خازن ها یکی از پرکاربردترین قطعات الکترونیکی در الکترونیک هستند، اما بسیاری از مردم نمی دانند چگونه خازن ها را تشخیص دهند. در زیر چندین روش برای آزمایش خازن ها با مولتی متر معرفی می کنیم. خازن ها یکی از پرکاربردترین قطعات الکترونیکی هستند. نماد کلمه رایج برای خازن ها "C" است. خازن ها عمدتاً از الکترودهای فلزی، لایه های دی الکتریک و سیم های الکترود تشکیل شده اند و دو الکترود از یکدیگر عایق هستند. بنابراین، عملکرد اصلی "مسدود کردن DC به AC" را دارد.
از یک مولتی متر دیجیتال برای آزمایش خازن ها به شرح زیر استفاده کنید:
1. تشخیص مستقیم با دنده خازنی
برخی از مولتی مترهای دیجیتال عملکرد اندازه گیری ظرفیت خازنی را دارند و محدوده آنها به پنج محدوده تقسیم می شود: 2000p، 20n، 200n، 2μ و 20μ. هنگام اندازه گیری، دو پایه خازن تخلیه شده را می توان مستقیماً در جک Cx روی برد متر قرار داد و پس از انتخاب محدوده مناسب، داده های نمایش داده شده را می توان خواند.
000سطح p، مناسب برای اندازه‌گیری ظرفیت کمتر از 2000 pF. سطح 20n، مناسب برای اندازه گیری ظرفیت بین 2000pF و 20nF. سطح 200n، مناسب برای اندازه گیری ظرفیت بین 20nF و 200nF. سطح 2μ، مناسب برای اندازه گیری بین 200nF و 2μF محدوده 20μ، مناسب برای اندازه گیری ظرفیت بین 2μF و 20μF.
تجربه ثابت کرده است که برخی از انواع مولتی مترهای دیجیتال (مانند DT890B plus) هنگام اندازه گیری خازن های با ظرفیت کوچک زیر 50 pF خطاهای زیادی دارند و تقریباً هیچ مرجعی برای اندازه گیری خازن های زیر 20pF وجود ندارد. در این زمان می توان از روش سری برای اندازه گیری ظرفیت خازنی با مقدار کوچک استفاده کرد. روش کار به این صورت است: ابتدا یک خازن حدود 220 pF پیدا کنید، از یک مولتی متر دیجیتال برای اندازه گیری ظرفیت واقعی C1 استفاده کنید و سپس خازن کوچکی را که قرار است اندازه گیری شود به موازات آن وصل کنید تا ظرفیت کل آن C2 اندازه گیری شود، سپس تفاوت بین این دو ( C1-C2) ظرفیت خازن کوچکی است که باید اندازه‌گیری شود. استفاده از این روش برای اندازه گیری خازن های با ظرفیت کوچک 1 تا 20 pF بسیار دقیق است.
2. تشخیص با چرخ دنده مقاومت
تمرین ثابت کرده است که فرآیند شارژ خازن را می توان با استفاده از یک مولتی متر دیجیتال نیز مشاهده کرد که در واقع یک کمیت دیجیتال مجزا برای منعکس کننده تغییر ولتاژ شارژ است. با فرض اینکه سرعت اندازه گیری مولتی متر دیجیتال n بار در ثانیه باشد، با مشاهده فرآیند شارژ خازن، در هر ثانیه n قرائت مستقل و متوالی افزایش می یابد. با توجه به این ویژگی نمایشگر مولتی متر دیجیتال می توان کیفیت خازن را تشخیص داد و اندازه ظرفیت خازن را تخمین زد. در زیر روش تشخیص خازن ها با استفاده از چرخ دنده مقاومتی یک مولتی متر دیجیتال معرفی شده است که برای ابزارهای بدون چرخ دنده خازنی بسیار مفید است. این روش برای اندازه گیری خازن های با ظرفیت بالا از 0.1 میکروفاراد تا چندین هزار میکروفاراد مناسب است.
1. روش عملیات اندازه گیری
همانطور که در شکل نشان داده شده است، مولتی متر دیجیتال را به چرخ دنده مقاومت مناسب بچرخانید و سرب تست قرمز و سرب تست مشکی به ترتیب با دو قطب خازن Cx مورد آزمایش تماس می گیرند. در این زمان، مقدار نمایش داده شده به تدریج از "{0}}" تا زمانی که نماد سرریز "1" نمایش داده شود، افزایش می یابد. اگر همیشه "{2}}" را نشان می دهد، به این معنی است که خازن اتصال کوتاه دارد. اگر همیشه سرریز را نشان می دهد، ممکن است مدار باز بین قطب های داخلی خازن باشد یا فایل مقاومت انتخاب شده نامناسب باشد. هنگام بررسی خازن های الکترولیتی باید توجه داشت که سرب تست قرمز رنگ (با بار مثبت) به الکترود مثبت خازن و سیم تست مشکی به الکترود منفی خازن متصل است.
2. اصل اندازه گیری
اصل اندازه گیری خازن اندازه گیری با چرخ دنده مقاومتی در شکل {0}}(ب) نشان داده شده است. در حین اندازه گیری، منبع تغذیه مثبت، خازن Cx را شارژ می کند تا از طریق مقاومت استاندارد R0 اندازه گیری شود و در لحظه شارژ، به دلیل Vc=0، "{3}}" نمایش داده می شود. با افزایش تدریجی Vc، مقدار نمایش داده شده افزایش می یابد. وقتی Vc=2VR، متر شروع به نمایش نماد سرریز "1" می کند. زمان شارژ t زمان مورد نیاز برای تغییر مقدار نمایشگر از "000" به سرریز است و این فاصله زمانی را می توان با ساعت کوارتز اندازه گیری کرد.
از یک مولتی متر دیجیتال برای آزمایش خازن ها به شرح زیر استفاده کنید:
1. تشخیص مستقیم با دنده خازنی
برخی از مولتی مترهای دیجیتال عملکرد اندازه گیری ظرفیت خازنی را دارند و محدوده آنها به پنج محدوده تقسیم می شود: 2000p، 20n، 200n، 2μ و 20μ. هنگام اندازه گیری، دو پایه خازن تخلیه شده را می توان مستقیماً در جک Cx روی برد متر قرار داد و پس از انتخاب محدوده مناسب، داده های نمایش داده شده را می توان خواند.
000سطح p، مناسب برای اندازه‌گیری ظرفیت کمتر از 2000 pF. سطح 20n، مناسب برای اندازه گیری ظرفیت بین 2000pF و 20nF. سطح 200n، مناسب برای اندازه گیری ظرفیت بین 20nF و 200nF. سطح 2μ، مناسب برای اندازه گیری بین 200nF و 2μF محدوده 20μ، مناسب برای اندازه گیری ظرفیت بین 2μF و 20μF.
تجربه ثابت کرده است که برخی از انواع مولتی مترهای دیجیتال (مانند DT890B plus) هنگام اندازه گیری خازن های با ظرفیت کوچک زیر 50 pF خطاهای زیادی دارند و تقریباً هیچ مرجعی برای اندازه گیری خازن های زیر 20pF وجود ندارد. در این زمان می توان از روش سری برای اندازه گیری ظرفیت خازنی با مقدار کوچک استفاده کرد. روش کار به این صورت است: ابتدا یک خازن حدود 220 pF پیدا کنید، از یک مولتی متر دیجیتال برای اندازه گیری ظرفیت واقعی C1 استفاده کنید و سپس خازن کوچکی را که قرار است اندازه گیری شود به موازات آن وصل کنید تا ظرفیت کل آن C2 اندازه گیری شود، سپس تفاوت بین این دو ( C1-C2) ظرفیت خازن کوچکی است که باید اندازه‌گیری شود. استفاده از این روش برای اندازه گیری خازن های با ظرفیت کوچک 1 تا 20 pF بسیار دقیق است.
2. تشخیص با چرخ دنده مقاومت
تمرین ثابت کرده است که فرآیند شارژ خازن را می توان با استفاده از یک مولتی متر دیجیتال نیز مشاهده کرد که در واقع یک کمیت دیجیتال مجزا برای منعکس کننده تغییر ولتاژ شارژ است. با فرض اینکه سرعت اندازه گیری مولتی متر دیجیتال n بار در ثانیه باشد، با مشاهده فرآیند شارژ خازن، در هر ثانیه n قرائت مستقل و متوالی افزایش می یابد. با توجه به این ویژگی نمایشگر مولتی متر دیجیتال می توان کیفیت خازن را تشخیص داد و اندازه ظرفیت خازن را تخمین زد. در زیر روش تشخیص خازن ها با استفاده از چرخ دنده مقاومتی یک مولتی متر دیجیتال معرفی شده است که برای ابزارهای بدون چرخ دنده خازنی بسیار مفید است. این روش برای اندازه گیری خازن های با ظرفیت بالا از 0.1 میکروفاراد تا چندین هزار میکروفاراد مناسب است.
1. روش عملیات اندازه گیری
همانطور که در شکل نشان داده شده است، مولتی متر دیجیتال را به چرخ دنده مقاومت مناسب بچرخانید و سرب تست قرمز و سرب تست مشکی به ترتیب با دو قطب خازن Cx مورد آزمایش تماس می گیرند. در این زمان، مقدار نمایش داده شده به تدریج از "{0}}" تا زمانی که نماد سرریز "1" نمایش داده شود، افزایش می یابد. اگر همیشه "{2}}" را نشان می دهد، به این معنی است که خازن اتصال کوتاه دارد. اگر همیشه سرریز را نشان می دهد، ممکن است مدار باز بین قطب های داخلی خازن باشد یا فایل مقاومت انتخاب شده نامناسب باشد. هنگام بررسی خازن های الکترولیتی باید توجه داشت که سرب تست قرمز رنگ (با بار مثبت) به الکترود مثبت خازن و سیم تست مشکی به الکترود منفی خازن متصل است.
2. اصل اندازه گیری
اصل اندازه گیری خازن اندازه گیری با چرخ دنده مقاومتی در شکل {0}}(ب) نشان داده شده است. در حین اندازه گیری، منبع تغذیه مثبت، خازن Cx را شارژ می کند تا از طریق مقاومت استاندارد R0 اندازه گیری شود و در لحظه شارژ، به دلیل Vc=0، "{3}}" نمایش داده می شود. با افزایش تدریجی Vc، مقدار نمایش داده شده افزایش می یابد. وقتی Vc=2VR، متر شروع به نمایش نماد سرریز "1" می کند. زمان شارژ t زمان مورد نیاز برای تغییر مقدار نمایشگر از "000" به سرریز است و این فاصله زمانی را می توان با ساعت کوارتز اندازه گیری کرد.
3. از یک مولتی متر دیجیتال برای تخمین داده های اندازه گیری شده خازن استفاده کنید
هنگام استفاده از مولتی متر دیجیتال DT830 برای تخمین ظرفیت خازن از 0.1μF تا چندین هزار میکروفاراد، می توانید سطح مقاومت را مطابق جدول 5-1 انتخاب کنید. جدول محدوده ظرفیت قابل اندازه گیری و زمان شارژ مربوطه را نشان می دهد. داده های فهرست شده در جدول دارای ارزش مرجع برای سایر انواع مولتی متر دیجیتال نیز می باشد.
اصل انتخاب محدوده مقاومت به این صورت است: هنگامی که ظرفیت ظرفیت کوچک است، باید مقاومت بالا و زمانی که ظرفیت خازن بزرگ است، مقاومت کم باید انتخاب شود. اگر از چرخ دنده با مقاومت بالا برای تخمین خازن های با ظرفیت زیاد استفاده شود، فرآیند شارژ بسیار کند است و زمان اندازه گیری برای مدت طولانی ادامه خواهد داشت. اگر از دنده کم مقاومت برای بررسی خازن های با ظرفیت کم استفاده شود، به دلیل زمان شارژ بسیار کوتاه، متر همیشه سرریز را نشان می دهد و روند تغییر قابل مشاهده نیست. .
3. با دنده ولتاژ تشخیص دهید
تشخیص خازن ها با محدوده ولتاژ DC یک مولتی متر دیجیتال در واقع یک روش اندازه گیری غیر مستقیم است. این روش می تواند خازن های با ظرفیت کوچک از 220pF تا 1μF را اندازه گیری کند و می تواند جریان نشتی خازن ها را به دقت اندازه گیری کند.
1. روش و اصل اندازه گیری
مدار اندازه گیری در شکل نشان داده شده است، E یک باتری خشک خارجی 1.5 ولت است. مولتی متر دیجیتال را روی 2 ولت DC قرار دهید، سرب تست قرمز به یک الکترود خازن Cx تحت آزمایش وصل شده و سیم تست سیاه به الکترود منفی باتری متصل می شود. مقاومت ورودی دنده 2 ولت RIN{4}}MΩ است. پس از روشن شدن برق، باتری E از طریق RIN Cx را شارژ می کند و شروع به ایجاد ولتاژ Vc می کند. رابطه بین Vc و زمان شارژ t به صورت زیر است:
در اینجا، از آنجایی که ولتاژ روی RIN، ولتاژ ورودی دستگاه VIN است، RIN در واقع به عنوان یک مقاومت نمونه‌برداری نیز عمل می‌کند. بدیهی است که VIN(t)=E-Vc(t)=Eexp(-t/RINCx) (5-2)
شکل منحنی تغییر ولتاژ ورودی VIN(t) و ولتاژ شارژ Vc(t) روی خازن اندازه گیری شده. از شکل می توان فهمید که فرآیند تغییر VIN(t) و Vc(t) دقیقاً برعکس است. منحنی تغییر VIN(t) با زمان کاهش می یابد، در حالی که Vc(t) با زمان افزایش می یابد. اگرچه ابزار فرآیند تغییر VIN-(t) را نشان می دهد، اما به طور غیرمستقیم فرآیند شارژ خازن اندازه گیری شده Cx را منعکس می کند. در طول آزمایش، اگر Cx مدار باز باشد (بدون ظرفیت)، مقدار نمایش داده شده همیشه "000" است. اگر Cx از داخل اتصال کوتاه داشته باشد، مقدار نمایش داده شده همیشه ولتاژ باتری E است که با گذشت زمان تغییر نمی کند.
نشان می دهد که وقتی مدار تازه روشن است، t=0، VIN=E، مقدار اولیه نمایش داده شده توسط مولتی متر دیجیتال ولتاژ باتری است و سپس با افزایش Vc(t)، VIN(t) به تدریج کاهش می یابد تا VIN=0V, Cx فرآیند شارژ به پایان می رسد، در این زمان Vc(t)=E.
استفاده از یک مولتی متر دیجیتال برای شناسایی خازن ها در محدوده ولتاژ نه تنها می تواند خازن های با ظرفیت کوچک از 220pF تا 1μF را بررسی کند، بلکه جریان نشتی خازن ها را نیز در همان زمان اندازه گیری می کند. اجازه دهید جریان نشتی خازن اندازه گیری شود ID باشد و آخرین مقدار پایدار نمایش داده شده توسط متر VD (واحد V) است، سپس Id=Vd/Rin.
2. نمونه مثال
مثال 1: ظرفیت اندازه‌گیری‌شده یک خازن ثابت 1μF/16{10}} ولت است و از محدوده 2VDC مولتی‌متر دیجیتال DT830 استفاده می‌شود (RIN=10MΩ). مدار را مطابق شکل 5-12 وصل کنید. در ابتدا متر ولتاژ 1.543 ولت را نشان داد و سپس مقدار نمایش داده شده به تدریج کاهش یافت. پس از حدود 2 دقیقه، مقدار نمایش داده شده در 0.003 ولت تثبیت شد. بر این اساس می توان جریان نشتی خازن مورد آزمایش را بدست آورد
جریان نشتی خازن مورد آزمایش فقط 0.3nA است که نشان دهنده کیفیت خوب است.
مثال 2: خازن مورد آزمایش 0 است.0خازن پلی استر 22μF/63V و روش اندازه گیری مانند مثال 1 است. به دلیل ظرفیت کم این خازن، VIN(t ) در حین اندازه گیری به سرعت کاهش می یابد و مقدار نمایش داده شده پس از حدود 3 ثانیه به 0.002V کاهش می یابد. این مقدار را با معادله ({8}}) جایگزین کنید و جریان نشتی را 0.2 نانوآمپر محاسبه کنید.
3. اقدامات احتیاطی
(1) قبل از اندازه گیری، دو پایه خازن باید اتصال کوتاه و تخلیه شوند، در غیر این صورت ممکن است روند تغییر قرائت مشاهده نشود.
(2) برای جلوگیری از پرش کنتور، الکترودهای خازنی را در طول فرآیند اندازه گیری با دو دست لمس نکنید.
(3) در طول فرآیند اندازه گیری، مقدار VIN(t) به طور تصاعدی تغییر می کند و در ابتدا به سرعت کاهش می یابد و با گذشت زمان، سرعت کاهش آهسته تر و کندتر می شود. هنگامی که ظرفیت خازن اندازه گیری شده Cx کمتر از چند هزار پیکو فاراد باشد، مقدار نمایشگر اولیه متر از باتری کمتر است زیرا VIN(t) در ابتدا خیلی سریع افت می کند و سرعت اندازه گیری متر نیز بسیار زیاد است. پایین است تا مقدار ولتاژ اولیه را منعکس کند. ولتاژ E.
(4) هنگامی که خازن اندازه گیری شده Cx بزرگتر از 1μF باشد، به منظور کوتاه کردن زمان اندازه گیری، می توان از مشخصات مقاومت برای اندازه گیری استفاده کرد. با این حال، زمانی که ظرفیت خازن مورد آزمایش کمتر از 200 pF باشد، به دلیل تغییر مختصر در قرائت، مشاهده فرآیند شارژ دشوار است.
4. از زنگ برای تشخیص استفاده کنید
با استفاده از دنده زنگ مولتی متر دیجیتال می توانید به سرعت کیفیت خازن های الکترولیتی را بررسی کنید. روش اندازه گیری در شکل 5-14 نشان داده شده است. مولتی متر دیجیتال را به چرخ دنده زنگ زده و از دو قلم تست برای تماس با دو پایه خازن Cx مورد آزمایش به ترتیب استفاده کنید. یک بوق کوتاه باید شنیده شود، سپس صدا متوقف می شود و نماد سرریز "1" در همان زمان نمایش داده می شود. سپس، دو سیم تست را با اندازه گیری دیگری تعویض کنید، زنگ هشدار دوباره به صدا درآید و در نهایت نماد سرریز "1" را نمایش دهد. این وضعیت نشان می دهد که خازن الکترولیتی اندازه گیری شده اساساً نرمال است. در این زمان، می توانید برای اندازه گیری مقاومت نشتی خازن به دنده 20MΩ یا 200MΩ با مقاومت بالا شماره گیری کنید تا در مورد خوب یا بد بودن آن قضاوت کنید.
