コンデンサの容量を測定!LCRメータを使ってみた

コンデンサ

コンデンサの容量を簡易的なLCRメータで測定してみました。

容量だけでなく、抵抗(ESR)、損失(Vloss)の成分まで確認しています。

LCRメータの使い方から測定方法まで紹介します。

 

スポンサーリンク

コンデンサの容量を測定!LCRメータを使ってみた

コンデンサの容量を測定してみました。簡易的なLCRメータで確認できます。

容量だけでなく、抵抗(ESR)、損失(Vloss)の成分まで確認可能です。

 

アルミ電解コンデンサとセラミックコンデンサの2種類を試してみました。

数10uF~数百uFの電解コンデンサは問題なく測定出来ました。

 

サンプル数n=10の測定結果含めて含めて説明していきます。

また動画でも測定の様子をしています。是非一緒にご覧ください。

 

コンデンサ容量の測り方

手軽にコンデンサ容量を測定したい場合はテスターが簡単です。

コンデンサ容量を測定できるテスターは市販でも売られていますが、種類が限られます。

筆者のテスターにもコンデンサ容量測定の機能はありませんでした。

 

テスターの抵抗でコンデンサ測定しても…

テスターの「抵抗」でコンデンサを測定しても、基本的には無限大になるだけです。

この方法ではコンデンサを測定できていません。

 

下記記事で抵抗値が無限大になる仕組みを紹介しています。(リンク先はこちら)

コンデンサの抵抗値をテスターで測定してみた

コンデンサの抵抗値をテスターで測定してみた
コンデンサをテスターの抵抗で測定してみました。 電解コンデンサとセラミックコンデンサの2種類でテストしています。 コンデンサの抵抗値の測定結果が無限大となる理由まで確認してみました。

 

LCRメータを購入してみる

今回は折角なのでテスターではなく、簡易的なLCRメータを購入してみました。

LCRメータではコンデンサ容量以外にも抵抗・インダクタ成分など、色々な特性が分かります。

 

本格的なLCRメータは高価すぎて個人では難しいですが、簡易的なものは購入可能です。

充電用のUSBケーブル、測定用のプローブ、測定サンプルまで付いてきました。

 

コンデンサ容量だけなく、抵抗(Ω)、ダイオードの順方向電圧(Vf)なども測定可能です。

多くの電子部品のスペックを確認することが可能です。

 

別記事となりますが、ツェナーダイオードのツェナー電圧(VZ)も測定しています。

ツェナーダイオードを破壊!ショートとオープンの故障させてみた

ツェナーダイオードを破壊!ショートとオープンの故障させてみた
ツェナーダイオードを色々なパターンで破壊してみました。 順方向・逆方向の両方のパターンで電圧をかけてテストしています。 ショート(短絡)とオープン(開放)の両方の故障を確認しています。

 

またリレーのコイル抵抗・インダクタンス成分も測定した記事もあります。

リレーの逆起電力の保護にダイオードを使ってみた

リレーの逆起電力の保護にダイオードを使ってみた
リレーの逆起電力の対策にダイオードを使ってみました。 実際にリレーの逆起電力の電圧波形まで確認しています。 逆起電力の保護回路として、ダイオードの使い方を紹介します。

 

コンデンサ容量を測定できるテスター

またLCRメータ以外にも、実際にコンデンサを測定できるテスターは下記などがあります。

 

下記記事で紹介している筆者所有のテスターと同様なカードタイプです。

HIOKI(日置電機) 3244-60 デジタルマルチメーターの使い方

テスターでコンデンサ容量を測定を考えている方は、購入前に機能確認をお願いします。

 

電解コンデンサの容量を測定

今回購入したLCRメータの測定は簡単です。コンデンサをソケットに挿入するだけです。

後はStartを押すだけで、自動的にコンデンサの極性含めて確認してくれます。

冒頭でも紹介しましたが、動画でも紹介していますので是非一緒にご覧ください。

 

測定するコンデンサに関しては、電子工作の部品セットに入っているものを使用しました。

どういった基準で選別されているのかは不明のため、あくまで参考扱いとしてください。

(そもそもLCRメータも簡易的なもので、校正も何もしていない状況です)

 

電解コンデンサ容量10uF

電解コンデンサの10uF(耐圧50V)をサンプル数n=10で測定してみました。

 

下記(平均値の)結果となり、どのコンデンサも10uFを下回ることはありませんでした。

  • コンデンサ容量…11.04uF
  • 抵抗成分(等価直列抵抗)_ESR…2.8Ω
  • 損失_Vloss…1.4%

 

実際にn=10の測定データは下記です。

コンデンサ容量(uF) 抵抗成分_ESR(Ω) 損失_Vloss(%)
1 10.01 1.6 0.9
2 11.18 2.9 2.0
3 11.19 2.9 0.9
4 11.04 3.0 1.5
5 10.86 3.4 1.5
6 11.59 2.7 1.2
7 10.22 2.6 1.4
8 11.35 3.0 1.2
9 11.73 2.9 1.5
10 11.20 2.8 1.5
平均値 11.04 2.8 1.4
(不偏)標準偏差 0.549 0.47 0.33

 

簡単に結果の妥当性として、LTSPICEで同じ容量帯・耐圧のESRを確認しました。

種類・型番で変わりますが、大体数Ω程度でした。

今回のESRの測定結果も2.8Ωでしたので大きくは間違っていなさそうです。

 

電解コンデンサ容量470uF

電解コンデンサの470uF(耐圧16V)をサンプル数n=10で測定してみました。

 

下記(平均値の)結果となり、どのコンデンサも470uFを下回ることはありませんでした。

  • コンデンサ容量…499.6uF
  • 抵抗成分(等価直列抵抗)_ESR…0.34Ω
  • 損失_Vloss…2.2%

 

実際にn=10の測定データは下記です。

コンデンサ容量(uF) 抵抗成分_ESR(Ω) 損失_Vloss(%)
1 497.1 0.29 2.0
2 498.3 0.33 2.5
3 498.3 0.32 2.5
4 503.8 0.38 2.0
5 510.8 0.34 2.3
6 503.8 0.35 2.3
7 484.8 0.35 2.2
8 492.2 0.32 2.0
9 505.5 0.33 2.0
10 501.1 0.34 2.3
平均値 499.6 0.34 2.2
(不偏)標準偏差 7.312 0.024 0.20

 

簡単に結果の妥当性として、LTSPICEで同じ容量帯・耐圧のESRを確認しました。

種類・型番で変わりますが、大体0.数Ω程度でした。

今回のESRの測定結果も0.34Ωでしたので大きくは間違っていなさそうです。

 

セラミックコンデンサの容量を測定

数pF~数百nFのセラミックコンデンサに関しては上手く?測定出来ませんでした。

0.1uF(104)をn=10で測定してみたのですが、どれも0.1uF以下の結果でした。

 

DCバイアスの影響が効いているのかもしれません。

(DCバイアス…直流DCを印加すると容量が減る現象。特にセラコンは影響します。)

下記(平均値の)結果となり、0.1uFの約半分の容量になりました。

  • コンデンサ容量…0.050uF
  • 損失_Vloss…0.6%

 

実際にn=10の測定データは下記です。

セラミックコンデンサでは簡易的なLCRメータのESRは表示されませんでした。

コンデンサ容量(uF) 損失_Vloss(%)
1 0.059 0.6
2 0.049 0.6
3 0.050 0.6
4 0.047 0.9
5 0.049 0.6
6 0.048 0.5
7 0.054 0.7
8 0.047 0.6
9 0.050 0.6
10 0.047 0.5
平均値 0.050 0.6
(不偏)標準偏差 0.004 0.11

 

容量が極めて小さいと測定できず

あと試験的に10pFという極めて小さい容量も測定してみました。

uFと比べると6桁程小さい容量です。(※uF…10^( -6) > nF…10^(-9)  > pF…10^(-12))

こちらに関しては測定不可でした。

 

一応LCRメータの説明書を見ると、測定範囲は25pF~100mFということでした。

(本当にpFの測定できるのかは疑問なところはありますが…)

 

まとめ

今回はコンデンサの容量をLCRメータで測定する旨を紹介させていただきました。

記事をまとめますと下記になります。

簡易的なLCRメータは個人でも購入できて、簡単に測定可能です。
コンデンサ容量だけでなく、抵抗成分_ESRなども測定できます。

 

LCRメータがあるとコンデンサ、ダイオードなどの電子部品の測定が可能です。

部品の小さく印字を目を凝らさなくても、値が確認できるようになります。

結構便利なアイテムで数千円で購入可能なので、是非皆様もお試し下さい。

コメント