в режиме омметра;
• щупами прибора прикасаемся к выводам радиодетали (учитывая тип конденсатора, нет необходимости соблюдать полярность);

Проверка неполярных моделей

если на табло отображается «1», это указывает нам, что измеряемое сопротивление больше двух мегаом, следовательно, деталь исправна, в противном случае мультиметр покажет какую-либо величину, что означает короткое замыкание внутри радиодетали.

Важный момент! При замере не следует держать щупы прибора за неизолированные места, поскольку в этом случае показания будут недостоверны, вы просто измерите величину сопротивления своего тела.

Тестирование также можно вести в режиме проверки диодов, в этом случае, если существует пробой, прибор обозначит короткое замыкание характерным звуковым сигналом.

Физическое определение конденсатора

Конденсатор — электрический элемент, служащий для накопления заряда или энергии. Конструктивно радиоэлемент представляет собой две пластины, выполненные из токопроводящего материала, между которыми располагается слой диэлектрика. Токопроводящие пластины называются обкладками. Они не связаны между собой общим контактом, но при этом каждая имеет собственный вывод.

Конденсаторы имеют многослойный вид, в них слой диэлектрика чередуется со слоями обкладок. Они представляют собой цилиндр или параллелепипед с закруглёнными углами. Основной параметр электрического элемента — это ёмкость, единицей измерения которой является фарада (F, Ф). На схемах и в литературе радиодеталь обозначается латинской буквой C. После символа указывается порядковый номер на схеме и значение номинальной ёмкости.

Так как одна фарада — это довольно большая величина, то реальные значения ёмкости конденсатора значительно ниже. Поэтому при записи принято использовать условные сокращения:

• П — пикофарада (pF, пФ);
• Н — нанофарада (nF, нФ);
• М — микрофарада (mF, мкФ).

Принцип работы

Принцип действия радиодетали зависит от вида электрической сети. При подключении к выводам обкладок источника постоянного тока носители заряда попадают на токопроводящие пластины конденсатора, где происходит их накопление. Вместе с тем на выводах обкладок появляется разность потенциалов. Её значение увеличивается до тех пор, пока не достигнет величины, равной источнику тока. Как только это значение выровняется, на обкладках перестаёт накапливаться заряд, а электрическая цепь разрывается.

В сети с переменным током конденсатор представляет собой сопротивление. Его величина связана с частотой тока: чем она выше, тем ниже сопротивление и наоборот. При воздействии на радиоэлемент переменной силы тока происходит накопление заряда. Со временем ток заряда уменьшается и пропадает полностью. Во время этого процесса на обкладках устройства концентрируются заряды разных знаков.

Диэлектрик, проложенный между ними, препятствует их перемещению. В момент смены полуволны происходит разряд конденсатора через нагрузку, подключённую к его выводам. Возникает ток разряда, то есть в электрическую цепь начинает поступать накопленная радиоэлементом энергия.

Характеристики и виды

Измерения параметров конденсаторов связаны с нахождением величин их характеристик

Но среди них наиболее важной является ёмкость, которая обычно и измеряется. Эта величина обозначает количество заряда, которое может накопить радиоэлемент

В физике электроёмкостью называют величину, равную отношению заряда на любой обкладке к разности потенциалов между ними.

При этом ёмкость конденсатора зависит от площади обкладок элемента и толщины диэлектрика. Кроме ёмкости радиоприбор характеризуется также полярностью и величиной внутреннего сопротивления. Применяя специальные приборы, эти величины также можно измерить. Сопротивление устройства влияет на саморазряд элемента. Кроме этого, к основным характеристикам конденсатора относят:

1. Сопротивление утечки. Это внутренний импеданс, через который происходит разряд конденсатора, неподключенного к внешней цепи.
2. Эквивалентную индуктивность. Это паразитная характеристика, влияющая на работу элемента на высоких частотах.
3. Эквивалентное последовательное сопротивление (ESR). Состоит из обобщённого сопротивления выводов и обкладок, представляется как резистор, подключённый последовательно с конденсатором.

Классифицируются конденсаторы по разным критериям, но в первую очередь их разделяют по типу диэлектрика. Он может быть газообразным, жидким и твёрдым. Чаще всего в качестве него используются стекло, слюда, керамика, бумага и синтетические плёнки. Кроме того, конденсаторы различаются по способности изменения величины ёмкости и могут быть:

1. Постоянными. Относящиеся к этому виду конденсаторы обладают постоянным значением ёмкости.
2. Переменными. К ним относятся радиоэлементы, величину ёмкости которых можно изменять в процессе работы устройства. Изменение происходит за счёт смены температурного режима, электрических параметров цепи и механических методов.
3. Построечными. Позволяют изменять ёмкость при настройке аппаратуры, при этом элемент не должен быть подключён к источнику питания.

Применение формул

Что делать, если под рукой нет такого мультиметра с гнездами измерения, а есть только обычный бытовой прибор? В таком случае необходимо вспомнить законы физики, которые помогут определить емкость.

Для начала вспомним, что в случае, когда конденсатор заряжается от источника неизменного напряжения через резистор, то существует закономерность, согласно которой напряжение на устройстве будет подходить к напряжению источника и в конечном итоге сравняется с ним.

Но для того чтобы этого не ожидать, можно процесс упростить. Например, за определенное время, которое равняется 3*RC, во время заряжения элемент достигает напряжения 95% примененного к RC цепи. Таким образом, по току и напряжению можно определить константу времени. А правильнее, если знать вольтаж в блоке питания, номинал самого резистора, происходит определение постоянной времени, а затем и емкости устройства.

Например, есть электролитический конденсатор, узнать емкость которого можно по маркировке, где прописывается 6800 мкф 50в. Но что если устройство давно лежало без дела, а по надписи сложно определить его рабочее состояние? В этом случае лучше проверить его емкость, чтобы знать наверняка.

Для этого необходимо выполнить следующее:

1. С помощью мультиметра измерить сопротивление резистора в 10 кОм. Например, оно получилось равно 9880 Ом.
2. Подключаем блок питания. Мультиметр переводим в режим замера постоянного напряжения. Затем подключаем его к блоку питания (через его выводы). После этого в блоке устанавливается 12 вольт (на мультиметре должна появиться цифра 12,00 В). Если же не удалось отрегулировать напряжение в блоке питание, то тогда записываем те результаты, которые получились.
3. С помощью конденсатора и резистора собираем электрическую RC-цепь. На схеме ниже указана простая RC-цепочка:
4. Закоротить конденсатор и подключить цепь к питанию. С помощью прибора еще раз определить напряжение, которое подается на цепь, и записать это значение.
5. Затем необходимо высчитать 95% от полученного значения. К примеру, если это 12 Вольт, то это будет 11,4 В. То есть, за определенное время, которое равняется 3*RC, конденсатор получит напряжение в 11,4 В. Формула выглядит следующим образом:
6. Осталось определить время. Для этого устройство раскорачиваем и с помощью секундомера производим отсчет. Определение 3*RC будет вычисляться таким образом: как только напряжение на устройстве будет равно 11,4 В, то это и будет означать нужное время.
7. Производим определение. Для этого полученное время (в секундах) делим на сопротивление в резисторе и на три. Например, получилось 210 секунд. Эту цифру делим на 9880 и на 3. Получилось значение 0,007085. Это величина указывается в фарадах, или 7085 мкф. Допустимое отклонение может быть не более 20%. Если учитывать, что на изделии указано 6800 мкф, наши расчеты подтверждаются и укладываются в норматив.

А как определить емкость керамического конденсатора? В этом случае можно сделать определение с помощью сетевого трансформатора. Для этого RC-цепочку подсоединяем ко вторичной обмотке трансформатора, и его подсоединяют в сеть. Далее с помощью мультиметра осуществляется замер напряжения на конденсаторе и на резисторе. После этого необходимо сделать подсчеты: высчитывается ток, что проходит через резистор, затем его напряжение делится на сопротивление. Получается емкостное сопротивление Хс.

Если есть частота тока и Хс, можно определить емкость по формуле: