Прибор для измерения величины емкости и тока утечки электролитических конденсаторов

 В этом измерителе используется линейная зависимость запасенной в конденсаторе энергии от величины его емкости. Ключ на транзисторе VT1 заряжает измеряемый конденсатор до стабильного напряжения 2 Вольта, а через ключ VT2 происходит измерение запасенной в нем энергии при разряде через шунты R33-R55. Процесс измерения происходит 50 раз в секунду. Измерение тока утечки производится при рабочем напряжении на конденсаторе, которое выставляется с помощью потенциометра мощностью 25 Ватт. Шкала емкостей 1, 2, 5, 10, 20, 50, 100, 200, 500, 1000, 2000, 5000 мкФ.Шкала напряжений 10, 25, 100, 250, 1000 Вольт. Шкала токов 0,1 , 1 , 10, 100 мА. Измерение тока производится тем же прибором после выставления рабочего напряжения. Для индикации перегрузки по току, при выставлении рабочего напряжения, служит светодиод VD18 загорающийся при 20% превышении текущей шкалы тока. В этом приборе измерительная головка защищена от перегрузки, но данный индикатор позволяет поберечь и шунты измерения тока и трансформатор. При измерении утечки напряжение питание схемы измерения тока так же меняется, поэтому оно стабилизировано с помощью VD1,VD2, что позволило применить в измерителе всего один трансформатор Тр1.
 Более простой измеритель емкости здесь.

 По просьбам посетителей опишу работу узлов подробнее.

  Измеряемый конденсатор, подключенный к зажимам Сх, заряжается до напряжения 2 вольта через ключ VT1 и резистор R7. Резистор R7 ограничивает импульс зарядного тока величиной 15А, защищая ключ VT1. Через диоды VD9,VD10, резистор R8, транзисторы VT4,VT3 осуществляется отрицательная обратная связь, закрывающая ключ VT1 и стабилизирующая напряжение до которого заряжается измеряемый конденсатор. При положительном полупериоде напряжение 35 вольт с незаземленного конца обмотки, через диод VD11 и резистор R10, принудительно запирает схему ключа VT1, переводя измеритель из режима зарядки в режим измерения Сх. В этот момент открывается разрядный ключ VT2, управляемый током от незаземленной обмотки 6,3 вольта, через диод VD12 и резистор R12. Заряженный в предыдущем периоде измеряемый конденсатор Сх, разряжается через ключ VT2 и один из измерительных шунтов R33, 35,…55. Экспоненциальный импульс напряженияс измерительного шунта через резисторы R34,36,…56 поступает на инвертирующий вход интегратора DA1. Благодаря наличию цепочки С6,К25, интегратор DA1 усиливает, и усредняет за период поступающий импульс. С выхода интегратора DA1 постоянный ток, пропорциональный емкости конденсатора, поступает на измерительный прибор PA1. Диоду VD14,15,16 защищают интегратор по входу. Максимально возможный ток через измерительную головку PA1 ограничен резистором R29 на уровне 110% номинала, что микроамперметры электродинамического типа выдерживают длительное время без повреждений. Предел измерения емкости определяется разрядным шунтом, выбираемым переключателем S2. При желании предел измерения емкости может быть расширен изменением номиналов шунтов, однако из-за влияния конечного сопротивления ключа VT2, теряется пропорциональность величин шунтов при емкостях больших 5000 мкФ. В этом случае шунт можно подобрать, измеряя известный конденсатор, либо можно заменить транзистор ключа VT2 на мощный германиевый, с меньшим напряжением и сопротивлением в режиме насыщения.  Подстроечный резистор R28 служит для балансировки DA1,без измеряемого конденсатора Сх на входе прибора.
  Ток утечки конденсатора контролируется на его рабочем (или любом другом)  напряжении. Поскольку и для измерения напряжения и в качестве измерителя тока используется тот же самый прибор PA1, то измерение производится в 2 этапа. Вначале выставляется необходимое напряжение, а затем контролируется ток утечки. Переключение режимов измерений «Cx, U, I», производится переключателем S1. Для регулирования измерительного напряжения служит потенциометр R1, в первичной обмотке транcформатора Тр.1. и переключатель обмоток S3, одновременно изменяющий добавочные сопротивления измерителя напряжения R15-R19. Эти добавочные сопротивления подключены через S1.5 к инвертирующему входу DA1 и определяют предел шкалы измерения напряжения (10 – 1000 В).
  Для измерения тока в «минусе» выпрямителя VD19-VD22 включены шунты R57-R60, падение напряжения с которых через переключатель S1.4 подается на неинвертирующий вход DA1. Предел измерителя тока (100 мкА – 100 мА) изменяется переключателем S4.
Поскольку ток, при установке измерительного напряжения, не контролируется и может, при неисправном конденсаторе например. повредить токовые шунты, то для слежения за возможным превышением тока собрана схема светодиодной индикации перегрузки VT7, VT6, VT5, VD18. Светодиод загорается при 20%-м превышении выбранного предела измерения тока.

  Особенности:

  При регулировке измерительного напряжения резистором R1, оно изменяется на всех обмотках трансформатора Тр.1, поэтому питание на операционный усилитель DA1 подается от высоковольтной обмотки (с «запасом») через стабилизаторы VD1, VD2. Вскоре после начала подъема, питающее напряжение DA1 достигает нормы и он входит в рабочий режим. Зона «неслежения» около 20% по шкале измерителя напряжения, но ее можно вообще ликвидировать, запитав DA1 от отдельного трансформатора.
   Резистор R14 служит для быстрого разряда измеряемого конденсатора Сх при переходе из режима измерения тока утечки в режим измерения его емкости, во избежание повреждения элементов схемы остаточным зарядом в нем.
   Емкость измеряемого конденсатора часто можно определить БЕЗ ЕГО ВЫПАЙКИ из схемы т.к. величины шунтов почти всегда меньше по номиналу, чем сопротивление подключенных к конденсатору цепей, а измерительное напряжение (2 В) невелико. Конечно, если вы хорошо представляете себе обмеряемую схему и возможные последствия.
   Высоковольтные обмотки примененного трансформатора рассчитаны на ток 35 мА, поэтому при измерении утечки на пределе 100 мА не затягивайте процесс измерения из-за их перегрузки.