ตัวเก็บประจุเป็นหนึ่งในชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้บ่อยที่สุดในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ แต่หลายคนไม่ทราบวิธีตรวจจับตัวเก็บประจุ ด้านล่างนี้เราจะแนะนำวิธีการต่างๆ ในการทดสอบตัวเก็บประจุด้วยมัลติมิเตอร์ ตัวเก็บประจุเป็นหนึ่งในชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้บ่อยที่สุด สัญลักษณ์คำทั่วไปสำหรับตัวเก็บประจุคือ "C" ตัวเก็บประจุส่วนใหญ่ประกอบด้วยอิเล็กโทรดโลหะ ชั้นไดอิเล็กตริก และตัวนำอิเล็กโทรด และอิเล็กโทรดทั้งสองจะหุ้มฉนวนจากกันและกัน ดังนั้นจึงมีประสิทธิภาพพื้นฐานของ "การปิดกั้น DC เป็น AC"
ใช้ดิจิตอลมัลติมิเตอร์เพื่อทดสอบตัวเก็บประจุดังนี้:
1. การตรวจจับโดยตรงด้วยเกียร์แบบ capacitive
ดิจิตอลมัลติมิเตอร์บางรุ่นมีหน้าที่ในการวัดความจุ และช่วงของพวกมันจะแบ่งออกเป็นห้าช่วง: 2000p, 20n, 200n, 2μ และ 20μ เมื่อทำการวัด สามารถเสียบพินสองตัวของตัวเก็บประจุที่คายประจุเข้ากับแจ็ค Cx บนแผงมิเตอร์ได้โดยตรง และสามารถอ่านข้อมูลที่แสดงได้หลังจากเลือกช่วงที่เหมาะสม
000ระดับ p เหมาะสำหรับการวัดค่าความจุที่น้อยกว่า 2000pF ระดับ 20n เหมาะสำหรับการวัดความจุระหว่าง 2000pF และ 20nF ระดับ 200n เหมาะสำหรับการวัดความจุระหว่าง 20nF และ 200nF ระดับ 2μ เหมาะสำหรับการวัดระหว่าง 200nF และ 2μF ช่วง 20μ เหมาะสำหรับการวัดความจุระหว่าง 2μF และ 20μF
ประสบการณ์ได้พิสูจน์แล้วว่าดิจิตอลมัลติมิเตอร์บางประเภท (เช่น DT890B plus ) มีข้อผิดพลาดมากเมื่อทำการวัดตัวเก็บประจุที่มีความจุขนาดเล็กต่ำกว่า 50pF และแทบไม่มีค่าอ้างอิงสำหรับการวัดตัวเก็บประจุที่ต่ำกว่า 20pF ขณะนี้สามารถใช้วิธีการแบบอนุกรมเพื่อวัดค่าความจุขนาดเล็กได้ วิธีการคือ: ก่อนอื่นให้หาตัวเก็บประจุประมาณ 220pF ใช้มัลติมิเตอร์แบบดิจิตอลเพื่อวัดความจุจริง C1 จากนั้นต่อตัวเก็บประจุขนาดเล็กที่จะวัดขนานกับตัวเก็บประจุเพื่อวัดความจุรวม C2 จากนั้นจึงหาความแตกต่างระหว่างทั้งสอง ( C1-C2) คือความจุของตัวเก็บประจุขนาดเล็กที่จะวัด การใช้วิธีนี้ในการวัดค่าตัวเก็บประจุขนาดเล็กตั้งแต่ 1 ถึง 20pF นั้นแม่นยำมาก
2. ตรวจจับด้วยเกียร์ต้านทาน
การปฏิบัติได้พิสูจน์แล้วว่ากระบวนการชาร์จของตัวเก็บประจุยังสามารถสังเกตได้โดยใช้มัลติมิเตอร์แบบดิจิทัล ซึ่งเป็นปริมาณดิจิทัลแบบแยกส่วนเพื่อสะท้อนการเปลี่ยนแปลงของแรงดันการชาร์จ สมมติว่าอัตราการวัดของดิจิตอลมัลติมิเตอร์คือ n ครั้งต่อวินาที ในขณะที่สังเกตกระบวนการชาร์จของตัวเก็บประจุ n การอ่านค่าที่เพิ่มขึ้นอย่างอิสระและต่อเนื่องสามารถเห็นได้ทุกวินาที ตามคุณลักษณะการแสดงผลของดิจิตอลมัลติมิเตอร์นี้ จะสามารถตรวจจับคุณภาพของตัวเก็บประจุและสามารถประเมินขนาดของความจุได้ ด้านล่างนี้เป็นวิธีการตรวจจับตัวเก็บประจุโดยใช้เฟืองตัวต้านทานของดิจิตอลมัลติมิเตอร์ ซึ่งมีประโยชน์มากสำหรับเครื่องมือที่ไม่มีเฟืองตัวเก็บประจุ วิธีนี้เหมาะสำหรับการวัดตัวเก็บประจุที่มีความจุสูงตั้งแต่ 0.1 μF ถึงหลายพันไมโครฟารัด
1. วิธีการดำเนินการวัด
ดังที่แสดงในรูป หมุนดิจิตอลมัลติมิเตอร์ไปยังเฟืองความต้านทานที่เหมาะสม และสายวัดทดสอบสีแดงและสายวัดสีดำตามลำดับจะสัมผัสกับขั้วทั้งสองของตัวเก็บประจุ Cx ที่ทดสอบ ในขณะนี้ ค่าที่แสดงจะค่อยๆ เพิ่มขึ้นจาก "000" จนกว่าจะแสดงสัญลักษณ์โอเวอร์โฟลว์ "1" หากแสดง "000" เสมอ แสดงว่าตัวเก็บประจุลัดวงจร หากแสดงโอเวอร์โฟลว์เสมอ อาจเป็นวงจรเปิดระหว่างขั้วภายในของตัวเก็บประจุ หรือไฟล์ความต้านทานที่เลือกอาจไม่เหมาะสม เมื่อตรวจสอบตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า ควรสังเกตว่าสายวัดทดสอบสีแดง (ที่มีประจุบวก) เชื่อมต่อกับขั้วไฟฟ้าบวกของตัวเก็บประจุ และสายวัดทดสอบสีดำเชื่อมต่อกับขั้วลบของตัวเก็บประจุ
2. หลักการวัด
หลักการวัดค่าตัวเก็บประจุด้วยเฟืองตัวต้านทานแสดงในรูปที่ {{0}}(b) ระหว่างการวัด แหล่งจ่ายไฟบวกจะชาร์จตัวเก็บประจุ Cx ที่จะวัดผ่านตัวต้านทานมาตรฐาน R0 และในขณะชาร์จ เนื่องจาก Vc=0, "000" ปรากฏขึ้น เมื่อ Vc ค่อยๆ เพิ่มขึ้น ค่าที่แสดงจะเพิ่มขึ้น เมื่อ Vc=2VR มิเตอร์เริ่มแสดงสัญลักษณ์โอเวอร์โฟลว์ "1" เวลาในการชาร์จ t คือเวลาที่จำเป็นสำหรับค่าที่แสดงในการเปลี่ยนจาก "000" เป็นล้น และช่วงเวลานี้สามารถวัดได้ด้วยนาฬิกาควอทซ์
ใช้ดิจิตอลมัลติมิเตอร์เพื่อทดสอบตัวเก็บประจุดังนี้:
1. การตรวจจับโดยตรงด้วยเกียร์แบบ capacitive
ดิจิตอลมัลติมิเตอร์บางรุ่นมีหน้าที่ในการวัดความจุ และช่วงของพวกมันจะแบ่งออกเป็นห้าช่วง: 2000p, 20n, 200n, 2μ และ 20μ เมื่อทำการวัด สามารถเสียบพินสองตัวของตัวเก็บประจุที่คายประจุเข้ากับแจ็ค Cx บนแผงมิเตอร์ได้โดยตรง และสามารถอ่านข้อมูลที่แสดงได้หลังจากเลือกช่วงที่เหมาะสม
000ระดับ p เหมาะสำหรับการวัดค่าความจุที่น้อยกว่า 2000pF ระดับ 20n เหมาะสำหรับการวัดความจุระหว่าง 2000pF และ 20nF ระดับ 200n เหมาะสำหรับการวัดความจุระหว่าง 20nF และ 200nF ระดับ 2μ เหมาะสำหรับการวัดระหว่าง 200nF และ 2μF ช่วง 20μ เหมาะสำหรับการวัดความจุระหว่าง 2μF และ 20μF
ประสบการณ์ได้พิสูจน์แล้วว่าดิจิตอลมัลติมิเตอร์บางประเภท (เช่น DT890B plus ) มีข้อผิดพลาดมากเมื่อทำการวัดตัวเก็บประจุที่มีความจุขนาดเล็กต่ำกว่า 50pF และแทบไม่มีค่าอ้างอิงสำหรับการวัดตัวเก็บประจุที่ต่ำกว่า 20pF ขณะนี้สามารถใช้วิธีการแบบอนุกรมเพื่อวัดค่าความจุขนาดเล็กได้ วิธีการคือ: ก่อนอื่นให้หาตัวเก็บประจุประมาณ 220pF ใช้มัลติมิเตอร์แบบดิจิตอลเพื่อวัดความจุจริง C1 จากนั้นต่อตัวเก็บประจุขนาดเล็กที่จะวัดขนานกับตัวเก็บประจุเพื่อวัดความจุรวม C2 จากนั้นจึงหาความแตกต่างระหว่างทั้งสอง ( C1-C2) คือความจุของตัวเก็บประจุขนาดเล็กที่จะวัด การใช้วิธีนี้ในการวัดค่าตัวเก็บประจุขนาดเล็กตั้งแต่ 1 ถึง 20pF นั้นแม่นยำมาก
2. ตรวจจับด้วยเกียร์ต้านทาน
การปฏิบัติได้พิสูจน์แล้วว่ากระบวนการชาร์จของตัวเก็บประจุยังสามารถสังเกตได้โดยใช้มัลติมิเตอร์แบบดิจิทัล ซึ่งเป็นปริมาณดิจิทัลแบบแยกส่วนเพื่อสะท้อนการเปลี่ยนแปลงของแรงดันการชาร์จ สมมติว่าอัตราการวัดของดิจิตอลมัลติมิเตอร์คือ n ครั้งต่อวินาที ในขณะที่สังเกตกระบวนการชาร์จของตัวเก็บประจุ n การอ่านค่าที่เพิ่มขึ้นอย่างอิสระและต่อเนื่องสามารถเห็นได้ทุกวินาที ตามคุณลักษณะการแสดงผลของดิจิตอลมัลติมิเตอร์นี้ จะสามารถตรวจจับคุณภาพของตัวเก็บประจุและสามารถประเมินขนาดของความจุได้ ด้านล่างนี้เป็นวิธีการตรวจจับตัวเก็บประจุโดยใช้เฟืองตัวต้านทานของดิจิตอลมัลติมิเตอร์ ซึ่งมีประโยชน์มากสำหรับเครื่องมือที่ไม่มีเฟืองตัวเก็บประจุ วิธีนี้เหมาะสำหรับการวัดตัวเก็บประจุที่มีความจุสูงตั้งแต่ 0.1 μF ถึงหลายพันไมโครฟารัด
1. วิธีการดำเนินการวัด
ดังที่แสดงในรูป หมุนดิจิตอลมัลติมิเตอร์ไปยังเฟืองความต้านทานที่เหมาะสม และสายวัดทดสอบสีแดงและสายวัดสีดำตามลำดับจะสัมผัสกับขั้วทั้งสองของตัวเก็บประจุ Cx ที่ทดสอบ ในขณะนี้ ค่าที่แสดงจะค่อยๆ เพิ่มขึ้นจาก "000" จนกว่าจะแสดงสัญลักษณ์โอเวอร์โฟลว์ "1" หากแสดง "000" เสมอ แสดงว่าตัวเก็บประจุลัดวงจร หากแสดงโอเวอร์โฟลว์เสมอ อาจเป็นวงจรเปิดระหว่างขั้วภายในของตัวเก็บประจุ หรือไฟล์ความต้านทานที่เลือกอาจไม่เหมาะสม เมื่อตรวจสอบตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้า ควรสังเกตว่าสายวัดทดสอบสีแดง (ที่มีประจุบวก) เชื่อมต่อกับขั้วไฟฟ้าบวกของตัวเก็บประจุ และสายวัดทดสอบสีดำเชื่อมต่อกับขั้วลบของตัวเก็บประจุ
2. หลักการวัด
หลักการวัดค่าตัวเก็บประจุด้วยเฟืองตัวต้านทานแสดงในรูปที่ {{0}}(b) ระหว่างการวัด แหล่งจ่ายไฟบวกจะชาร์จตัวเก็บประจุ Cx ที่จะวัดผ่านตัวต้านทานมาตรฐาน R0 และในขณะชาร์จ เนื่องจาก Vc=0, "000" ปรากฏขึ้น เมื่อ Vc ค่อยๆ เพิ่มขึ้น ค่าที่แสดงจะเพิ่มขึ้น เมื่อ Vc=2VR มิเตอร์เริ่มแสดงสัญลักษณ์โอเวอร์โฟลว์ "1" เวลาในการชาร์จ t คือเวลาที่จำเป็นสำหรับค่าที่แสดงในการเปลี่ยนจาก "000" เป็นล้น และช่วงเวลานี้สามารถวัดได้ด้วยนาฬิกาควอทซ์
3. ใช้มัลติมิเตอร์แบบดิจิตอลเพื่อประเมินข้อมูลที่วัดได้ของความจุ
เมื่อใช้ดิจิตอลมัลติมิเตอร์ DT830 เพื่อประมาณความจุของตัวเก็บประจุตั้งแต่ 0.1μF ถึงหลายพันไมโครฟารัด คุณสามารถเลือกระดับความต้านทานได้ตามตาราง 5-1 ตารางแสดงช่วงของความจุที่วัดได้และเวลาในการชาร์จที่สอดคล้องกัน ข้อมูลที่แสดงในตารางยังมีค่าอ้างอิงสำหรับดิจิตอลมัลติมิเตอร์ประเภทอื่นๆ
หลักการเลือกช่วงความต้านทานคือ: เมื่อความจุน้อยควรเลือกความต้านทานสูง และเมื่อความจุมากควรเลือกความต้านทานต่ำ หากใช้เกียร์ที่มีความต้านทานสูงเพื่อประเมินตัวเก็บประจุความจุสูง กระบวนการชาร์จจะช้ามากและเวลาในการวัดจะใช้เวลานาน หากใช้เกียร์ที่มีความต้านทานต่ำเพื่อตรวจสอบตัวเก็บประจุที่มีความจุน้อย มิเตอร์จะแสดงการล้นเสมอเนื่องจากเวลาในการชาร์จสั้นมาก และไม่สามารถมองเห็นกระบวนการเปลี่ยนแปลงได้ .
3. ตรวจจับด้วยเกียร์แรงดัน
การตรวจจับตัวเก็บประจุด้วยช่วงแรงดันไฟฟ้ากระแสตรงของดิจิตอลมัลติมิเตอร์เป็นวิธีการวัดทางอ้อม วิธีนี้สามารถวัดค่าตัวเก็บประจุขนาดเล็กตั้งแต่ 220pF ถึง 1μF และสามารถวัดกระแสไฟรั่วของตัวเก็บประจุได้อย่างแม่นยำ
1. วิธีการวัดและหลักการ
วงจรการวัดแสดงในรูป E คือแบตเตอรี่แห้ง 1.5V ภายนอก หมุนดิจิตอลมัลติมิเตอร์ไปที่ DC 2V สายวัดทดสอบสีแดงเชื่อมต่อกับขั้วไฟฟ้าหนึ่งขั้วของตัวเก็บประจุ Cx ที่กำลังทดสอบ และสายวัดทดสอบสีดำเชื่อมต่อกับขั้วลบของแบตเตอรี่ ความต้านทานอินพุตของเกียร์ 2V คือ RIN=10MΩ หลังจากเปิดเครื่อง แบตเตอรี่ E จะชาร์จ Cx ผ่าน RIN และเริ่มสร้างแรงดันไฟฟ้า Vc ความสัมพันธ์ระหว่าง Vc และเวลาในการชาร์จ t คือ:
เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าคร่อม RIN คือแรงดันขาเข้า VIN ของเครื่องมือ RIN ยังทำหน้าที่เป็นตัวต้านทานการสุ่มตัวอย่างด้วย เห็นได้ชัดว่า VIN(t)=E-Vc(t)=Eexp(-t/RINCx) (5-2)
มะเดื่อ เส้นโค้งการเปลี่ยนแปลงของแรงดันอินพุต VIN(t) และแรงดันชาร์จ Vc(t) บนตัวเก็บประจุที่วัดได้ จะเห็นได้จากรูปว่ากระบวนการเปลี่ยนแปลงของ VIN(t) และ Vc(t) นั้นสวนทางกัน เส้นโค้งการเปลี่ยนแปลงของ VIN(t) จะลดลงตามเวลา ในขณะที่ Vc(t) จะเพิ่มขึ้นตามเวลา แม้ว่าเครื่องมือจะแสดงกระบวนการเปลี่ยนแปลงของ VIN-(t) แต่ก็สะท้อนถึงกระบวนการชาร์จของตัวเก็บประจุ Cx ที่วัดได้ทางอ้อม ระหว่างการทดสอบ ถ้า Cx เป็นวงจรเปิด (ไม่มีความจุ) ค่าที่แสดงจะเป็น "000" เสมอ หาก Cx ลัดวงจรภายใน ค่าที่แสดงจะเป็นแรงดันแบตเตอรี่ E เสมอ ซึ่งไม่เปลี่ยนแปลงตามเวลา
แสดงว่าเมื่อวงจรเพิ่งเปิด t=0, VIN=E ค่าเริ่มต้นที่แสดงโดยดิจิตอลมัลติมิเตอร์คือแรงดันแบตเตอรี่ จากนั้นเมื่อ Vc(t) เพิ่มขึ้น VIN(t) ค่อยๆ ลดลงจนถึง VIN=0V, Cx กระบวนการชาร์จสิ้นสุดลง ในเวลานี้ Vc(t)=E
การใช้ดิจิตอลมัลติมิเตอร์เพื่อตรวจจับตัวเก็บประจุในช่วงแรงดันไฟฟ้าไม่เพียงแต่ตรวจสอบตัวเก็บประจุที่มีความจุขนาดเล็กตั้งแต่ 220pF ถึง 1μF แต่ยังวัดกระแสไฟรั่วของตัวเก็บประจุได้ในเวลาเดียวกัน ให้กระแสไฟรั่วของตัวเก็บประจุที่จะวัดเป็น ID และค่าคงที่สุดท้ายที่มิเตอร์แสดงคือ VD (หน่วยคือ V) จากนั้น Id=Vd/Rin
2. ตัวอย่าง ตัวอย่าง
ตัวอย่างที่ 1: ความจุที่วัดได้คือตัวเก็บประจุคงที่ 1μF/160V และใช้ช่วง 2VDC ของดิจิตอลมัลติมิเตอร์ DT830 (RIN=10MΩ) ต่อวงจรตามรูป 5-12 ในตอนแรก มิเตอร์แสดง 1.543V จากนั้นค่าที่แสดงจะค่อยๆ ลดลง หลังจากผ่านไปประมาณ 2 นาที ค่าที่แสดงจะคงที่ที่ 0.003V จากสิ่งนี้สามารถรับกระแสไฟรั่วของตัวเก็บประจุที่ทดสอบได้
กระแสไฟรั่วของตัวเก็บประจุที่ทดสอบมีค่าเพียง 0.3nA ซึ่งแสดงว่ามีคุณภาพดี
ตัวอย่างที่ 2: ตัวเก็บประจุที่จะทดสอบคือตัวเก็บประจุโพลีเอสเตอร์ 0.022μF/63V และวิธีการวัดเหมือนกับตัวอย่างที่ 1 เนื่องจากตัวเก็บประจุนี้มีความจุน้อย VIN(t ) จะลดลงอย่างรวดเร็วระหว่างการวัด และค่าที่แสดงจะลดลงถึง 0.002V หลังจากนั้นประมาณ 3 วินาที แทนค่านี้เป็นสมการ (5-3) และคำนวณกระแสไฟรั่วเป็น 0.2nA
3. ข้อควรระวัง
(1) ก่อนทำการวัด ควรลัดวงจรและคายประจุขาทั้งสองของตัวเก็บประจุ มิฉะนั้นอาจไม่สามารถสังเกตกระบวนการเปลี่ยนแปลงของการอ่านค่าได้
(2) อย่าสัมผัสอิเล็กโทรด capacitive ด้วยมือทั้งสองข้างในระหว่างขั้นตอนการวัดเพื่อหลีกเลี่ยงการกระโดดของมิเตอร์
(3) ในระหว่างขั้นตอนการวัด ค่าของ VIN(t) จะเปลี่ยนแบบทวีคูณ และจะลดลงอย่างรวดเร็วในตอนเริ่มต้น และเมื่อเวลาผ่านไป ความเร็วที่ลดลงจะช้าลงเรื่อยๆ เมื่อความจุของตัวเก็บประจุที่วัดได้ Cx น้อยกว่าสองสามพันพิโคฟารัด ค่าการแสดงผลเริ่มต้นของมาตรวัดจะต่ำกว่าของแบตเตอรี่ เนื่องจาก VIN(t) ลดลงเร็วเกินไปในตอนแรก และอัตราการวัดของมาตรวัดสูงเกินไป ต่ำเพื่อสะท้อนค่าแรงดันไฟฟ้าเริ่มต้น แรงดันไฟฟ้า E
(4) เมื่อตัวเก็บประจุที่วัดได้ Cx มากกว่า 1μF เพื่อลดระยะเวลาในการวัด สามารถใช้โปรไฟล์ความต้านทานสำหรับการวัดได้ อย่างไรก็ตาม เมื่อความจุของตัวเก็บประจุที่ทดสอบน้อยกว่า 200pF จะเป็นการยากที่จะสังเกตกระบวนการชาร์จ เนื่องจากมีการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในการอ่านค่า
4. ใช้ออดเพื่อตรวจจับ
เมื่อใช้ออดเกียร์ของดิจิตอลมัลติมิเตอร์ คุณจะสามารถตรวจสอบคุณภาพของตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าได้อย่างรวดเร็ว วิธีการวัดแสดงในรูปที่ 5-14 หมุนดิจิตอลมัลติมิเตอร์ไปที่เฟืองออด และใช้ปากกาทดสอบสองด้ามสัมผัสกับขาทั้งสองของตัวเก็บประจุ Cx ที่ทดสอบตามลำดับ ควรได้ยินเสียงบี๊บสั้นๆ จากนั้นเสียงจะหยุดลง และสัญลักษณ์โอเวอร์โฟลว์ "1" จะแสดงขึ้นพร้อมกัน จากนั้น เปลี่ยนสายวัดทดสอบทั้งสองเพื่อวัดค่าอื่น เสียงกริ่งจะดังขึ้นอีกครั้ง และสุดท้ายแสดงสัญลักษณ์โอเวอร์โฟลว์ "1" สถานการณ์นี้บ่งชี้ว่าตัวเก็บประจุด้วยไฟฟ้าที่วัดได้เป็นปกติ ในขณะนี้ คุณสามารถหมุนไปที่เฟืองความต้านทานสูง 20MΩ หรือ 200MΩ เพื่อวัดความต้านทานการรั่วไหลของตัวเก็บประจุเพื่อตัดสินว่าดีหรือไม่ดี
