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テスターの基礎講座

テスターとは、電気・電子回路の状態や状況を知るために電気量を目に見える形に変換し間接的に測り、必要な電気量を判断をするために活用する機器です。本連載では、テスターの仕組み・構造から、測定方法まで、テスターを活用する上で知っておくべき基本的な事項を紹介していきます。
第3章 テスターの測定方法

3-7 コンデンサーの測定

■日本ではコンデンサー、欧米ではキャパシターと呼ばれている電気を充放電する電子部品で、色々な種類があります。小型で熱に強く、高周波特性が良いセラミックコンデンサーは、高周波回路にも使われています。余計なノイズを除去(バイパスコンデンサー)したり、直流を通さないで必要な交流信号を取り出す働きをします。古いラジオやテレビには、黄土色や黄緑色をしたセラミックコンデンサーが使われていますが、最近では青色や薄茶色の積層セラミックコンデンサーに変わっています。また、温度による容量の変化が小さく、高精度なフィルムコンデンサーは、音響機器や測定機器などに使用されています。さらに、容量が大きい電解コンデンサーは、一般的に円筒形をしていて正負の極性があります。電圧の変化を吸収し、安定させる働きをします。特に交流を直流に変換する電源回路では、電圧波形を滑らかにするために用いられ平滑コンデンサーと呼ばれています。コンデンサーには耐圧があり、劣化していたり耐圧以上を加えると壊れることがあります。また、極性があるものは、電圧を逆に加えると壊れます。筆者も一度劣化したコンデンサーの破裂に遭遇しましたが、「ボンッ」という爆発音、臭いやケース内に飛び散った破片の処理が大変でした。

■現在、電子回路基板で使用されるコンデンサーの主流は、抵抗器同様リード線がないチップコンデンサーです。基板表面のパッド(穴なしのランド)に、ハンダで固定する表面実装型のチップ部品です。日本ではmm呼称ですが、欧米ではinch呼称が使われています(「3-6 抵抗器の測定」参照)。抵抗器と異なり、静電容量と耐圧が高くなると厚みも増します。

コンデンサーの測定

■静電容量は抵抗値同様、1から10までを等比級数で分割した標準数「E系列」に従っています。しかし、許容差大きく精度が高くないので、3分割したE3系列や6分割したE6系列が一般的です。電解コンデンサーや大型のコンデンサーでは、静電容量と耐圧が本体に表示されています。しかし、小型のコンデンサーでは、静電容量を3桁の数字と1桁の記号を使って表します。1番目と2番目の数字がE6系列までの静電容量で、3番目の数字が乗数となり単位はpF (ピコファラッド)です。また、最後の記号は許容差を意味します。ただし、小さなサイズには表示が無い場合もありますし、チップコンデンサーには表示がありません。静電容量が不明なときには、テスターで測定することをお勧めします。たとえば表示が473Jのとき、数値は47で乗数は10^3(10の3乗)ですので47000[pF](0.047[μF])、許容差は±5%のコンデンサーということになります。実際にテスターで測定して、44650から49350pFが許容範囲です。

●記号と許容差

記号 許容差
F ±1%
G ±2%
J ±5%
K ±10%
M ±20%
N ±30%
Z ±80%


●表記例

表記 数値[F]
100 10p
101 100p
102 1000p(1n = 0.001μ)
103 10000p(10n = 0.01μ)
104 100000p(100n = 0.1μ)
105 1000000p(1000n = 1μ)
102F 1000p(1n = 0.001μ)±1%
102G 1000p(1n = 0.001μ)±2%
473J 47000p(47n = 0.047μ)±5%
104K 100000p(100n = 0.1μ)±10%


■テスターにより静電容量(キャパシタンス)を測定できる機種があります。sanwaのCX506aはアナログテスターですが、静電容量を50pFから20μFまでと1から2000μFまでの概略値を測定することができます。デジタルテスターのPC710では10pFから25.99mFまで測定することが可能です。デジタルテスターでは、ファンクションスイッチで静電容量測定モードを選択します。一方、アナログテスターでは、静電容量測定モードと静電容量レンジがセットになっていますので、測定範囲に適したレンジを選びます。また、抵抗測定のウォーミングアップ「ゼロオーム調整」と同じように「C無限大調整」が必要です。充電されたままのコンデンサーを測定すると、テスターが壊れることがあります。コンデンサーの端子間に適切な抵抗器を入れ完全に放電してから測りますが、大容量のコンデンサーに触れると感電することもありますので注意が必要です。実際の測定はテスターの取扱説明書に基づいて行ってください。抵抗器同様静電容量を測るときには、「3-2 人体の抵抗測定」で注意したように、指でテストピンをつまんでしまうと、人体の静電容量により正しく測定できなくなります。「2-2 テスト棒の使い方」で述べた、ミノムシクリップやワニグチクリップなどの測定箇所を挟み込むクリップが便利です。また、チップコンデンサーの静電容量を測るときには、専用クリップなどを使用することをお勧めします。

■静電容量測定モードがないテスターでは、抵抗測定モードで簡易テストを行います。デジタルテスターでは、ファンクションスイッチで抵抗測定モードを選択します。また、アナログテスターでは、抵抗測定モードと抵抗レンジがセットになっていますので、最高抵抗レンジを選びます。次に、コンデンサーが完全に放電されていることを確認の上、極性がないものはテストピンをコンデンサーのリード線両端に押し当てます。コンデンサーの容量に応じた時間、電流が流れ抵抗値が増加していきます。そして、無限大(∞)Ωや測定レンジのオーバー表示(0.Lや0.F)となります。また、電解コンデンサーなどの極性があるものは、極性表示に合わせてテストピンを当てます。「2-7 アナログ向きの使い方」で説明したように、一般的に抵抗測定モードでは、アナログテスターは赤のテスト棒がマイナスで黒のテスト棒がプラス極性、デジタルテスターは赤のテスト棒がプラスで黒のテスト棒がマイナス極性です。そして、1μFまでのコンデンサーでは、20MΩ以下は劣化しつつある不良と判断することをお勧めします。

【参考文献】

内田 裕之、小暮 裕明 共著『みんなのテスターマスターブック』オーム社、2015年11月20日(第1版第2刷)

三和電気計器『CX506a MULTITESTER 取扱説明書』(13-1405 2040 2040)

三和電気計器『PC710 DIGITAL MULTIMETER 取扱説明書』(04-1405 5008 6010)

執筆: 横浜みどりクラブ(JH1YMC)広報 内田 裕之(JG1CCL/W3CCL)

『テスターの基礎講座』の目次

第1章 テスターの概要

第2章 テスターの使い方

第3章 テスターの測定方法

第4章 テスターの活用法

第5章 使用上の注意点、トラブル対応

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