Miernik RLC i interpretacja pomiarów

Układy półprzewodnikowe pełniące ważne funkcje pomocnicze w układach lampowych.

Moderatorzy: gsmok, Romekd, tszczesn

Awatar użytkownika
Romekd
moderator
Posty: 3937
Rejestracja: pt, 11 kwietnia 2003, 23:47
Lokalizacja: Zawiercie

Re: Miernik RLC i interpretacja pomiarów

Post autor: Romekd » wt, 12 lipca 2016, 00:12

Czołem.
Dziękuję ToM, przejrzałem. Zastanowił mnie wykres 2.7. na stronie 28. Obniżenie temperatury kondensatora do -60°C spowodowało przesunięcie się częstotliwości rezonansowej w górę, co sugeruje, że pojemność kondensatora wraz ze sadkiem temperatury również się obniżyła (indukcyjność nie mogła się zmienić, gdyż zależna jest od konstrukcji kondensatora, jego długości i długości doprowadzeń, a te pozostały takie same). Zaskoczył mnie spadek impedancji przy częstotliwości rezonansowej i niższej temperaturze, gdyż moim zdaniem powinna ona jednak wzrosnąć, bowiem ESR znanych mi typów kondensatorów elektrolitycznych rośnie wraz ze spadkiem temperatury (i to dość znacznie), a wartość impedancji Zc zrównuje się przy rezonansie z wartością ESR dla tej częstotliwości (podobnie jak na wykresie poniżej).
wykres imp.png
Poza tym jakie typy kondensatorów elektrolitycznych są w stanie funkcjonować przy -60°C :wink:

Pozdrawiam
Romek
α β Σ Φ Ω μ °C ± √ ² < ≤ ≥ > ^

Awatar użytkownika
Romekd
moderator
Posty: 3937
Rejestracja: pt, 11 kwietnia 2003, 23:47
Lokalizacja: Zawiercie

Re: Miernik RLC i interpretacja pomiarów

Post autor: Romekd » wt, 12 lipca 2016, 00:55

Jado pisze:Jeżeli wszystkie dawne kondensatory miały zawyżoną pojemność, to jak to się ma do dopuszczalnej max pojemności kondensatorów po lampie prostowniczej (nie może być za duża, bo szybko ukatrupi lampę).
Czy te kondensatory były jednak jakoś specjalnie selekcjonowane czy też może "wieści o rychłej śmierci lampy z powodu zbyt dużej pojemności pierwszego kondensatora filtru, są mocno przesadzone" ;-)
Przy silnym nagrzaniu kondensatora (od lampy, transformatora, itp...) pojemność ta jeszcze ulega zmianie na plus.
O specjalnym selekcjonowaniu kondensatorów do filtrów prostowników lampowych nie słyszałem, a już na pewno niewielu serwisantów w tamtych czasach w ogóle mierzyło pojemność nowych kondensatorów (z reguły nie mieli czym mierzyć...) dokonując ich wymiany. Polskie kondensatory elektrolityczne serii KEN, KEO i KEO-KEM miały tolerancję -10...+50%, o czym można przeczytać w nocie katalogowej z linku poniżej:

http://bc.pollub.pl/Content/8662/BN_89_3281_47.pdf

Ja wczoraj, z ciekawości, ze starego radiotelefonu FM wyciągnąłem kondensator 1000 μF/16 V, wyprodukowany przez polską firmę ELWA w roku 1976. Radiotelefon był użytkowany przez ok. 20 lat, po czym przez kolejne 20 leżał u mnie, niewłączany.
cap1000.jpg
Sprawdziłem jego parametry po 40. latach od wyprodukowania i okazało się, że kondensator ma pojemność 1251 μF i ESR=0,1055 przy f=100 Hz. Podłączyłem go wczoraj wieczorem pod zasilacz, ograniczając prąd do 5 mA i ustawiając napięcie 25 V. Dzisiaj zmierzyłem ponownie jego parametry uzyskując: Cp=1249 μF, Cs=1263 μF i ESR=0,1379 Ω dla częstotliwości pomiarowej 100 Hz. Przy 1 kHz wartości wyniosły: Cp=1262 μF, Cs=1182 μF i ESR=0,1005 Ω. Moim zdaniem po potrzymaniu kondensatora przez noc pod napięciem znacznie wyższym od nominalnego jego parametry nie uległy jakimś znaczącym zmianom. Po podłączeniu kondensatora prąd po kilkunastu sekundach spadł poniżej 1 mA i rano również był niewielki. Teraz podłączyłem kondensator ponownie, ustawiając napięcie 32 V i ogranicznik prądu na 5 mA. Tym razem jednak prąd (po chwili od włączenia) osiągnął 5 mA, powodując spadek napięcia na kondensatorze do ok. 28 V. Napięcie kondensatora nadal, choć coraz wolniej spada... Zobaczę co będzie rano. Mam nadzieję, że go przez noc nie rozerwie.. :wink:

Współczesny kondensator (ten mniejszy, niskoimpedancyjny) 1000 μF/16 V/105°C, widoczny na zdjęciu powyżej, dał następujące wskazania mostka RLC:

Cs=896,1 μF, Cp=893,7 μF i ESR=0,0896 Ω przy f=100 Hz
Cs=833,5 μF, Cp=855,3 μF i ESR=0,0303 Ω przy f=1 kHz
Cs=1007 μF, Cp=292,2 μF i ESR=0,0254 Ω przy f=10 kHz

[Zc]=0,021 Ω przy f=100 kHz

Pozdrawiam
Romek
α β Σ Φ Ω μ °C ± √ ² < ≤ ≥ > ^

Jado
1250...1874 posty
1250...1874 posty
Posty: 1601
Rejestracja: pn, 15 maja 2006, 11:06
Lokalizacja: Warszawa
Kontakt:

Re: Miernik RLC i interpretacja pomiarów

Post autor: Jado » wt, 12 lipca 2016, 09:42

To i ja przedstawię swojego "królika doświadczalnego" ;-)
100uKEK.JPG
Trochę już sfatygowany, ale do prób nadaje się :-)
Jak widać mimo małego napięcia pracy (15V) jego rozmiary są imponujące w porównaniu ze współczesnym elektrolitem.
Zastanawiam się czy czasem nie dokonano znaczących zmian w technologii produkcji kondensatorów od tamtych czasów (61 rok) i czy późniejsze kondensatory nie są już mniej podatne na formowanie, itp... :roll:

Ja na razie dałem odpocząć swojemu kondensatorowi - niech się ustabilizuje po szoku jakiego doznał podczas formowania ;-)

Dla przypomnienia jego obecne parametry (dla f=100Hz): Cs=140,46uF, D=0,074, Q=13,47, ESR=0,8Ω, Θ=85,7°

Przy okazji ciekawostka - kondensator miał niezbyt ładne wyprowadzenia - szara cyna, częściowo odłażąca od metalu wyprowadzeń, itp...
Zeszlifowałem więc wyprowadzenia do gołego metalu, pocynowałem, itd...
Jednak podczas lutowania nastąpiło lekkie podgrzanie kondensatora (standardowo) i skorzystałem z okazji, i zmierzyłem jego pojemność. Wyszło 144uF (dla f=100Hz), a generalnie kondensator był lekko ciepławy.
Po kilkunastu minutach pojemność wróciła do normy.
Ciekawe jak zmienia się pojemność kondensatora mocno nagrzanego np. do 50°C.

Druga ciekawostka to kondensator o najlepszych parametrach jaki mam w swoich zbiorach:
100uTantal1.JPG
To tantal z 1968roku:
100uTantal2.JPG
Nie pamiętam już z jakiego urządzenia go (i jeszcze kilka innych) wylutowałem - wyglądały niepozornie :-)

Parametry tego kondensatora (dla f=100Hz): Cs=105,32uF, D=0,016, Q=60,5, ESR=0,2Ω, Θ=89° - dodatkowo zmierzyłem jego prąd upływu - po stabilizacji wskazań prąd wyniósł ok 5nA :shock:

Pozostałe kondensatory z "tego miotu" mają bardzo zbliżone parametry.
Gdzie takich można dostać więcej? ;-)
Co charakterystyczne - te kondensatory są dużo cięższe od zwykłych elektrolitów - czy to jakaś pancerna obudowa czy może elektrolit ciekły lub co innego siedzi we wnętrzu tych kondensatorów?

W ramach ciągle niedostatecznej wiedzy na temat kondensatorów, zamówiłem sobie książkę: " Elementy dyskretne RC Poradnik" J. Kossakowskiego - wygląda na niezłą monografię - ponad 400 stron tylko o rezystorach i kondensatorach. Spis treści wygląda obiecująco.
Przy okazji zamówiłem też książkę Chomicza o antenach ferrytowych - ale to już temat innego wątku ;-)
Pozdrawiam

Jado.

Awatar użytkownika
Romekd
moderator
Posty: 3937
Rejestracja: pt, 11 kwietnia 2003, 23:47
Lokalizacja: Zawiercie

Re: Miernik RLC i interpretacja pomiarów

Post autor: Romekd » pn, 22 sierpnia 2016, 14:22

Czołem.
Minęło trochę czasu i bardzo jestem ciekaw jak postępują zmagania Kolegi z pomiarami kondensatorów i interpretacją zmierzonych parametrów. Stary kondensator ELWY, który wykorzystałem w testach (pokazany w mojej wcześniejszej wypowiedzi) niestety nie przeszedł pozytywnie próby przeformowania z napięcia 16 V na 32 V. Prąd, który początkowo ograniczyłem do 5 mA spadł po 24 godzinach do wartości ok. 0,5 mA. Kondensator nie eksplodował, a nawet nie spuchł, ale podwyższona wartość prądu upływności utrzymywała się mimo obniżenia napięcie do 25 V i przedłużenia testu o kolejne 48 godzin (wcześniej przy napięciu 25 V prąd kondensatora był znikomy...).
Po testach wykonałem pomiary, które wykazały, że pojemność kondensatora w stosunku do wartości nominalnej spadła o ok. 10 % , a szeregowa rezystancja ESR wzrosła o ok. 300 %, co mogło świadczyć o wydzieleniu się (wskutek elektrolizy) wodoru z elektrolitu. Prawdopodobnie w trakcie formowania na wyższe napięcie tlen zawarty w elektrolicie połączył się z jedną z okładzin, zwiększając nieznacznie grubość warstwy tlenkowej, a wodór w postaci gazowej pozostał w kondensatorze - jego bąbelki "rozrzedziły" elektrolit, pewna ilość elektrolitu została wypchnięta na zewnątrz bibuły (poza obszar okładzin), co spowodowało znaczny wzrost ESR. Obecność wodoru potwierdziła się po przekuciu gumowej uszczelki (gaz wydostał się na zewnątrz z głośnym sykiem...). To doświadczenie przekonało mnie, że raczej nie jest możliwe proste przeformowanie kondensatora na wyższe napięcie, bez pogorszenia innych jego parametrów... :(
Jado pisze:Jednak podczas lutowania nastąpiło lekkie podgrzanie kondensatora (standardowo) i skorzystałem z okazji, i zmierzyłem jego pojemność. Wyszło 144uF (dla f=100Hz), a generalnie kondensator był lekko ciepławy.
Po kilkunastu minutach pojemność wróciła do normy.
Ciekawe jak zmienia się pojemność kondensatora mocno nagrzanego np. do 50°C.

Kiedyś robiłem takie pomiary, znalazłem część wykonanych wtedy notatek. Taki np. kondensator 100 uF/25 V (firmy HITANO, typ EXR na 105°C), który w temperaturze 20°C wykazywał pojemność 88 μF i ESR=0,284 Ω, przy podgrzaniu ciepłym powietrzem do 50°C (czujnik temperatury przykleiłem do kondensatora taśmą klejącą z kaptonu) miał pojemność 92,14 μF i szeregową rezystancję 0,168 Ω, przy 80°C było to już odpowiednio 94,40 μF i 0,137 Ω, a przy 100°C 96,8 μF i 0,116 Ω. Tamte badania były tylko orientacyjne, bo gdybym chciał przeprowadzić je bardziej rzetelnie, musiałbym zanurzać i pozostawiać na jakiś czas kondensatory w np. glikolu o bardzo dokładnie kontrolowanej temperaturze (by środek kondensatora miał dokładnie tą samą temperaturę co obudowa). Gdzieś mam jeszcze notatki z testów kilkunastu innych typów kondensatorów elektrolitycznych, ale muszę je dopiero odszukać... :?
Jado pisze:Druga ciekawostka to kondensator o najlepszych parametrach jaki mam w swoich zbiorach:
Nie pamiętam już z jakiego urządzenia go (i jeszcze kilka innych) wylutowałem - wyglądały niepozornie :-)
Parametry tego kondensatora (dla f=100Hz): Cs=105,32uF, D=0,016, Q=60,5, ESR=0,2Ω, Θ=89° - dodatkowo zmierzyłem jego prąd upływu - po stabilizacji wskazań prąd wyniósł ok 5nA :shock:
Pozostałe kondensatory z "tego miotu" mają bardzo zbliżone parametry.
Gdzie takich można dostać więcej? ;-)
Mam dość sporo identycznie wyglądających kondensatorów:
tant.jpg
Z ciekawości zmierzyłem parametry jednego z nich (wyprodukowanego w latach 70.). Kondensator 47 μF/ 35 V typu 150D przy częstotliwości 100 Hz wykazał pojemność 46,85 μF, Q=91,83, D=0,0108, ESR=0,3696 Ω. Podczas pomiaru rezystancji omomierzem wskazanie miernika po dłuższej chwili przekroczyło 100 MΩ. Podłączyłem kondensator pod napięcie 12 V przez rezystor 1 kΩ. Na rezystorze napięcie w ciągu godziny spadło do 50 μV a w ciągu kolejnej doby osiągnęło ok. 10 μV co oznacza, że początkowo prąd upływności wynosił 50 nA, a po dobie spadł do ok. 10 nA. Kondensatory tego typu (150D, 135D, T110) nadal są produkowane i znajdują się w sprzedaży:

http://pl.rs-online.com/web/p/kondensat ... e/6844288/
http://pl.farnell.com/vishay-sprague/15 ... dp/1753969
http://www.farnell.com/datasheets/2046058.pdf
http://allegro.pl/kondensator-tantal-3- ... 16028.html

Pozdrawiam
Romek
α β Σ Φ Ω μ °C ± √ ² < ≤ ≥ > ^

Jado
1250...1874 posty
1250...1874 posty
Posty: 1601
Rejestracja: pn, 15 maja 2006, 11:06
Lokalizacja: Warszawa
Kontakt:

Re: Miernik RLC i interpretacja pomiarów

Post autor: Jado » pn, 22 sierpnia 2016, 19:35

Witam,

Jeśli chodzi o moje pomiary, to okazało się, że mój elektrolit po operacji traktowania podwyższonym napięciem zaczął przeciekać - pojawił się wyciek elektrolitu :(
Zorientowałem się, że musiało dojść do wzrostu ciśnienia wewnątrz - podczas elektrolizy musiały się wydzielić gazy - jak Kolega pisze - zapewne wodór. To zniechęciło mnie do dalszych doświadczeń.

Wygląda więc na to, że właściwy proces utleniania anodowego musi następować przed całkowitym zamknięciem kubka kondensatora elektrolitycznego, tak żeby wydzielające się gazy mogły ulecieć.
Być może blacha, z której wykonywane są zwijki jest utleniana jeszcze w dużym arkuszu.
Ciekawe tylko, czy proces zwijania w zwijki nie powoduje jakiś mikropęknięć w warstwie Al2O3?

Swojego czasu (no w latach 80-tych) jako uczeń technikum elektronicznego miałem miesięczne praktyki w Elwie i mogłem uczestniczyć w procesach wytwarzania kondensatorów, więc trochę wiem jak one wyglądają.
Niestety nie we wszystkich etapach jako uczniowie żeśmy uczestniczyli, a po drugie - jak to człowiek młody - często wolał robić jakieś wygłupy niż uważnie przyglądać się temu co go otacza :-)
Pamiętam m.in., że była tam wielka maszyna - podobna budową do gąsienicy czołgowej, tylko znacznie większa (ze 2 m szerokości i kilka-kilkanaście metrów długości), w którą wtykało się kondensatory elektrolityczne do formowania. Gąsienica owa posuwała się powoli do przodu, a przez ten czas kondensatory się formowały, tak że po dojechaniu do końca wypadały do podstawionych pudełek już uformowane.
My żeśmy - jak to młodzi - najwięcej zabawy mieli jak się wsadziło do tej maszyny kondensatory odwrotnie niż powinno - wówczas po pewnym czasie następował efektowny wybuch takiego kondensatora rozrzucającego wokół papier :-)

Nie pamiętam niestety czy formowane na tej maszynie kondensatory miały już ostatecznie zaciśnięte kubki aluminiowe, czy też dopiero później były ostatecznie zaciskane :roll:

Z tych praktyk na zawsze natomiast mi została wiedza, że w nowym kondensatorze elektrolitycznym (pionowym) nóżka będąca doprowadzeniem "+" jest zawsze dłuższa od tej minusowej.
W ten sposób odróżniało się bieguny przed założeniem i obkurczeniem koszulki z napisami, i zaznaczoną biegunowością kondensatora.
Kondensatory tego typu (150D, 135D, T110) nadal są produkowane i znajdują się w sprzedaży
Dobrze wiedzieć, że te kondensatory tantalowe są i dzisiaj dostępne - ciekawe czy stosują je audiofile w swoich konstrukcjach? ;-)

Posiadanie miernika RLC przydaje się - zwłaszcza gdy w stercie różnych, podobnie wyglądających kondensatorów można szybko wyłapać te rodzynki, które mają najlepsze parametry :-)
Najlepsze są tu oczywiście (pod względem stratności i upływności) kondensatory mikowe i styrofleksowe.
Ale ze względu na spore gabaryty mają zapewne dość dużą indukcyjność własną.

Natomiast zastanawia mnie sprawa kondensatorów ceramicznych z dielektrykiem ferroceramicznym typu II - w książkach o kondensatorach piszą, że ich przenikalność dielektryczna zależy również od napięcia przyłożonego do kondensatora. Ciekawe z jaką bezwładnością odbywa się to zjawisko - czy przyłożenie np. napięcia zmiennego o częstotliwości 50Hz powodowało by "modulację" przenikalności elektrycznej takiego kondensatora, a zatem zmianę jego pojemności w takt zmian napięcia przyłożonego do tego kondensatora?
Taka zmiana powodowała by już jakąś nieliniowość przenoszenia przebiegu przez taki kondensator.

Dla ciekawości kilka skanów z książki o kondensatorach, opisujących kondensatory z tym dielektrykiem:
ferro_1.JPG
ferro_2.JPG
ferro_3.JPG
ferro_4.JPG
Czy współczesne kondensatory ceramiczne o pojemnościach większych od kilkudziesięciu nF, to nie są właśnie owe ferroelektryki?
Pozdrawiam

Jado.


Awatar użytkownika
^ToM^
250...374 postów
250...374 postów
Posty: 364
Rejestracja: sob, 3 stycznia 2009, 22:41
Lokalizacja: Śląsk od zawsze:)

Re: Miernik RLC i interpretacja pomiarów

Post autor: ^ToM^ » pn, 22 sierpnia 2016, 22:28

Jado pisze: Czy współczesne kondensatory ceramiczne o pojemnościach większych od kilkudziesięciu nF, to nie są właśnie owe ferroelektryki?
Jado, z którego roku i które wydanie masz tego Kossakowskiego, bo w moim z 1964 co innego piszą.:) Widocznie masz nowsze wydanie bo w Twoim już piszą dalej używając zwrotu ferroelektryki :)

Looknij:
Załączniki
IMG_0500a.jpg
IMG_0501a.jpg
Kreślę się z głębokim poważaniem
Best regards/Mit freundlichen Gruessen/Salutations/mejores saludos

Jado
1250...1874 posty
1250...1874 posty
Posty: 1601
Rejestracja: pn, 15 maja 2006, 11:06
Lokalizacja: Warszawa
Kontakt:

Re: Miernik RLC i interpretacja pomiarów

Post autor: Jado » pn, 22 sierpnia 2016, 22:57

Moje wydanie jest z 1979 roku - w stopce piszą że jest to wydanie pierwsze :shock:
Wydawnictwo MON.
Segneto czy Ferro - ale zachowują się tak samo :)
Pozdrawiam

Jado.

Awatar użytkownika
^ToM^
250...374 postów
250...374 postów
Posty: 364
Rejestracja: sob, 3 stycznia 2009, 22:41
Lokalizacja: Śląsk od zawsze:)

Re: Miernik RLC i interpretacja pomiarów

Post autor: ^ToM^ » pn, 22 sierpnia 2016, 23:26

Jado pisze:Moje wydanie jest z 1979 roku - w stopce piszą że jest to wydanie pierwsze :shock:
Wydawnictwo MON.
Haha, dobre. Moje to wydanie drugie a z 1964 roku. No chyba, że zmienił się tytuł. W 1964 roku był: Oporniki i kondensatory radiowe, January Kossakowski, MON 1964.
Kreślę się z głębokim poważaniem
Best regards/Mit freundlichen Gruessen/Salutations/mejores saludos

Jado
1250...1874 posty
1250...1874 posty
Posty: 1601
Rejestracja: pn, 15 maja 2006, 11:06
Lokalizacja: Warszawa
Kontakt:

Re: Miernik RLC i interpretacja pomiarów

Post autor: Jado » pn, 22 sierpnia 2016, 23:40

Owszem, teraz tytuł brzmi: "Elementy dyskretne RC. Poradnik".
Ciekawe czy poza tytułem i Ferro ceramiką i zamiast Segneto ceramiki coś się jeszcze zmieniło? :D
Pozdrawiam

Jado.

Awatar użytkownika
Romekd
moderator
Posty: 3937
Rejestracja: pt, 11 kwietnia 2003, 23:47
Lokalizacja: Zawiercie

Re: Miernik RLC i interpretacja pomiarów

Post autor: Romekd » pn, 22 sierpnia 2016, 23:57

Jado pisze:Wygląda więc na to, że właściwy proces utleniania anodowego musi następować przed całkowitym zamknięciem kubka kondensatora elektrolitycznego, tak żeby wydzielające się gazy mogły ulecieć.
Być może blacha, z której wykonywane są zwijki jest utleniana jeszcze w dużym arkuszu.
Ciekawe tylko, czy proces zwijania w zwijki nie powoduje jakiś mikropęknięć w warstwie Al2O3?
Też wielokrotnie zastanawiałem się, w którym momencie produkcji kondensatora na jednej z jego elektrod wytwarzana jest warstwa tlenkowa? Myślę, że jednak ma to miejsce przed zamknięciem obudowy :roll:
Jado pisze:Pamiętam m.in., że była tam wielka maszyna - podobna budową do gąsienicy czołgowej, tylko znacznie większa (ze 2 m szerokości i kilka-kilkanaście metrów długości), w którą wtykało się kondensatory elektrolityczne do formowania. Gąsienica owa posuwała się powoli do przodu, a przez ten czas kondensatory się formowały, tak że po dojechaniu do końca wypadały do podstawionych pudełek już uformowane.
My żeśmy - jak to młodzi - najwięcej zabawy mieli jak się wsadziło do tej maszyny kondensatory odwrotnie niż powinno - wówczas po pewnym czasie następował efektowny wybuch takiego kondensatora rozrzucającego wokół papier :-)
I to właśnie daje do myślenia... Gdyby kondensatory zwijane były z dwóch czystych foli aluminiowych oddzielonych nasączoną elektrolitem bibułą, sposób (kierunek) podłączenia nie miałby znaczenia, gdyż co najwyżej przy odmiennej polaryzacji kondensator uformowałby się w odwrotnym kierunku. Tu jednak przy odwrotnym połączeniu eksplodował, czyli raczej był już szczelnie zamknięty, a sposób podłączenia (polaryzacja) miała ogromne znaczenie. Wynika z tego, że obie elektrody musiały się już wcześniej od siebie różnić... Może warstwa tlenkowa na jednej z elektrod była wytworzona już wcześniej, a proces o którym Kolega wspomina miał już tylko naprawić ewentualne wady warstwy tlenkowej, powstałe podczas tworzenia zwijki? A może w tym ostatnim procesie kondensatory były jedynie testowane pod względem parametrów (badany był prądu upływności)? Niestety nadal przychodzi mi na myśl więcej pytań niż odpowiedzi... :?
Jado pisze:Dobrze wiedzieć, że te kondensatory tantalowe są i dzisiaj dostępne - ciekawe czy stosują je audiofile w swoich konstrukcjach? ;-)
Są dostępne i te i jeszcze mnóstwo innych typów kondensatorów. Audiofile na pewno nie stosują "tantali", gdyż te kondensatory są zbyt "zwyczajne", i nie są specjalnie produkowane do "zastosowań audio"... :wink:

W technologi produkcji kondensatorów dokonał się ostatnio niesamowity postęp. Powstało wiele nowych typów, a cena innych, bardzo do tej pory drogich, spadła, czyniąc je świetnymi i dostępnymi do stosowania nawet dla zwykłych majsterkowiczów. Jeszcze kilka lat temu kondensatory ceramiczne o zerowym współczynniku temperaturowym pojemności (z ceramiki NP0/C0G) produkowane były jedynie o stosunkowo małych pojemnościach (co najwyżej do wartości kilku nF), a wszystkie o większych pojemnościach wytwarzane były z kiepskiej "ferroceramiki", która nie dość, że zmieniała swoje właściwości pod wpływem przyłożonego napięcia, to się jeszcze szybko starzała (dało się przywrócić jej pierwotne cechy po podgrzaniu). Kondensatory z niej wykonane miały kiepską tolerancję (np. -20...+80%), a ich pojemność zależała w bardzo dużym stopniu nie tylko od przyłożonego do kondensatora napięcia, ale i od częstotliwości sygnałów i temperatury kondensatora... Miały właściwości piezoelektryczne, co powodowało, że często było je słychać w układzie, a i same były niekiedy podatne na "mikrofonowanie". Obecnie w TME można już kupić małe kondensatory ceramiczne w obudowach SMD typu NP0/C0G o pojemnościach do 100 nF, a w sklepie wysyłkowym Farnell mają je o pojemnościach do 470 nF (na razie jeszcze bardzo drogie, ale jutro, czy pojutrze...). Sam w niektórych swoich konstrukcjach zrezygnowałem ze stosowania kondensatorów foliowych MKT (miały najczęściej tolerancję ±10%) i przeszedłem na kondensatory ceramiczne NP0, które mimo, że sprzedawane są z deklarowaną przez producenta tolerancją ±5%, to w rzeczywistości większość z nich wykonana jest z dokładnością lepszą niż 2% (teraz nie muszę ich już starannie dobierać pod względem rzeczywistej pojemności, a tylko sprawdzam przed montażem). Kondensatory o jeszcze większych pojemnościach są obecnie produkowane z ceramiki X7R oraz X5R (mają tolerancję ±20, ±10% i ±5%), która również ma nieporównywalnie lepsze właściwości w stosunku do starszych kondensatorów produkowanych jeszcze z ceramiki Z5U czy Y5V:
http://www.seen.com.pl/pl/aktualnopci-m ... ?task=view
Obecnie z ceramiki X5R, X7R itp. produkuje się już kondensatory o pojemnościach do 100 μF, a nawet większych. Taki typ kondensatorów w obwodach audio trzeba jednak stosować świadomie, znając ich ograniczenia, wady i problemy, jakie mogą przysporzyć przy popełnieniu błędów przy ich doborze... Źle dobrane mogą stać się źródłem zniekształceń nieliniowych:
http://elektronikab2b.pl/technika/24238 ... 7tx9TX4bOc
Jeżeli chodzi o kondensatory elektrolityczne, to cena tych z suchym elektrolitem (aluminiowo-polimerowych) bardzo ostatnio spadła, co umożliwia ich używanie w miejscach, gdzie zależy nam na ich dużej trwałości (nie wysychają). Ich wymiary też są coraz mniejsze przy nadal świetnej trwałości i niewygórowanej cenie. Na zdjęciu poniżej są cztery kondensatory o tej samej pojemności nominalnej 100 μF i dopuszczalnym napięciu pracy 16 V (ostatni z nich jest ze stałym elektrolitem polimerowym /koszt takiego kondensatora to ok. 26 groszy netto przy zakupie 100 sztuk/; podałem również zmierzone parametry wszystkich czterech kondensatorów dla częstotliwości 10 kHz:
100uF_16V.jpg
Dane katalogowe kondensatorów dostępne są pod linkami poniżej (poza kondensatorem Samsunga, bo tego nie udało mi się znaleźć w Internecie):

http://www.paullinebarger.net/DS/Teapo/ ... Series.pdf
http://www.elektronik.ropla.eu/pdf/stock/jam/st.pdf
http://www.tme.eu/pl/Document/c5cd8ee73 ... te_UPE.pdf

Kupując kondensatory (poza sprawdzonymi dystrybutorami) należy bardzo uważać, gdyż często sprzedawcy oferują nam podróbki o znacznie gorszych parametrach i nieporównywalnie mniejszej trwałości (szczególnie dotyczy to tzw. "okazji" cenowych, np. na Allegro... :wink: ). Często podrabiane są kondensatory do zastosowań "audio" i kondensatory o dobrych parametrach znanych firm, np. Rubicon ZLH:
Rubycon ZLH.jpg
Podróbki można czasem wykryć dysponując mostkiem RLC, gdyż najczęściej mają one parametry znacząco odbiegające od katalogowych. Pokazany na zdjęciu oryginalny (mam taką nadzieję) kondensator firmy Rubicon miał ESR=27 mΩ, podrobiony prawie 70 mΩ. Wewnętrzną budową również "nieco" się różnią:
ZLH2.jpg
Inna jest też powierzchnia (długość) okładzin, rodzaj papierowego separatora i skład chemiczny elektrolitu
ZLH3.jpg

Podróbkę można czasem poznać nawet po kształcie gumowej uszczelki i sposobie wykonania nacięć zabezpieczających kondensator przed eksplozją, znajdujących się na aluminiowej obudowie, oczywiście jeżeli wie się jak wyglądają oryginalne kondensatory danej firmy:

http://1.bp.blogspot.com/-p4zuMLcUvbg/T ... citors.jpg

Kilka informacji o nowych kondensatorach elektrolitycznych można znaleźć na stronach z linków poniżej:

http://elektronikab2b.pl/technika/25593 ... 7uE7TX4bOc
http://elektronikab2b.pl/technika/29160 ... 7vUSzX4bOc

Poradnik J. Kossakowskiego "Elementy dyskretne RC" też sobie kupiłem (rok wydania 1979). Mnóstwo informacji o produkowanych w Polsce oraz za naszą wschodnią granicą rezystorach i kondensatorach, zebranych w jednym miejscu... Naprawdę świetna książka dla osób pasjonujących się elektroniką retro.

Pozdrawiam
Romek
α β Σ Φ Ω μ °C ± √ ² < ≤ ≥ > ^

Jado
1250...1874 posty
1250...1874 posty
Posty: 1601
Rejestracja: pn, 15 maja 2006, 11:06
Lokalizacja: Warszawa
Kontakt:

Re: Miernik RLC i interpretacja pomiarów

Post autor: Jado » wt, 23 sierpnia 2016, 20:50

Dziękuję za b. interesujące materiały kol. Romku :-)
Romekd pisze:
Jado pisze:Wygląda więc na to, że właściwy proces utleniania anodowego musi następować przed całkowitym zamknięciem kubka kondensatora elektrolitycznego, tak żeby wydzielające się gazy mogły ulecieć.
Być może blacha, z której wykonywane są zwijki jest utleniana jeszcze w dużym arkuszu.
Ciekawe tylko, czy proces zwijania w zwijki nie powoduje jakiś mikropęknięć w warstwie Al2O3?
Też wielokrotnie zastanawiałem się, w którym momencie produkcji kondensatora na jednej z jego elektrod wytwarzana jest warstwa tlenkowa? Myślę, że jednak ma to miejsce przed zamknięciem obudowy :roll:
W książce pt: "Technologia Produkcji Urządzeń Elektronicznych" Leonarda Niemcewicza udało mi się znaleźć następujący opis:
technologia_elektrolitow.png
technologia_elektrolitow2.png
To już trochę więcej wyjaśnia jak sądzę, chociaż książka jest z 1968 roku - przez ten czas mogło się coś zmienić.
Obecnie z ceramiki X5R, X7R itp. produkuje się już kondensatory o pojemnościach do 100 μF, a nawet większych. Taki typ kondensatorów w obwodach audio trzeba jednak stosować świadomie, znając ich ograniczenia, wady i problemy, jakie mogą przysporzyć przy popełnieniu błędów przy ich doborze... Źle dobrane mogą stać się źródłem zniekształceń nieliniowych:
http://elektronikab2b.pl/technika/24238 ... 7tx9TX4bOc
A więc jednak dielektryk nadąża za zmianami napięcia - mamy tu dowód na zniekształcenia wnoszone przez taki kondensator. Czyli te kondensatory jako przenoszące sygnał nie są polecane - bardziej nadają do odsprzęgania zasilania (typowe zastosowanie kondensatorów 100nF).
Jeżeli chodzi o kondensatory elektrolityczne, to cena tych z suchym elektrolitem (aluminiowo-polimerowych) bardzo ostatnio spadła, co umożliwia ich używanie w miejscach, gdzie zależy nam na ich dużej trwałości (nie wysychają). Ich wymiary też są coraz mniejsze przy nadal świetnej trwałości i niewygórowanej cenie. Na zdjęciu poniżej są cztery kondensatory o tej samej pojemności nominalnej 100 μF i dopuszczalnym napięciu pracy 16 V (ostatni z nich jest ze stałym elektrolitem polimerowym /koszt takiego kondensatora to ok. 26 groszy netto przy zakupie 100 sztuk/; podałem również zmierzone parametry wszystkich czterech kondensatorów dla częstotliwości 10 kHz:
No ładne parametry :-) Przy tej cenie to nie ma chyba przeciwskazań do użycia tych kondensatorów :-)
Poradnik J. Kossakowskiego "Elementy dyskretne RC" też sobie kupiłem (rok wydania 1979). Mnóstwo informacji o produkowanych w Polsce oraz za naszą wschodnią granicą rezystorach i kondensatorach, zebranych w jednym miejscu... Naprawdę świetna książka dla osób pasjonujących się elektroniką retro.
Oczywiście :-) Jest jeszcze książka "Kondensatory" J. Koteckiego z 1962 roku - też sporo użytecznych informacji - zwłaszcza, że różne tematy w obu książkach potraktowane są z różną dokładnością - jedne w jednej omówione lepiej, inne w drugiej - razem daje to lepszy obraz całości.
Poza tym jest jeszcze książka "Dielektryki radiotechniczne" A Kilińskiego z 1960 roku - gdzie sporo informacji siłą rzeczy dotyczy kondensatorów. Zwłaszcza interesujący jest rozdział "Fale elektromagnetyczne w dielektryku" traktujący o zjawisku odbicia fal elektromagnetycznych na granic dwóch ośrodków.
Naprawde - jak się bliżej przyjrzeć kondensatorom, to okazują się one chyba bardziej skomplikowane od cewek :shock: W dielektrykach zachodzi bardzo wiele interesujących zjawisk fizycznych.
Widać też walkę konstruktorów kondensatorów o polepszenie ich parametrów - wynajdują np. jakąś odmianę ceramiki czy syciwa, która ma za zadanie podnieść przenikalność elektryczną dielektryku - i to się niby udaje, ale jednocześnie okazuje się, że zmianie (pogorszeniu) uległy inne parametry kondensatora. I dalej trwa zabawa w kotka i myszkę :-)
Swoją drogą mam wrażenie, że wszystkie (albo większość) książki traktujące bardziej monograficznie o danym temacie powstały w latach 60-tych i okolicach :roll: Później mieliśmy raczej wydawnictwa dla radioamatorów - gdzie wszystko było po kawałku wrzucone do jednej książki - duży zakres tematów, ale wszystko bardzo pobieżnie omówione.

Bardzo ciekawym zjawiskiem jest też absorpcja dielektryczna. Bardzo łatwo to zjawisko zaobserwować - wystarczy potrzymać trochę pod napięciem kondensator elektrolityczny np. 100uF.
Potem się go rozładowuje zwierając jego nóżki na krótko. Po ich rozwarciu okazuje się, że na kondensatorze zaczyna "odżywać" napięcie i po pewnym czasie kondensator częściowo jest znowu naładowany, choć do niższego napięcia. A niby ładunek powinien z niego zejść po pełnym zwarciu :roll:
absorpcja2.jpg
absorpcja.jpg
Przy takim zachowaniu kondensatora zaczyna się mieć wrażenie, że zachowuje się on nieco podobnie do akumulatora.
Pozdrawiam

Jado.

Awatar użytkownika
Romekd
moderator
Posty: 3937
Rejestracja: pt, 11 kwietnia 2003, 23:47
Lokalizacja: Zawiercie

Re: Miernik RLC i interpretacja pomiarów

Post autor: Romekd » czw, 25 sierpnia 2016, 15:33

Czołem.
Jado pisze:W książce pt: "Technologia Produkcji Urządzeń Elektronicznych" Leonarda Niemcewicza udało mi się znaleźć następujący opis:
Przedstawiony opis potwierdza nasze wcześniejsze przypuszczenia - obie folie aluminiowe są odpowiednio spreparowane (jedna odpowiednio wytrawiona, by zwiększyć jej czynną powierzchnie na styku z elektrolitem, druga trawiona i utleniana, by stworzyć odpowiednią warstwę dielektryku kondensatora) jeszcze przed wykonaniem zwijki. Końcowe "formowanie" zamkniętego kondensatora służy jedynie naprawieniu uszkodzeń, które mogły powstać przy nawijaniu elektrod i papieru... To obala pogląd wielu moich znajomych, którzy uważają, że najpierw nawija się dwie folie aluminiowe z papierowymi separatorami nasycanymi elektrolitem tworząc zwijkę, a później formuje się powstały kondensator dla uzyskania pożądanej wartości pojemności i dopuszczalnego napięcia pracy. Zawsze mnie zastanawiało, dlaczego długo leżakowane bez napięcia kondensatory zmieniają swoje parametry, przy czym nie rośnie znacząco ich pojemność, a rośnie szeregowa rezystancja i upływność, co powoduje, że gdy podłączamy je do zasilania w pierwszej chwili nie pobierają one dużego prądu ładowania, za to mają spory w stosunku do oczekiwań prąd upływności (zachowuję się trochę jak stary wyładowany do zera akumulator ołowiowy, który w pierwszym okresie nie pobiera prądu ładowania, mimo przyłożenie do zacisków wyższego od nominalnego napięcia, a z czasem prąd ten zaczyna wzrastać, doprowadzając do spadku napięcia na zaciskach (gdy ładujemy go zasilaczem z ograniczeniem prądu). Po formowaniu wracają niska ESR i mała upływność, czyli kondensator ponownie staje się sprawny. Z kolei próby przeformowania kondensatora na dużo wyższe napięcie najczęściej kończą się niepowodzeniem, z powodu powstałych w kondensatorze gazów i uszkodzenia dielektryka, a może również i zmiany składu elektrolitu. Przypuszczalnie wcześniej produkowane kondensatory elektrolityczne miały większy zapas dopuszczalnego napięcia, niż produkowane współcześnie, przez co łatwiej udawało się je zmusić do pracy z napięciem nieco wyższym od podanego na obudowie (mój 1000 μF/16 V /ELWA/ dobrze się spisywał jeszcze przy 25 V, a przy 32 V uległ uszkodzeniu, raczej trwałemu :( ).
Jado pisze:A więc jednak dielektryk nadąża za zmianami napięcia - mamy tu dowód na zniekształcenia wnoszone przez taki kondensator. Czyli te kondensatory jako przenoszące sygnał nie są polecane - bardziej nadają do odsprzęgania zasilania (typowe zastosowanie kondensatorów 100nF).
No niestety nadąża za zmianami napięcia (nie to co np. w diodzie PiN, gdzie dla napięć stałych i o małej częstotliwości element zachowuje się jak zwykła dioda, a dla wysokich częstotliwości staje się sterowanym /regulowanym/ rezystorem). Mimo to kondensatory z nieco lepszej "ferroceramiki" (X7R, X5R) stosuje się często jako sprzęgające, pod warunkiem że przenoszone częstotliwości sygnału leżą zdecydowanie powyżej dolnej częstotliwości granicznej, wyznaczanej przez pojemność kondensatora i rezystancje w układzie, czyli gdy kondensator ma spory zapas pojemności (kiedyś wrzuciłem gdzieś na "Triodzie" link do artykułu opisującego te zagadnienia). Nie należy ich stosować w filtrach, bo wtedy staną się źródłem zniekształceń nieliniowych, ale w niewymagających zastosowaniach też się je mimo to używa...
Jado pisze:Bardzo ciekawym zjawiskiem jest też absorpcja dielektryczna. Bardzo łatwo to zjawisko zaobserwować - wystarczy potrzymać trochę pod napięciem kondensator elektrolityczny np. 100uF.


Kiedyś w jednym z wątków przedstawiłem wyniki testów kondensatorów elektrolitycznych. Między innymi przedstawiłem w nich wartości napięć, pojawiających się po kilkunastu minutach na rozładowanych wcześniej kondensatorach. Na szczęście dla częstotliwości akustycznych i wyższych zjawisko to nie ma już żadnego znaczenia. W uproszczeniu można poglądowo przedstawić je jako podłączone do głównej pojemności kondensatora dodatkowe ogniwa RC (R i C połączone ze sobą w ogniwie szeregowo; ogromna ilość ogniw z rezystorami o stosunkowo dużej i różnej rezystancji...). Zjawisko dość upierdliwe, gdyż wywołuje np. trzaski potencjometrów włączonych przez kondensatory do stopni tranzystorowych i lampowych. Zjawisko ponadto jak sądzę odpowiedzialne za duży prąd upływności kondensatorów, występujący zaraz po podaniu na kondensatory napięcia, oraz prądu płynącego przez dłuższy czas po zwarciu kondensatora (wg. podanych przez Ciebie informacji prądy ładowania i rozładowywania tych dodatkowych "kondensatorów" w ogniwach RC mają co prawda tendencję spadkową w czasie, ale mogą trwać kilka-, lub nawet kilkadziesiąt godzin...
Zaskoczyła mnie wartość napięcia, jaka może wytworzyć się na takim długo ładowanym, a następnie rozładowanym do zera kondensatorze. Jeżeli dochodzi ona w przypadku niektórych typów kondensatorów do blisko 50% napięcia początkowego, to oznacza, że łączna wartość "ukrytych" w kondensatorze dodatkowych pojemności może być zbliżona do wartości nominalnej kondensatora (jeżeli zewrzemy ze sobą dwa kondensatory o dokładnie tej samej pojemności, przy czym jeden przed połączeniem będzie miał 10 V a drugi 0 V, to po połączeniu napięcie na obu nie będzie przekraczało 5 V; proszę mnie poprawić, jeżeli coś pomyliłem...).

Pozdrawiam
Romek
α β Σ Φ Ω μ °C ± √ ² < ≤ ≥ > ^

Jado
1250...1874 posty
1250...1874 posty
Posty: 1601
Rejestracja: pn, 15 maja 2006, 11:06
Lokalizacja: Warszawa
Kontakt:

Re: Miernik RLC i interpretacja pomiarów

Post autor: Jado » czw, 25 sierpnia 2016, 20:53

Zjawisko "odbijania" napięcia na rozładowanym kondensatorze może być potencjalnie niebezpieczne - łatwo wyobrazić sobie np. sytuację, gdy ktoś formuje kondensator na wysokie napięcie np. 450V, stopniowo podwyższając napięcie aż do znamionowego i trzyma tak kondensator przez dość długi czas.
Potem rozładowuje kondensator zwierając jego wyprowadzenia, a następnie zostawia go na stole nie podłączonego. Kondensator po pewnym czasie "odrobi straty" i napięcie na nim może wzrosnąć do niebezpiecznego poziomu np. 200V. Potem ktoś weźmie go do ręki myśląc, że nie ma się czego bać - i może go ładnie "popieścić".
Podłączanie takiego kondensatora do miernika RLC, też może być dla miernika niebezpieczne - wszak piszą na nim, żeby rozładować kondensator przed pomiarem.
Pytanie - co to znaczy dobrze rozładować, w świetle tego co napisaliśmy wyżej ;-)
jeżeli zewrzemy ze sobą dwa kondensatory o dokładnie tej samej pojemności, przy czym jeden przed połączeniem będzie miał 10 V a drugi 0 V, to po połączeniu napięcie na obu nie będzie przekraczało 5 V; proszę mnie poprawić, jeżeli coś pomyliłem...
Zależy pewnie jeszcze ile czasu będzie trzymany po naładowaniu do 10V ten kondensator (bo im dłużej tym większy ładunek gromadzi się w dielektryku, jak było pokazane w tabeli) - pewnie najprościej byłoby zrobić doświadczenie dla wyjaśnienia tej (i podobnych kwestii) :-)
Pozdrawiam

Jado.

Janusz
625...1249 postów
625...1249 postów
Posty: 650
Rejestracja: wt, 8 listopada 2005, 15:36
Lokalizacja: Bytom

Re: Miernik RLC i interpretacja pomiarów

Post autor: Janusz » czw, 25 sierpnia 2016, 21:25

Jado pisze: Pytanie - co to znaczy dobrze rozładować, w świetle tego co napisaliśmy wyżej ;-)
Witam
Zazwyczaj rozładowuję taki kondensator rezystorem drutowym rzędu kilooma, takim starodawnym, drutowym produkcji Telpodu, pozostawiając końcówki zwarte na kilka, kilkanaście minut. I to wystarcza.
785mm

Awatar użytkownika
Romekd
moderator
Posty: 3937
Rejestracja: pt, 11 kwietnia 2003, 23:47
Lokalizacja: Zawiercie

Re: Miernik RLC i interpretacja pomiarów

Post autor: Romekd » czw, 25 sierpnia 2016, 22:23

Witam.
Jado pisze:Zjawisko "odbijania" napięcia na rozładowanym kondensatorze może być potencjalnie niebezpieczne - łatwo wyobrazić sobie np. sytuację, gdy ktoś formuje kondensator na wysokie napięcie np. 450V, stopniowo podwyższając napięcie aż do znamionowego i trzyma tak kondensator przez dość długi czas.
Potem rozładowuje kondensator zwierając jego wyprowadzenia, a następnie zostawia go na stole nie podłączonego. Kondensator po pewnym czasie "odrobi straty" i napięcie na nim może wzrosnąć do niebezpiecznego poziomu np. 200V.
Myślę, że problem nie jest aż tak poważny. Według tabeli największy przyrost napięcia, spowodowany absorpcją dielektryczną, występuje na kondensatorach ceramicznych (47%), co mnie mocno zaskoczyło. W przypadku kondensatorów elektrolitycznych powinno się uzyskać jakieś może 5...15% napięcia, do którego kondensator był wcześniej naładowany. Zatem powinna to być wartość dla człowieka jeszcze bezpieczna. Postanowiłem nawet wykonać kolejny test, tym razem wykorzystując w nim kondensator elektrolityczny o dopuszczalnym napięciu 385 V, którego przez 25 godzin będę ładował pod napięciem 320 V. Później go zewrę na 5 sekund i przez kolejne 10 godzin będę analizował wzrost napięcia na jego doprowadzeniach (dokładnie jak w tabeli z poradnika Kossakowskiego :wink: ). Później zrobię ten krótszy test (ładowanie 15 minut, zwarcie 5 s., odczekanie 3 min. i pomiar).
Wyniki zamieszczę w wątku. Kondensator użyty w eksperymencie to mój "faworyt" - stary Philips o pojemności 220 μF, który kilka lat temu, po co najmniej półrocznym leżakowaniu na płycie TV w mojej kotłowni, poraził mnie tak, że zrobiło mi się jasno w oczach, a odrzucona skurczem mięśni płyta poszybowała w powietrzu kilka metrów... Musi mieć znikomo mały prąd upływności (jutro zmierzę), więc będzie wprost idealny do tego eksperymentu:
PHIL.jpg
Pozdrawiam
Romek
α β Σ Φ Ω μ °C ± √ ² < ≤ ≥ > ^

ODPOWIEDZ