Как лесно да определите капацитета на кондензатор, като използвате налични инструменти

Понякога, когато е на кондензатор няма маркиране или липса на доверие в параметрите, посочени в неговия случай, изисква се по някакъв начин да се установи реалният капацитет. Но как да го направите без специално оборудване?

Разбира се, ако под ръка има мултицет с възможност за измерване на капацитет или С-метър с подходящ диапазон от измервания на капацитета, тогава проблемът престава да бъде такъв. Но какво да правя, ако само прост домашен мултицет и някакво захранване, но необходимо ли е да се измери капацитетът на кондензатор тук и сега? В този случай на помощ ще дойдат добре познатите закони на физиката, които ще позволят измерване на капацитета с достатъчна степен на точност.

Нека първо разгледаме прост начин за измерване на капацитета на електролитен кондензатор, като използваме налични инструменти. Както знаете, когато зареждате кондензатор от източник на постоянно напрежение през резистор, има модел, според който напрежението върху кондензатора ще се приближи експоненциално към напрежението на източника и в граница, някой ден, най-накрая ще го достигне.

Но за да не чакате дълго, можете да опростите задачата си. Известно е, че за време, равно на 3 * RC, напрежението върху кондензатора по време на зареждане ще достигне 95% от напрежението, приложено към RC веригата. Така че, знаейки напрежението на блока за захранване, резисторния рейтинг и въоръжени със хронометър, можете лесно да измерите времева константа или по-скоро три пъти по-голяма постоянна време за по-голяма точност и след това да изчислите капацитета на кондензатора според добре познатата формула.

Например, помислете за експеримента по-долу. Да речем, че имаме електролитен кондензатор, върху която има някакъв вид маркировка, но ние не се доверяваме особено на нея, тъй като кондензаторът лежи в кофите отдавна и никога не знаете дали е пресъхнал, като цяло трябва да измерите капацитета му. Например кондензаторът казва 6800uf 50v, но трябва да знаете със сигурност.

Стъпка номер 1. Вземаме 10kΩ резистор, измерваме неговото съпротивление с мултицет, тъй като първоначално ще се доверим на нашия мултицет в този експеримент. Например получихме съпротивление 9840 ома.

Стъпка номер 2. Включете захранването. Тъй като ние се доверяваме на мултицета повече от калибриране на скалата (ако има такава) на захранването, поставете мултицета в режим на измерване на пряко напрежение и го свържете към клемите на захранването. Поставяме напрежението на захранването на 12 волта, така че мултиметърът да показва точно 12,00 V. Ако напрежението на захранването не е регулирано, просто го измерете и запишете.

Стъпка номер 3. Сглобяваме RC верига от резистор и кондензатор, чиято капацитет трябва да бъде измерена. Ние късо съединяваме кондензатора, така че той да може лесно да се обърне.

Стъпка номер 4. Свързваме веригата RC към захранването. Кондензаторът все още е къс. За пореден път измерваме напрежението, подавано към веригата RC с мултицет, и фиксираме тази стойност за вярност на хартия. Например, тя остана 12,00 V, или същата, както беше в началото.

Стъпка номер 5. Изчисляваме 95% от това напрежение, например, ако 12 волта, то 95% е 11,4 волта. Сега знаем, че за време, равно на 3 * RC, кондензаторът ще зареди до 11,4 V.

Стъпка номер 6. Взимаме хронометър в ръцете си и разгъваме кондензатора, започваме едновременно отброяването. Ние определяме времето, през което напрежението в кондензатора достига 11,4 V, това ще бъде 3 * RC.

Стъпка номер 7. Правим изчисления. Полученото време в секунди се дели на съпротивлението на резистора в оми и на 3. Получаваме стойността на капацитета на кондензатора във фаради.

Например: времето се оказа 220 секунди (3 минути и 40 секунди). Разделяме 220 на 3 и на 9840, получаваме капацитета във фаради. В нашия пример се оказа 0,007452 F, тоест 7452 микрофарада и 6800 микрофарада са написани на кондензатора.По този начин приемливото отклонение от 20% е в рамките на отклонението на капацитета, тъй като възлиза на приблизително 9,6%.

Но какво да кажем? неполярни кондензатори малки капацитети? Ако кондензаторът е керамичен или полипропилен, тогава променливият ток и познаването на капацитета ще помогнат тук.

Например има кондензатор, капацитетът му е уж няколко нанофарада и се знае, че може да работи в променлив ток. За извършване на измерванията ще е необходим мрежов трансформатор с вторична намотка, да речем, 12 волта, мултицет и всички същите 10 kΩ резистори.

Стъпка номер 1. Ние сглобяваме RC веригата и я свързваме към вторичната намотка на трансформатора. След това включваме трансформатора в мрежата.

Стъпка номер 2. Ние измерваме променливото напрежение на кондензатора с мултицет, а след това на резистора.

Стъпка номер 3. Правим изчисления. Първо, изчисляваме тока през резистора - разделяме напрежението през него на стойността на неговото съпротивление. Тъй като веригата е серийна, променливият ток през кондензатора е абсолютно същата стойност. Разделим напрежението през кондензатора на тока през резистора (токът през кондензатора е един и същ), получаваме стойността на капацитет Xc. Като знаем капацитета и честотата на тока (50 Hz), изчисляваме капацитета на нашия кондензатор.

Например: на резистора 7 волта, а на кондензатора 5 волта. Изчислихме, че токът през резистора в този случай е 700 μA, и следователно през кондензатора, е същото. Така че капацитетът на кондензатора с честота 50 Hz е 5 / 0,0007 = 7142,8 Ома. Капацитет Xc = 1 / 6.28fC, следователно C = 445 nF, т.е. 470 nF номинал.

Описаните тук методи са много груби, така че можете да ги използвате само когато просто няма други възможности. В други случаи е по-добре да използвате специални измервателни уреди.

Вижте също: Как да използвате мултицет