Měření kondenzátorů: Jak změřit kapacitu a ESR kondenzátoru

Kondenzátory jsou základní elektronické součástky, které ukládají elektrický náboj a energii ve formě elektrického pole. Pro správnou funkci elektronických obvodů je důležité znát kapacitu kondenzátoru a jeho stav. V tomto článku se zaměříme na měření kondenzátorů, zejména pomocí multimetru a testerů součástek. Dozvíte se, jak změřit kondenzátor, co lze a nelze měřit multimetrem, a kdy je vhodné použít specializovaný měřič kapacity kondenzátorů nebo ESR tester – zkoušeč elektrolytických kondenzátorů.

Typy kondenzátorů

Než začneme s měřením, je důležité znát různé typy kondenzátorů, protože jejich vlastnosti ovlivňují způsob měření.

Elektrolytické kondenzátory

  • Polarizované součástky s vysokou kapacitou (mikrofarady až milifarady).
  • Používají se v napájecích zdrojích, filtračních obvodech a v elektronice, kde je potřeba velká kapacita.
  • Citlivé na polaritu; nesprávné připojení může vést k poškození nebo výbuchu kondenzátoru.

Svitkové kondenzátory

  • Nepolarizované kondenzátory s kapacitou od nanofaradů po mikrofarady.
  • Využívají se v nízkofrekvenčních obvodech, časovacích aplikacích a pro blokování stejnosměrných složek.
  • Odolné a spolehlivé, s dobrými elektrickými vlastnostmi.

Keramické kondenzátory

  • Nepolarizované kondenzátory s malou kapacitou (pikofarady až nízké nanofarady).
  • Používají se ve vysokofrekvenčních obvodech, odrušovacích aplikacích a k ladění.
  • Mají nízký ESR a jsou fyzicky malé.

Tantalové kondenzátory

  • Polarizované kondenzátory s vysokou kapacitou v malém objemu.
  • Stabilnější a spolehlivější než elektrolytické kondenzátory, ale citlivé na přepětí.
  • Používají se v mobilních zařízeních, počítačích a citlivé elektronice.

Měření kapacity kondenzátoru

Měření kondenzátorů multimetrem

Mnoho moderních digitálních multimetrů má funkci měření kapacity kondenzátorů. Postup při měření je následující:

  1. Bezpečnost na prvním místě: Vždy se ujistěte, že je kondenzátor vybitý. U elektrolytických kondenzátorů použijte rezistor pro bezpečné vybití, abyste zabránili poškození přístroje nebo úrazu elektrickým proudem.

  2. Nastavení multimetru:

    • Nastavte přepínač na režim kapacity (symbol F).
    • Pokud má multimetr několik rozsahů, zvolte vhodný podle očekávané kapacity kondenzátoru.
  3. Připojení sond:

    • Černou sondu připojte do zdířky označené COM.
    • Červenou sondu připojte do zdířky označené CAP, F nebo VΩHz (podle modelu multimetru).
  4. Měření:

    • Připojte sondy k vývodům kondenzátoru.
    • U elektrolytických kondenzátorů je důležité dodržet polaritu: červenou sondu k pozitivnímu vývodu (+), černou k negativnímu (-).
    • Počkejte, dokud se hodnota na displeji nestabilizuje.
    • Odečtěte kapacitu kondenzátoru z displeje.

Co lze měřit multimetrem

  • Kapacita: Multimetr může měřit kapacitu kondenzátorů v určitém rozsahu, obvykle od několika nanofaradů (nF) do stovek mikrofaradů (µF).
  • Zkrat nebo přerušení: Pomocí měření odporu lze zjistit, zda je kondenzátor zkratovaný (ukazuje nulový odpor) nebo přerušený (ukazuje nekonečný odpor).

Omezení měření multimetrem

  • Přesnost: Multimetr nemusí být přesný při měření velmi malých kapacit (pF) nebo velmi velkých kapacit (mF).
  • ESR kondenzátoru: Multimetr nemůže měřit ESR (ekvivalentní sériový odpor), který je důležitý pro posouzení stavu elektrolytických kondenzátorů.
  • Doba měření: U kondenzátorů s velkou kapacitou může trvat delší dobu, než se hodnota stabilizuje.

Měření kondenzátorů pomocí testerů součástek

Pro přesnější a komplexnější měření se používají specializované přístroje:

Měřič kapacity kondenzátorů

  • Měřič kapacity kondenzátorů je zařízení určené pro přesné měření kapacity v širokém rozsahu, od pikofaradů (pF) po farady (F).
  • Výhody:
    • Vyšší přesnost než běžný multimetr.
    • Širší měřicí rozsah.
    • Rychlejší a stabilnější odezva.
  • Postup:
    • Připojte kondenzátor k měřiči podle návodu (některé mají speciální zásuvky nebo svorky).
    • U elektrolytických kondenzátorů dodržujte polaritu.
    • Spusťte měření a počkejte na zobrazení výsledku.

ESR tester – zkoušeč elektrolytických kondenzátorů

  • ESR tester měří ekvivalentní sériový odpor (ESR) kondenzátoru, což je parametr udávající ztráty uvnitř kondenzátoru.
  • Proč je ESR důležitý:
    • Zvýšená ESR kondenzátoru může vést k nefunkčnosti nebo sníženému výkonu elektronických obvodů.
    • Elektrolytické kondenzátory stárnutím zvyšují ESR, což může způsobit problémy v napájecích zdrojích a zesilovačích.
  • Výhody ESR testeru:
    • Umožňuje rychle zjistit stav kondenzátoru bez nutnosti jeho vyloučení z obvodu (v některých případech).
    • Poskytuje informace, které nelze získat pouhým měřením kapacity.
  • Postup:
    • Ujistěte se, že je kondenzátor vybitý.
    • Připojte vývody kondenzátoru k ESR testeru (polarita obvykle není důležitá).
    • Spusťte měření a odečtěte hodnotu ESR.
    • Porovnejte naměřenou hodnotu s typickými hodnotami pro daný typ a kapacitu kondenzátoru.

Tester kondenzátorů a součástek

  • Univerzální tester součástek dokáže automaticky rozpoznat typ součástky (rezistor, kondenzátor, dioda, tranzistor) a změřit její základní parametry.
  • Vhodný pro:
    • Měření kapacity kondenzátorů všech typů.
    • Měření ESR kondenzátoru.
    • Identifikaci neznámých součástek.
  • Postup:
    • Připojte součástku k testeru podle návodu (obvykle není nutné dodržovat polaritu).
    • Spusťte automatické měření.
    • Přístroj zobrazí typ součástky a naměřené hodnoty.

Jak změřit kondenzátor bez specializovaného přístroje

Pokud nemáte k dispozici měřič kapacity nebo ESR tester, můžete provést základní test kondenzátoru pomocí multimetru:

Měření odporu

  1. Nastavení multimetru:

    • Nastavte přepínač na měření odporu (Ω).
  2. Měření:

    • Připojte sondy k vývodům kondenzátoru.
    • U elektrolytických kondenzátorů dodržujte polaritu (červená na +, černá na -).
    • Sledujte hodnotu na displeji:
      • Odpor bude nejprve nízký a postupně poroste, jak se kondenzátor nabíjí proudem z multimetru.
      • U keramických a svitkových kondenzátorů může být odpor velmi vysoký nebo nekonečný (OL).

Interpretace výsledků

  • Stabilní nízký odpor: Kondenzátor je pravděpodobně zkratovaný a je třeba jej vyměnit.
  • Odpor rychle roste na nekonečno: Kondenzátor se nabíjí, což je normální chování.
  • Nekonečný odpor (OL): Kondenzátor může být v pořádku nebo přerušený (u malých kapacit normální).

Omezení této metody

  • Nezměříte přesnou kapacitu ani ESR kondenzátoru.
  • Není možné spolehlivě posoudit stav kondenzátoru, zejména u malých kapacit.

Tipy pro správné měření

  • Vybíjení kondenzátoru: Před měřením vždy kondenzátor vybijte, abyste zabránili poškození přístroje a zajistili bezpečnost.
  • Dodržování polarity: U polarizovaných kondenzátorů (elektrolytických a tantalových) je nezbytné připojit sondy správně.
  • Referenční hodnoty: Porovnávejte naměřené hodnoty s údaji na kondenzátoru nebo v datasheetu výrobce.
  • Opakované měření: Pro ověření výsledků můžete měření zopakovat nebo použít jiný přístroj.

Kdy vyměnit kondenzátor

  • Vysoká ESR: Pokud je ESR kondenzátoru výrazně vyšší než nominální hodnota, kondenzátor je pravděpodobně vadný.
  • Odchylka kapacity: Pokud je naměřená kapacita mimo toleranci (obvykle ±20 % pro elektrolytické kondenzátory), může být kondenzátor vadný.
  • Fyzické poškození: Otok, netěsnosti elektrolytu, praskliny nebo jiné viditelné poškození jsou důvodem k okamžité výměně.
  • Abnormální chování v obvodu: Pokud zařízení nefunguje správně a máte podezření na kondenzátor, je vhodné jej zkontrolovat nebo vyměnit.

Shrnutí

Měření kondenzátorů je klíčové pro diagnostiku a údržbu elektronických zařízení. Elektrolytické kondenzátory jsou obzvláště náchylné k stárnutí a zvyšování ESR, což může ovlivnit výkon obvodů. Použitím multimetru můžete provést základní testy kapacity a zjistit zjevné závady, ale pro přesné měření kapacity a ESR kondenzátoru je vhodné použít specializovaný měřič kapacity kondenzátorů nebo ESR tester – zkoušeč elektrolytických kondenzátorů.

Pochopení rozdílů mezi různými typy kondenzátorů, jako jsou svitkové kondenzátory, keramické kondenzátory a tantalové kondenzátory, vám pomůže při správném měření a interpretaci výsledků. Pravidelnou kontrolou kondenzátorů zajistíte spolehlivý provoz vašich elektronických zařízení.

 

Koupit multimetr, který umí měřit kapacitu: 

Koupit tester součástek a měřič ESR: