怎样用万用表检测电容器 电容器是一种最为常用的电子元件。电容器的外形及电路符号缤?-10 所示。 电容器的通用文字符号为“C”。 电容器主要由金属电极、 介质层和电极引线组成, 两电极是相互绝缘的。因此,它具有“隔直流通交流”的基本性能。 用数字万用表检测电容器,可按以下方法进行。 一、用电容档直接检测 某些数字万用表具有测量电容的功能,其量程分为 2000p、20n、200n、2μ 和 20μ 五档。测量时可将已放电的电容两引脚直接插入表板上的 Cx 插孔,选取 适当的量程后就可读取显示数据。 2000p 档,宜于测量小于 2000pF 的电容;20n 档,宜于测量 2000pF 至 20nF 之间的电容;200n 档,宜于测量 20nF 至 200nF 之间的电容;2μ 档,宜于测量 200nF 至 2μF 之间的电容;20μ 档,宜于测量 2μF 至 20μF 之间的电容。 经验证明,有些型号的数字万用表(例如 DT890B+)在测量 50pF 以下的 小容量电容器时误差较大, 测量 20pF 以下电容几乎没有参考价值。此时可采 用 串联法测量小值电容。方法是:先找一只 220pF 左右的电容,用数字万用表测出 其实际容量 C1,然后把待测小电容与之并联测出其总容量 C2,则两者之差 (C1 -C2)即是待测小电容的容量。用此法测量 1~20pF 的小容量电容很准确。 二、用电阻档检测 实践证明,利用 数字万用表也可观察电容器的充电过程,这实际上是以离 散的数字量反映充电电压的变化情况。设数字万用表的测量速率为 n 次/秒,则 在观察电容器的充电过程 中, 每秒钟即可看到 n 个彼此独立且依次增大的读数。 根据数字万用表的这一显示特点,可以检测电容器的好坏和估测电容量的大小。 下面介绍的是使用数字万用表 电阻档检测电容器的方法,对于未设置电容档的 仪表很有实用价值。此方法适用于测量 0.1μF~几千微法的大容量电容器。 1. 测量操作方法 如图 5-11(a)所示,将数字万用表拨至合适的电阻档,红表笔和黑表笔分 别接触被测电容器 Cx 的两极,这时显示值将从“000”开始逐渐增加,直至显 示 溢出符号“1”。若始终显示“000”,说明电容器内部短路;若始终显示溢出,则可 能时电容器内部极间开路,也可能时所选择的电阻档不合适。检查电解电 容器 时需要注意,红表笔(带正电)接电容器正极,黑表笔接电容器负极。 2. 测量原理 用电阻档测量电容器的 测量原理如图 5-11(b)所示。测量时,正电源经过 标准电阻 R0 向被测电容器 Cx 充电,刚开始充电的瞬间,因为 Vc =0,所以显 示“000”。随着 Vc 逐渐升高,显示值随之增大。当 Vc =2VR 时,仪表开始显示 溢出符号“1”。充电时间 t 为显示值从“000”变化到溢出所需要的时间,该段时间 间隔可用石英表测出。 3. 使用 DT830 型数字万用表估测电容量的实测数据 使用 DT830 型数字万用表估测 0.1μF~几千微法电容器的电容量时,可按照 表 5-1 选择电阻档,表中给出了可测电容的范围及相对应的充电时间。表中所列 数据对于其他型号的数字万用表也有参考价值。 选择电阻档量程的原则是: 当电容量较小时宜选用高阻档,而电容量较大时 应选用低阻档。若用高阻档估测大容量电容器,由于充电过程很缓慢,测量时间 将持续很久;若用低阻档检查小容量电容器,由于充电时间极短,仪表会一直显 示溢出,看不到变化过程。 三、用电压档检测 用数字万用表直流电压档检测电容器,实际上是一种间接测量法,此法可测 量 220pF~1μF 的小容量电容器,并且能精确测出电容器漏电流的大小。 1. 测量方法及原理 测量电路如图 5-12 所示,E 为外接的 1.5V 干电池。将数字万用表拨到直流 2V 档,红表笔接被测电容 Cx 的一个电极,黑表笔接电池负极。 2V 档的输入电 阻 RIN=10MΩ。接通电源后,电池 E 经过 RIN 向 Cx 充电,开始建立电压 Vc。Vc 与充电时间 t 的关系式为 在这里,由于 RIN 两端的电压就是仪表输入电压 VIN,所以 RIN 实际上还具 有取样电阻的作用。很显然, VIN(t)=E-Vc(t)=Eexp(-t/RINCx) (5-2) 图 5-13 是输入电压 VIN(t)与被测电容上的充电电压 Vc(t)的变化曲线。由 图可见,VIN(t)与 Vc(t)的变化过程正好相反。VIN(t) 的变化曲线随时间 的增加而降低, 而 Vc (t) 则随时间的增加而升高。 仪表所显示的虽然是 VIN(t) 的变化过程,但却间接地反映了被测电容器 Cx 的充电 过程。测试时,如果 Cx 开路(无容量),显示值就总是“000”,如果 Cx 内部短路,显示值就总是电池电 压 E,均不随时间改变。 式(5-2)表明,刚接通电路时,t=0,VIN=E,数字万用表最初显示值即为 电池电压,尔后随着 Vc(t)的升高,VIN(t)逐渐降低,直到 VIN=0V,Cx 充 电过程结束,此时。 使用数字万用表电压档检测电容器,不但能检查 220pF~1μF 的小容量电容 器,还能同时测出电容器漏电流的大小。设被测量电容器的漏电流为 ID,仪表 最后显示的稳定值为 VD(单位是 V),则 2.实例举例 例一: 被测电容为一只 1μF/160V 的固定电容器, 使用 DT830 型数字万用表的 2VDC 档(RIN=10MΩ)。按图 5-12 连接好电路。最初,仪表显示 1.543V,然后显示 值慢慢减小,大约经过 2min 左右,显示值稳定在 0.003V。据此求出被测电容器 的漏电流 被测电容器的漏电流仅为 0.3nA,说明质量良好。 例二: 被测电容器为一只 0.022μF/63V 涤纶电容,测量方法同例一。由于该电容的 容量较小, 测量时, VIN (t) 下降很快, 大约经过 3 秒, 显示值就降低到 0.002V。 将此值代入式(5-3),算出漏电流为 0.2nA。 3. 注意事项 (1) 测量之前应把电容器两引脚短路,进行放电,否则可能观察不到读数 的变化过程。 (2) 在测量过程中两手不得碰触电容电极,以免仪表跳数。 (3)测量过程中,VIN(t)的值是呈指数规律变化的,开始时下降很快, 随着时间的延长,下降速度会越来越缓慢。当被测电容器 Cx 的容量小于几千皮 法 时,由于 VIN(t)一开始下降太快,而仪表的测量速率较低,来不及反映最 初的电压值,因而仪表最初的显示值要低于电池电压 E。 (4)当被测电容器 Cx 大于 1μF 时,为了缩短测量时间,可采用电阻档进行 测量。但当被测电容器的容量小于 200pF 时,由于读数的变化很短暂,所以很难 观察得到充电过程。 一、用蜂鸣器档检测 利用数字万用表的蜂鸣器档,可以快速检查电解电容器的质量好坏。测量 方法如图 5-14 所示。将数字万用表拨至蜂鸣器档,用两支表笔分别与被测电容 器 Cx 的两个引脚接触,应能听到一阵短促的蜂鸣声,随即声音停止,同时显示 溢出符号“1”。接着,再将两支表笔对调测量一次,蜂鸣器应再发声,最终显示 溢出符号 “1”,此种情况说明被测电解电容基本正常。此时,可再拨至 20MΩ 或 200MΩ 高阻档测量一下电容器的漏电阻,即可判断其好坏。 上述测量过程的原理是:测试刚开始时,仪表对 Cx 的充电电流较大,相当 于通路,所以蜂鸣器发声。随着电容器两端电压不断升高,充电电流迅速减小, 最后使蜂鸣器停止发声。 测试时,如果蜂鸣器一直发声,说明电解电容器内部已经短路;若反复对调 表笔测量,蜂鸣器始终不响,仪表总是显示为“1”,则说明被测电容器内部断路 或容量消失。 二、用数字万用表测量大于 20μF 的电容 常见的数字万用表,其电容档的测量值最大为 20μF,有时不能满足测量要 求。为此,可采用下述简单的方法,用数字万用表的电容档测量大于 20μF 的电 容,最大可测量几千微法的电容。采用此法测量大容量电容时,无需对数字万用 表原电路做任何改动。 此方法的测量原理是以两只电容串联公式 C 串=C1C2/(C1+C2)为基础的。 由于容量大小不同的两只电容串联后,其串联后的总容量要小于容量小的那 只 电容的容量,因此,如果待测电容的容量超过了 20μF,则只要用一只容量小于 20μF 的电容与之串联,就可以直接在数字万用表上测量了。根据两只电容串 联 公式,很容易推导出 C1=C2C 串/(C2-C 串),利用此公式即可算出被测电容的容 量值。下面举一测试实例,说明运用此公式的具体方法。 被测元件是一只电解电容器,其标称容量为 220μF,设其为 C1。选取一只 标称值为 10μF 的电解电容作为 C2, 选用数字万用表 20μF 电容档测出此电 容的 实际值为 9.5μF,将这两只电容串联后,测出 C 串为 9.09μF。将 C2=9.5μF、C 串 =9.09μF 代入公式,则 C1=C2C 串/(C2-C 串)=9.5 9.09/(9.5-9.09)≈211(μF) 注意,无论 C2 的容量选取为多少,都要在小于 20μF 的前提下选取容量较 大的电容,且公式中的 C2 应代入其实测值,而非标称值,这样可减小误差。将 两电 容串联起来用数字万用表实测,由于电容本身的容量误差及测量误差,只 要实测值与计算值相差不多即可认为待测电容 C1 是好的,根据测量值即可进一 步推算出 C1 的实际容量。 从理论上讲, 用这种方法可测量任意容量的电容,但如果待测电容器的容量 过大,则误差也会增大。其误差大小与待测电容的大小成正比。