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Isolationswiderstand von C's prüfen, eine vergessene Methode

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Wolfgang Holtmann
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30.Nov.04 12:49

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Der größte Widerstandswert der mit den herkömmlichen Geräten gemessen werden kann, liegt bei 20 bis höchstens 200 MegaOhm. Ich denke, dass für Koppelkondensatoren in Röhrenstufen, dieser Wert noch zu niedrig ist !

Nun habe ich vor drei Jahren vor demselben Problem gestanden und eine äußerst simple Methode im "Nederlands Forum over Oude Radio's" beschrieben die dort unter "Project Nr.17" publiziert wurde. Isolationswidertände von 1 GigaOhm sind noch feststellbar. Eigentlich ist diese "Idee" so alt wie das Radio selbst. 

Hinweis für die 'alten Hasen': den folgenden Abschnitt bitte überspringen!

Wir wissen alle, ein einmal aufgeladener Kondensator hält seine Ladung -nach Trennung von der Spannungsquelle- für eine gewisse Zeit fest. Wird nach einiger Zeit die gleiche Spannung wie zuvor angelegt, dann zeigt ein empfindliches µA-Meter bei einem (idealen) Kondensator mit unendlich hohem Isolationswiderstand, keinen erneuten Ladestrom an. Logisch, es besteht ja kein Potentialunterschied. In der Praxis jedoch, entlädt sich jeder Kondensator mehr oder weniger schnell. Das ist wiederum abhängig vom Isolationswiderstand! Daher kann man eine GUT-SCHLECHT Aussage (mehr nicht) machen, ob (und wie stark) nach z.B. 10 Sekunden ein erneuter Ladestrom nötig war.
Einfacher geht's nicht.



Ich komme nochmal auf das "Project Nr.17" zurück. Es war als Erweiterung für die R-C Messbrücke GM4144 von Philips gedacht. Es wird eine zusätzliche negative Prüfspannung von etwa 55 Volt gewonnen. Das hat zwei Gründe. Zum Ersten, keine gefährlich hohe Spannung und zweitens, auch C's mit nur 63 Volt Spannungsfestigkeit können getestet werden. Allerdings werden Isolationsfehler, welche nur bei höheren Spannungen erscheinen, nicht erkannt!




Prüfablauf :
-- Schalter links oben auf CAL
-- Poti (Rp) links unten auf max.
-- Schalter rechts auf EXT
-- Den zu testenden Kondensator an die Buchsen Cr

Der Ladestrom erzeugt am Rp einen Spannungsabfall der vom Magischen Auge angezeigt wird. Mit dem Taster T lässt sich der Aufladevorgang bei hohen Kapazitätswerten beschleunigen! Wird nach z.B. 10 Sekunden der Kondensator erneut angeschlossen, wird für einen kurzen(!) Moment der Ausgleichsladestrom als eine mehr oder weniger große Bewegung der Leuchtsegmente der EM4 sichtbar gemacht. Hieran erkennt man nach etwas Übung, ob als Koppel-C brauchbar, oder nicht.
Ein dankbares Prüfobjekt dafür sind die DUROLIT Typen von WIMA. Alle bisher von mir getesteten Exemplare haben einen Isolationswiderstand von ca. 500 bis 1000 MOhm (kontrolliert bei 100V mit dem SIEMENS Isolationsmesser M05025-A113-A1).

P.S. vom 5.12.04
Der vorher eingezeichnete Kondensator C2 wurde entfernt, weil bei diesem Gerät ein Unterbrechungstaster fehlt.  

   

This article was edited 05.Dec.04 23:18 by Wolfgang Holtmann .

Wolfgang Holtmann
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06.Dec.04 00:17

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Dieses Wochenende habe ich mal versucht, das Optimale aus der Schaltung  (publiziert in der Radio-Praktiker-Bücherei Nr.88, 50er Jahre) herauszuholen.

Hier oben ist das Prinzip dargestellt, wobei bei zu erkennen ist, dass da mit wenig Mehraufwand noch deutlich bessere Ergebnisse zu erzielen sind. Hans-Dieter Haase hat auf die Möglichkeit der Verwendung der gängigen Anzeigeröhre EM84 in einem anderen Thread hingewiesen: http://www.radiomuseum.org/dsp_forum_post.cfm?thread_id=37158 (Nicht für jedermann einsehbar)

Im untenstehenden Schaltbild sind die von mir durchgeführten Erweiterungen zu sehen.



Im Original wurde vorgeschlagen, die Prüfspannung an der (oder den) Trioden-Anode(n) zu beziehen. Das ist ungünstig, weil diese 'Spannungsgegenkopplung' eine Verschlechterung der Anzeigeempfindlichkeit zur Folge hat. Das wurde geändert und zusätzlich die Möglichkeit der Testspannungswahl mit einem Spannungsteiler geschaffen. Es gibt in vielen Radiogeräten auch Kondensatoren mit nur 125 Volt Spannungsfestigkeit!
Durch die Erhöhung des Gitterableitwiderstandes auf den zehnfachen Wert, habe ich einen weiteren Empfindlichkeitszuwachs erzielen können. Die Gefahr einer Brummeinstreuung wird mit dem Parallel C1 unterdrückt.
Neu sind auch die beiden Taster T1 und T2. Es ergeben sich bei  hohen Kapazitätswerten recht lange Aufladezeiten, die durch Drücken von T1 verkürzt werden.
T2 wird betätigt, um den einmal aufgeladenen Kondensator von der Testspannung abzutrennen, um die bereits beschriebene Selbstentladung einzuleiten. Natürlich müssen die Prüfbuchsen den hohen Isolationsansprüchen genügen.

Auf eine besonders gute Qualität des C2 ist zu achten! Nun fragt man sich, wofür ist dieser Kondenstor überhaupt nötig?
Würde dieser nämlich fehlen, wird bei zu kleiner Kapazität (< 1000 pF) des zu testenden Kondensators, ein erneuter Wiederaufladestromstoß zu schwach ausfallen um noch deutlich angezeigt zu werden.
Man kann sogar andere Bauteile auf ihren Isolationswiderstand prüfen. Ich denke dabei an Trafowicklungen untereinander oder zum Kern. Aber auch das Sperrverhalten von Siliziumdioden (bei den gegeben Testspannungen!) ist grob einschätzbar, was mit einem normalen Ohmmeter unmöglich ist. Ein weiteres Beispiel: In der Vergangenheit konnte ich verborgene Isolationsmängel bei alten Bakelit-Röhrenfassungen auf diese Art feststellen. Für den Tester ist es so, als hätte C2 einen schlechteren Isolationswiderstand bekommen!   

Die praktische Anwendung
Mit dem 10 kOhm-Poti wird ohne Prüfobjekt eine Gittervorspannung eingestellt, die die Leuchtbalken etwa halb geschlossen zeigt. Am besten macht man sich dort einen kleinen Merkstrich, der den Wert "unendlich" darstellt. Nun wird der zu prüfende Kondensator angeschlossen. Eventuell T1 zu Aufladebeschleunigung kurz drücken. Ein etwaiger, mangelhafter Isolationswiderstand lässt die Gitterspannung in pos. Richtung ansteigen, was zu einer Verkleinerung der beiden Balken führt. Verschwinden diese jedoch gänzlich, ist der Kondensator unbrauchbar! Die höchste Testspannung (200 Volt), ergibt auch die höchste Anzeigeempfindlichkeit. Ein Widerstand von 500 MOhm verursacht dann einen Leuchtbalkenrückgang von ca. 4mm. Will man auch niedrigere Werte ermitteln, dreht man den Katodenwiderstand auf 10 kOhm. Die jetzt größere Gittervorspannung verlagert die Anzeige in den weniger empfindlichen Bereich. Noch unempfindlicher wird die Anordnung, wenn die kleinste Testspannung (50 Volt) gewählt wird.

Widerstandswerte im GigaOhm-Bereich können nicht direkt angezeigt werden. Hier machen wir von der im ersten Posting ausführlich beschriebenen "Selbstentladungs-Methode" Gebrauch. Taster 2 ist dafür vorgesehen.

Kommentare, Erfahrungen, Verbesserungsvorschläge sind willkommen!      

Paul Heussner
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06.Dec.04 00:28

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Hallo Wolfgang,

diese Sache ist hochinteressant und wird sicherlich nach abgeschlossener Diskussion in diesem Forum von mir aufgebaut werden. Allerdings drängt sich mir unwillkürlich die Frage auf, ob diese Schaltung mit einer EM800 nicht noch besser funktionieren würde. Hast Du dahingehend Versuche unternommen?

Gruß, Paul
Wolfgang Holtmann
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06.Dec.04 10:40

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Hallo Paul

Ich konnte keine Versuche mit der EM800 unternehmen, ich besitze diesen Typ nicht.
Wohl habe ich mir die Daten in Jogis Röhrenbude (mit Fotos und Animation) angeschaut.

Es handelt sich um eine Anzeigeröhre mit einem langen Leuchtbalken. Eventuell lässt sich sogar eine grobe Einteilung der Widerstandswerte mit Filzstift anbringen.

Lieber Paul, vielen Dank für die Anregung. Wer das mal ausprobiert hat, möge sich bitte melden. Interessant wäre auch ein Empfindlichkeitsvergleich mit der EM84. Die Sockelanschlüsse sind ja identisch! 

P.S.
Wer hier nicht antworten kann, bitte eine E-Mail (siehe unten) an mich. Dann kann ich das hier bekannt machen. 

This article was edited 06.Dec.04 11:11 by Wolfgang Holtmann .

Dietmar Rudolph
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06.Dec.04 16:49

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Reply  |  You aren't logged in. (Guest)   5 Leckwiderstände von Koppelkondensatoren und die Auswirkung auf die Arbeitspunkte der Lautsprecherröhren

Die Messung der Gitterspannung macht man zweckmäßiger weise mittels eines Digitalmultimeters. Dieses sollte einen Eingangswiderstand von 10 MOhm haben. Für den Gitterableitwiderstand, dem das Multimeter parallel liegt, bedeutet das praktisch Leerlauf. Man mißt also ziemlich genau das, was auch als Spannung am Gitter der betreffenden Röhre entstehen würde. Ist nun aber 0,5 - 1 Volt ein kritischer Wert? Um diese Frage zu beantworten vergleicht man den nominellen Anodenstrom IA (Datenbuch) mit der Erhöhung des Stromes DI durch die Veränderung der Gitterspannung z.B. um 1 Volt. Diesen Wert hat man aber gerade in der Steilheit der Röhre S = "xx" mA/Volt . Folgende Tabelle gibt Beispiele für die hierdurch am meisten gefährdeten Röhren, nämlich der Endröhren.

 

Röhre

AD 1

RE 134

RES 164d

RES 964/AL 1

RENS 1374d

AL 4

DI/IA

6/60

1,2/5

1,3/12

2,8/36

2,5/24

9/36

Prozentualer  Wert

10%

24%

11%

7,7%

10,4%

25%

Die berechneten Werte stellen zwar den "worst Case" dar, weil der Kathodenwiderstand eine Gegenkopplung bewirkt, die den Stromanstieg mildert. Bei "halbautomatischer" Vorspannungserzeugung jedoch ist diese Verminderung weniger stark. Muss man sich also darum kümmern? Abgesehen von Verzerrungen die im Lautsprecher zu hören sind, werden die heute sehr teueren Endröhren doch ziemlich stark überlastet, was deren Lebensdauer entsprechend reduziert. Es lohnt sich also schon, auf scheinbar so kleine Spannungsverschiebungen am Gitter zu achten und lecke Kondensatoren zu ersetzen.

Welchen Wert hat der Leckwiderstand in solchen Fällen?

Es soll noch ein Anhaltspunkt dafür geben werden, welche Größe des Leckwiderstandes zu 1 Volt Spannungserhöhung am Gitterwiderstand von 1 MOhm führt. Wenn von einer positiven Spannung von 250 Volt am anderen Ende des lecken Kos ausgegangen wird, muß nur das entsprechende Spannungsteilerverhältnis berechnet werden. In grober, aber ausreichender Näherung ergibt sich hiermit, daß der Leckwiderstand einen Wert von 250 MOhm (!) nicht unterschreiten darf. Klar, daß man einen solchen Wert nicht mit einem "normalen" Ohmmeter bestimmen kann.

Nicht jeder neue Kondensator ist geeignet

Wenn jetzt zur Tat geschritten wird um bei einem Gerät, das man spielbereit machen will, die Koppelkondensatoren auszutauschen, sollte man noch bedenken, dass nicht alle ungebrauchten Kos geeignet sind. Es gibt durchaus "neue" Koppelkondensatoren, die nur ca. 100 MOhm Leckwiderstand haben, obwohl diese für z.B. 630V Spannung spezifiziert sind. Zur Überprüfung, ob man einen solchen Kandidaten hat, ist er z.B. einseitig an einen Kontakt mit 250V zu legen und die Spannung des anderen Anschlussses gegen Masse zu messen. Die angezeigte Spannung muß dabei rasch abnehmen (Aufladevorgang) und schließlich bei einem Wert kleiner 1V ankommen. Hierbei ist ein Digitalvoltmeter mit 10 MOhm Eingangswiderstand für die Messung unterstellt. An einem Gitterwiderstand von 1 MOhm würde sich also 0,1V Spannung ergeben, was dann auf Änderungen des Anodenstromes führt, die obige Zahlen als Promille-Werte ergibt. Das sind dann wohl tolerierbare Werte.

 

Wolfgang Holtmann
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07.Dec.04 15:52

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Bisher schwamm ich mit meinen Bastelvorschlägen zur Isolationwiderstandsmessung auf der Welle der Nostalgie. Kommt wohl von den alten Radios um mich herum. Herr Rudolph jedoch, brachte uns mit seinem anschaulichen Beitrag wieder auf den Boden der Realität, in die Gegenwart zurück. Diesen Faden erlaube ich mir weiter zu spinnen.
 

Man kann sicherlich davon ausgehen, dass heutzutage (fast) jeder ein digitales Multimeter besitzt. Kostet nicht viel, ist ziemlich genau und hat in allen Gleichspannungsbereichen einen inneren Widerstand von 10 MOhm. Das ist die Grundlage für den folgenden praktischen Vorschlag zur Widerstandsmessung oberhalb von 20 MOhm. Diesesmal mit Betonung auf 'Messung'.

In der gezeigten Schaltung wird von einer Gleichspannungsquelle von genau 200 Volt ausgegangen. Das bedeutet, bei Kondensatoren mit niedrigerer Spannungsfestigkeit muss die Testspannung entsprechend angepasst werden.
Die einfachen Zusammenhänge der Spannungsteilung habe ich in den bekannten Formeln aufgeschrieben. Weiter unten findet man die Arbeitsformeln unter den angegebenen Voraussetzungen. Das Testobjekt wird bei Rx angeschlossen und ist ein unbekannter Widerstand, z.B. der Isolationswiderstand eines Kondensators. Hilfreich ist die Taste T, welche den Aufladevorgang beschleunigt.

Ein paar Messwerte:

        Rx                   U2
       100 M               18  V
     1000 M              1,98 V
     5000 M              0,40 VDer nächste Schritt wäre ein kleiner Inverter, der aus einer Batterie eine stabilisierte Test(hoch)spannung erzeugt. Es werden ja nur Ströme im µA-Bereich verlangt.
Das hat aber Herr Heigl auf seiner Homepage mit seinem ISOTEST 6 bereits verwirklicht!
Siehe Thread: Kondensatoren prüfen

Damit hat sich der Kreis wieder geschlossen!

This article was edited 30.Nov.19 13:51 by Bernhard Nagel .

Wolfgang Holtmann
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12.Dec.04 11:12

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Hallo Paul.

Deine Idee, die EM800 mit dem langen Leuchtbalken zu benutzen, war ein voller Erfolg.
Gestern konnte ich eine neuwertige erstehen und noch am gleichen Abend wurde das ausprobiert.



Wie man sieht, die Anzeigeempfindlichkeit ist etwas mehr als doppelt so hoch. Die Schaltung musste geringfügig angepasst werden. Auffallend ist der zusätzliche Widerstand zum Leuchtschirm. Ohne diese Maßnahme leuchtet dieser viel zu grell!! Das tut fast schon weh. Wer jedoch ein schon mehr oder weniger verbrauchtes Exemplar besitzt, kann diesen Widerstand weglassen.

Vielen Dank Paul!

Dietmar Rudolph
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12.Dec.04 14:42

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Reply  |  You aren't logged in. (Guest)   8 Zunächst herzlichen Glückwunsch an Herrn Holtmann für die erfolgreiche und promte Umsetzung einer Messapparatur mit einer EM800.

Gestatten Sie mir trotzdem für die weniger Radio-"Aktiven" unter den Sammlern einen Tipp zu geben zur Klärung der Frage, ob denn nun ein Koppel-C (speziell zwischen NF-Vorröhre und Endröhre) ersetzt werden muss. 

1. Messmöglichkeit (Endröhre mit eigenem Katodenwiderstand)
Spannung zwischen Gitterklemme (der Endröhre) und Masse sollte nicht grösser als ca. + 100 mV werden. Endröhre muß dafür nicht herausgenommen werden. Empfehlenswert ist es allerdings, die Vorröhre heraus zu nehmen, weil damit (zur Messung) die volle Anodenspannung am C anliegt. Messung mit digitalen Voltmeter (10 MOhm Innenwiderstand).

2. Bei einem "neu erworbenen" Gerät empfiehlt es sich, alle Röhren (bis auf die Gleichrichterröhre) heraus zu nehmen. Dann über eine Glühlampe als Vorwiderstand an das Netz zu schalten und die Spannung an der Gitterklemme der Endröhre zu messen. Auch hierbei sollte keine positive Spannung zu messen sein.

3. Bei einem Gerät mit halbautomatischer Erzeugung der Gitterspannung ist es günstiger, den Koppel-C am Gitteranschluß der Endröhre für die Messung abzulöten. Gemessen wird dann mit einem digitalen Voltmeter (10 MOhm Innenwiderstand) gegen Masse. Bei einem  C wie unter 1. wären jetzt ca + 1V messbar.

4. Zur Messung eines "neuen" Kondensators wird eine Spannung in der Größe benötigt, wie sie im Gerät vorkommt. Diese kann man an einer geeigneten Stelle im Gerät abgreifen. Aber Vorsicht! Man fertigt sich hierfür eine Strippe aus flexiblem Draht mit je einer kleinen isolierten Klemmspitze (gibt es z.B. bei Conrad) an den Enden an. Damit die Sache ungefährlich wird, wird der Draht in der Mitte unterbrochen und ein Widerstand von 1 MOhm (bis 2,2 MOhm) dazwischen gelötet. Es genügt ein Widerstand mit 1/4 Watt. Diesen Widerstand anschließend mit Schrumpfschlauch (ausreichender Länge) isolieren. Nun kann mit dem digitalen Voltmeter gemessen und dann entschieden werden, ob der Kondensator als Koppel-C geeignet ist. Da das Koppel-C sowieso größenordnungsmäßig mehr als 300 MOhm Isolationswiderstand haben muß, kommt es auf den kleinen Meß-Fehler durch den 1 MOhm Widerstand nicht an.




 

 
Ernst Erb
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30.Nov.19 18:49

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Da eine Editierung nötig war, die ich annehmen musste, stiess ich auf diesen interessanten Beitrag und möchte ihn mit diesen Zeilen wieder mal in der Liste der letzten Beiträge "nach oben" bringen.

Nachtrag: Da man jetzt auch die Aufruf-Anzahl lesen kann, ist erkennbar, dass er nicht einfach "verschwunden" sondern in reger Benutzung war.

This article was edited 30.Nov.19 18:53 by Ernst Erb .

  
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