Los capacitores son generalmente los componentes que traen más problemas para circuitos electrónicos, ya que la tasa de fracaso que presentan el más alta. Esto conduce a la preocupación del profesional saber con certeza si el problema encuentra un circuito es debido a este tipo de componente o no. ¿Cómo probar un capacitor de forma segura y cómo se hacen las pruebas que realmente revelan lo que usted necesita saber? Eso es lo que veremos en este artículo.
De todos los componentes electrónicos, los capacitores tienden a presentar el mayor número de fracasos y también un gran número de tipos de fallas. Abiertos capacitores, cambian sus valores, tienen fugas y averías incluso intermitentes.
Cómo probar un capacitor es un problema para muchos, porque el resultado obtenido en la prueba también depende del tipo de instrumento o recurso a su disposición. A continuación, comentaremos algunos tipos de pruebas, y si el lector quiere saber más sobre las pruebas de todo tipo de componentes, recomendamos la serie del libro como prueba de componentes (4 volúmenes en portugués hasta ahora), cuyo primer volumen está ya a la venta en formato digital.
Los condensadores
Un capacitor se define como un componente formado por dos placas de armadura o metal entre las que se coloca un aislante llamado dieléctrico, como se muestra en la figura 1.
Un capacitor puede almacenar carga eléctrica y con ese energía. La capacidad de almacenamiento de un capacitor o su capacitancia se mide en farads (F). Bastante se utilizan sus submúltiplos, microfarad (uF), nano farad (nF) y picofarad (pF).
Diferentes tecnologías de fabricación conducen a una gran cantidad de tipos de capacitores fijos que normalmente reciben el nombre del dieléctrico usado. En la figura 2 tenemos los símbolos y aspectos de los principales tipos de capacitores.
La propiedad, además de la capacitancia eléctrica básica, nos ayuda a verificar que el estado de un capacitor se encuentra en el hecho de que entre la armadura es un aislante. Por lo tanto, un capacitor en buen estado debe en principio tener una resistencia infinita.
Lo que debemos probar
Cuando un capacitor presenta problemas, uno de ellos es perder su capacidad de aislamiento dieléctrico. Por lo tanto, la prueba más simple consiste en la comprobación de la continuidad de un condensador. Con algunos trucos que podemos ir más lejos y también comprobar la capacidad del componente, es otro problema que puede presentar es sólo "abierto", es decir, perder capacidad.
Para valores altos de capacitores, como de un electrolito, la prueba de continuidad también puede indicar algo sobre la capacitancia, con la posibilidad, en este caso, para detectar la falta de capacidad o condensador abierto. Cómo hacer estas pruebas es exactamente lo que vemos a continuación:
Instrumentos utilizados en la prueba de
? Multímetro
? Probador de continuidad
? Probador de condensadores
? Capacímetro
? Osciloscopio y curva de trazador
? Generador de señal y osciloscopio
Hay circuitos simples de probadores de capacitores que son muy útiles y que también se puede implementar rápidamente en una matriz de contactos o incluso con otra técnica de montaje.
Que tipos de capacitores se pueden probar
Todos, de cualquier tipo con valores entre 1 y pF de 100 000 µF con cualquier voltaje de funcionamiento.
Prueba de corto y Fuga
La prueba más simple es fuga/curto de que se puede hacer con un probador de continuidad o un multímetro común. El procedimiento es el siguiente:
a) Poner el medidor en la gama más alta de resistencias (100 x o x 1 k) si se utiliza este instrumento. El contador a cero. Si utilizas el probador de debe hacer elección de escala.
b) Quite el capacitor del circuito en el que se encuentra o desconecte uno de sus terminales.
c) Mida la resistencia entre los terminales del capacitor o su continuidad.
La figura 3 muestra este procedimiento.
Interpretación de la prueba
Debe leerse muy alta resistencia, más de 2 M ohmios o infinito a los capacitores en buen estado. Para la los electrolíticos valor puede ser en la gama de algunos Mega Ω. Una resistencia muy baja lectura de menos de 1 k, significa un capacitor en cortocircuito.
Una lectura de resistencia entre 50 k y 1 M ohmios significa que un capacitor tiene fugas. En algunas aplicaciones, los capacitores electrolíticos de gran valor pueden tener una fuga natural del orden de 100 k a 1 M ohmios.
Este examen no revela si el capacitor está abierto.
2) Capacitancia
La capacitancia de un capacitor se puede conocer aproximadamente (indirecta) o directamente con el uso de un capacímetro.
Usando el Capacímetro
Para determinar la capacitancia con un capacímetro, simplemente escoja el rango adecuado y conectar los extremos o las garras en el componente, como se muestra en la figura 4.
En la medición de capacitancias de los capacitores muy pequeños (por debajo de 10 pF) debe tener cuidado con el procedimiento debido a la proximidad de objetos metálicos, o incluso la longitud de los alambres de la proba que puede agregar una capacitancia, dando resultados falsos.
Con el multímetro
Para los capacitores hasta 1 µF el multímetro analógico común puede utilizarse para tener una idea si el capacitor está abierto o no. Los multímetros digitales no se recomiendan para esta prueba, porque se basa en la variación de la carga que puede observarse mejor por el movimiento de un puntero.
El procedimiento es el siguiente:
a) Poner el medidor en el rango más alto de la resistencia que tiene. Ponga a cero antes de tomar el test.
b) Quite el componente del circuito o desconecte uno de sus terminales.
c) Toque las puntas de prueba a los terminales del componente y observar el movimiento de la aguja del instrumento.
La figura 5 muestra cómo realizar esta prueba.
Interpretación de la Proba
Cuando se tiró sobre las puntas de prueba a los terminales del capacitor el se descarga. La corriente que fluye es alta inicialmente, lo que será indicado por el rápido movimiento de la aguja del instrumento hacia las resistencias bajas.
Tan pronto como se carga el capacitor presentan una alta resistencia, que será indicada por la vuelta de la aguja del instrumento a esta región, como se muestra en la figura 6.
En Resumen, el puntero se mueve a la resistencia baja y luego de vuelta a la alta resistencia. El movimiento es tanto más pronunciado cuando mayor la capacitancia del componente.
Si la aguja no se mueve es porque el capacitor está abierto. Si dejas en resistencia baja es porque está en corto y si te quedas en una región es intermedia porque se escapa.
Es posible evaluar la capacitancia del capacitor probado comparando el movimiento con un capacitor bueno de valor conocido.
3) Capacitancia con el probador de continuidad
Probadores de continuidad con LED también pueden servir para saber si un capacitor por encima de 1 µF de capacitancia está abierto.
Poner las puntas de prueba a los terminales del capacitor. El probador de continuidad debe dar una breve indicación de la conducción. Tenemos un breve sonido "beep" y el LED da un breve destello.
Si se mantienen la continuidad es porque el capacitor está en cortocircuito y si no hay alguna señal es porque el capacitor está abierto.
La figura 7 muestra cómo realizar esta prueba.
4) Circuito para probar capacitores
Capacitores en el rango de 1 nF a µF 10 se pueden probar fácilmente con el circuito de prueba se muestra en la figura 8.
Estos circuitos consisten en osciladores de audio cuya frecuencia está determinada por el capacitor bajo prueba. Está claro que si no se obtiene el ajuste de la oscilación es porque el capacitor está en problemas.
Para los capacitores en la gama de 100 pF a 1 Nu tenemos el circuito mostrado en la figura 9.
Todos los circuitos pueden implementarse rápidamente en una matriz de contactos.
Por supuesto, si el lector utiliza una gran cantidad de capacitores, puede hacer un de estos dispositivos en definitivo colocando en una caja, con terminales con garras de cocodrilo para prueba rápida proba de capacitores.
5) Con el osciloscopio
El osciloscopio también puede utilizarse para probar los capacitores y también medir su capacitancia. Para esto necesita tener a mano un generador de funciones o generador de señal. Si el lector no tiene este circuito, en la figura 10 nos da un simple que se puede implementar con 1 555.
El procedimiento se basa en la constante de tiempo de un circuito RC donde la R es conocida y la C es el capacitor en prueba.
A esto se debe montar el circuito mostrado en la figura 11.
La frecuencia de 1 kHz o menos, fue seleccionada para la medición de la capacitancia entre 10 nF y µF 0,5. Para valores inferiores, aumentar la frecuencia del generador de señal. La amplitud de la señal es del orden de 10 V pico.
Procedimiento
a) Ponga el generador a una frecuencia de 1 kHz y con un ciclo activo del 50% entre 5 y 10 V.
b) Entrada el osciloscopio de canal V (vertical) debe ser AC (corriente alterna) por lo que cualquier componente continua de la señal es bloqueada. La exploración debe ser en eje H.
c) Ajusta la ganancia (amplitud) del canal V hasta que es obtenido de la imagen se muestra en la figura 11.
Interpretación
Cuando la tensión sube, la señal rectangular, carga el capacitor bajo prueba a través del resistor. Sin embargo, dependiendo de su valor, antes de que ocurra la carga completa, la señal de marcha atrás. Cuando esto ocurre, las descargas del capacitor (suponiendo que el osciloscopio tiene una resistencia de entrada suficientemente grande no a interferir en el proceso).
Por lo tanto, como la señal rectangular es rápida, el valor que alcanza la tensión del capacitor dependerá de su valor. En otras palabras, la amplitud de la señal triangular que aparece depende del valor del capacitor.
Podemos calcular el valor del capacitor tiene una capacitancia conocida como referencia, como se muestra en la figura 12.
Si la forma de onda obtenida fuera de la figura 13 es porque la frecuencia es muy baja en relación con el valor del capacitor medido. En este caso, la frecuencia debe aumentarse hasta una forma de onda triangular con menor amplitud de la señal de entrada.
Con el osciloscopio y el trazador de curvas la prueba también es simple. Como hemos mostrado en el anexo en el que se describe la instalación de ese circuito, para probar un capacitor, la imagen obtenida en la prueba de un capacitor es una elipse. Un capacitor en cortocircuito o abierto también puede detectar con este examen. Para capacitores de menos de 1 nF es conveniente utilizar un generador con una frecuencia más alta en lugar del transformador.
6) Puentes
Para la medición de capacitancias, o prueba simple de capacitores, hay varios puentes, muchos de los cuales pueden ser implementados fácilmente si el lector tiene un indicador del equilibrio (un transductor piezoeléctrico, por ejemplo) y un generador de funciones o incluso un solo oscilador de audio.
En la figura 14, tenemos un puente simple para la medición de capacitancias de 1 nF a µF 1 mediante un oscilador de audio y un transductor piezoeléctrico como indicador nulo.
Cuando la reactancia capacitiva (Xc) del condensador bajo prueba es igual a la resistencia ajustada en P1, desaparece el sonido del transductor.
Sabiendo la resistencia ajustada en P1 (puede ser calibrada para ello), es fácil calcular la capacitancia del capacitor bajo prueba por la siguiente fórmula:
XC = 1 / (2 x π x f x C).
Donde:
XC es la reactancia capacitiva en ohmios (en este caso la resistencia ajustada de P1)
π = 3.14
f es la frecuencia utilizada en el ensayo (Hz)
C es la capacitancia (F)
Para los capacitores pequeños debe utilizadas frecuencias más altas.
La siguiente tabla da una idea de los valores de frecuencia que puede ser utilizado en pruebas de condensadores comunes:
Otras pruebas
Hay otras pruebas importantes que se pueden realizar en los capacitores como, por ejemplo, la verificación de su impedancia control, entrando en juego la resistencia de, así como su impedancia.
Este tipo de evidencia es especialmente importante cuando los capacitores se utilizan en circuitos de alta frecuencia.
Conclusión
Lo que hemos visto son sólo unas posibles pruebas para los capacitores. Como esto el lector encontrará en la serie de libros Como Testar Componentes en sus 4 volúmenes, con el primer volumen ya está disponible en formato digital (en portugués hasta ahora).