Goed- fouttester voor koppelcondensatoren

door: Bob Schut

Er verschenen in het RHT, vrij kort na elkaar, twee artikelen met als thema het lekken van koppelcondensatoren. Desondanks zou ik voor diegenen die, zoals ik, te kampen hebben met plaatsproblemen op de werktafel en die in een toestel met onbekende voorgeschiedenis eerst o.a. de koppelcondensatoren willen testen vóór het inschakelen, een lans willen breken voor de, naar mij toeschijnt ietwat onderschatte testmethode “met het neonlampje “. Waarmee ik geenszins wil afdoen aan de kwaliteiten en mogelijkheden van het meetapparaat van de heer Steenman (RHT 3/2002) of aan de slimme praktijkmethode van de heer Brey (RHT 1/2003), die beide van nut kunnen zijn.De genoemde methode die ik zelf tientallen jaren geleden vond, vermoedelijk in Radio Bulletin, en sindsdien tot tevredenheid gebruik, is door zijn sublieme eenvoud en betrouwbaarheid bijzonder geschikt als “goed / fout” tester, in gevallen waar het niet om precieze weerstandswaarden gaat maar om het beslissen of een condensator bruikbaar is of vervangen moet worden. Hoewel velen van de lezers de schakeling kennen, wil ik er toch nog even op ingaan aan de hand van figuur 1, waarin links het schakelschema en rechts een grafische voorstelling van het testproces is weergegeven, namelijk het spanningsverloop met de tijd.

Figuur 1

De te testen condensator CT met inwendige lekweerstand RL wordt in serie gezet met een indicatorschakeling die bestaat uit meetcondensator CM en parallel daaraan een neonlampje N. CM moet van goede kwaliteit zijn, met moderne kunststofisolatie. Aangesloten op een gelijkspanning van ongeveer 250V wordt CM opgeladen door de lekstroom die CT doorlaat. Hoe kleiner de lekstroom (hoe beter de condensator), hoe langzamer het laden. Bij het bereiken van omstreeks 80V tussen de elektroden van het neonlampje is de veldsterkte hier hoog genoeg om het neongas te ioniseren en geleidend te maken. CM wordt nu snel ontladen, waarbij het bekende oranje licht wordt uitgestraald. Bij daling van de spanning tot ongeveer 60V is de veldsterkte zover afgenomen dat het ionisatieverschijnsel stopt en daarmee het verder ontladen van CM.

Nu kan een nieuwe laad- en ontlaadcyclus beginnen en er ontstaat een zaagtandoscillatie met een periodeduur die afhankelijk is van RL, de lekweerstand van CT. Bij eenvoedingsspanning van ca, 250V varieert de spanning op CT tussen ca. 170 en ca. 190V, dat is het bereik dat we ook in bedrijf als koppelcondensator kunnen verwachten. De variatie van de spanning heeft tot gevolg dat de laadstroom naar CM niet constant is. De laadlijnen die in de grafiek gemakshalve recht getekend zijn, zijn in werkelijkheid iets gekromd.
De laatste aangegeven spanningswaarden gelden overigens alleen bij redelijk lekarme condensatoren. Lekt de condensator sterk en flikkert het neonlampje of brandt continu, dan zakt de voedingsspanning in elkaar. Dit type oscillatie wordt wel “relaxatie”-oscillatie genoemd. De stam “relax–” duidt op het “ontspannen” van de lading van de meetcondensator. Het principe werd o.a. wel gebruikt voor eenvoudige tijdbasisschakelingen in (laagfrequent) oscilloscopen.

In het schema zijn de waarden van de componenten zó gekozen, dat bij een waarde van RL van omstreeks 100 MΩ het neonlampje ongeveer één keer per seconde opflitst. Aangezien de optredende stromen in de schakeling zo laag zijn (luttele microampères, zie hiervoor de uiteenzettingen van de heer Steenman in zijn b.g. artikel) kan de voeding een zeer hoge inwendige weerstand hebben, en het is mogelijk de voeding op veilige wijze, via hoge weerstanden (510 kΩ in elke leiding) direct van het lichtnet te betrekken. De piekstroom naar aarde kan niet hoger zijn dan ca. 0,6 mA, dat is geheel ongevaarlijk en veel minder dan nodig is om een aardstroomrelais te laten werken.

Ik monteerde de schakeling op een stukje pertinax in het plastic huis van een netadapter (figuur 2) waarvan de transformator was doorgebrand. De meetsnoeren met krokodilklemmen (figuur 3) moeten lang genoeg zijn om alle punten in een chassis op de werktafel makkelijk te bereiken. Bij mij zit de tester vrijwel continu in een stopcontact tegenover mijn werkplek, klaar voor gebruik. Voor het testen van een condensator die nog in de schakeling zit, hoeft maar één kant losgesoldeerd of -geknipt te worden. Na aansluiting bestaat het testen uit het uittellen van de tijd tussen twee flitsen van het neonlampje. Telt men bv. vlot: “21 – 22 – 23 – 24.”; dan is de weerstand omstreeks 400 MΩ en de condensator geschikt om in de meeste gevallen als koppelcondensator te dienen.

Zolang de te onderzoeken condensator nog met de schakeling van de ontvanger verbonden is, mag de laatste niet op een of andere manier met aarde verbonden zijn tijdens het testen, daar de galvanische verbinding van de tester met het lichtnet tot onbetrouwbare uitkomsten kan leiden. Dus netsteker van de ontvanger niet in het stopcontact en geen geleidende ondersteuning van het chassis. Bij het testen van condensatoren groter dan ca. 0,1 microfarad speelt in het begin de stroom die nodig is om deze condensator op te laden een merkbare rol. De test begint dan met korter of langer aanhoudend flikkeren van het lampje, tot een evenwichtstoestand bereikt is en de lekweerstand overweegt. Of het flikkeren gaat door als de condensator slecht is.
Noot redactie: Om veiligheidsredenen is het noodzakelijk de genoemde “goed- en fouttester” niet rechtstreeks op de netspanning aan te sluiten, maar via een scheidingstransformator.
Zie hieronder.

NASCHRIFT GOED- EN FOUTTESTER VOOR KOPPELCONDENSATOREN IN RHT 2/2003
Ter verduidelijking van de noot van de redactie: De redactie stelt dat de genoemde tester die rechtstreeks uit het lichtnet wordt gevoed, via een scheidingstransformator moet worden aangesloten. Dit is noodzakelijk omdat het beschreven circuit niet aan de wettelijk vereiste elektrische veiligheidsvoorschriften voldoet. Hoewel zelfbouw niet aan een veiligheidsnorm hoeft te voldoen, mag het apparaat nooit en te nimmer onveilig worden ongeacht het (bedoelde) gebruik. Bij normaal gebruik zal het functioneren, maar wat als er een foutsituatie optreedt?

Het kan onveilig worden als R1 en R2 geen speciale pulsvaste veiligheidweerstanden zijn die geen energierijke pulsen kunnen weerstaan. Stel “Er treedt één enkele fout op” wat dan? Als we de krokodilklem aan de anodezijde van CT aanraken zit er tussen lichtnet een diode en een weerstand in serie. De weerstand R2 kan defect raken en hierdoor is er een gevaarlijk pad ontstaan naar het lichtnet toe. De diode wordt hierbij veiligheidstechnisch als kortsluiting beschouwd. Halfgeleiders kunnen nu eenmaal doorslaan en laagohmig worden na een energiestoot (surge).
De Europese lichtnetstekker is niet gepolariseerd, dit houdt in dat afhankelijk van de stekkerpositie de 230 volt op elke pool aanwezig kan zijn. Een gelijksoortig verhaal kan voor de andere tak met R1 worden beschouwd.
Om aan de vereiste veiligheidvoorschriften te voldoen eist men dat R1 en R2 opgedeeld wordt in twee weerstanden elk. Dit om de enkele foutsituatie teniet te doen. We hebben dus 4 weerstanden nodig van circa 250 kΩ ieder. De genoemde lekstroom van 0,6 mA rms is aanrakingsveilig.

Het netingangsgedeelte dient voorts naar de veilige kant toe gezien een kruipweg en luchtweg van minimaal 6 mm (klasse II apparaat: zonder randaarde) te hebben. De krokodilbedrading moet minstens van “lichtnetkwaliteit” zijn omdat ze zich in het lichtnet gedeelte bevindt (zie foto). Verder moet het een degelijk kastje zijn om aanraking van het netgedeelte te voorkomen. De hier gekozen netadapter is hiervoor zeer geschikt. Met inachtneming van de bovenstaande veiligheidsvoorschriften is de schakeling wel wettelijk veilig geworden.