Методика проверки устройства по постоянному току проверка питающих напряжений автомагнитолы
Статья для начинающих радиолюбителей. В ней приводятся примеры проверки основных радиодеталей, используемых в радиоэлектронной аппаратуре (резисторы, конденсаторы, трансформаторы, катушки индуктивности, дроссели, диоды и транзисторы) с помощью мультиметра или обычного стрелочного омметра.
Резисторы
Конденсаторы
Простейший способ проверки исправности конденсатора — внешний осмотр, при котором обнаруживаются механические повреждения, например деформация корпуса при перегреве вызванного большим током утечки. Если при внешнем осмотре дефекты не замечены, проводят электрическую проверку.
Омметром легко определить один вид неисправности – внутреннее короткое замыкание (пробой). Сложнее дело обстоит с другими видами неисправности конденсаторов: внутренним обрывом, большим током утечки и частичной потерей емкости. Причиной последнего вида неисправности у электролитических конденсаторов бывает высыхание электролита.
Многие цифровые тестеры обеспечивают возможность измерения емкости конденсаторов в диапазоне от 2000 пФ до 2000 мкФ. В большинстве случаев этого достаточно. Надо отметить, что электролитические конденсаторы имеют довольно большой разброс допустимого отклонения от номинальной величины емкости. У конденсаторов некоторых типов он достигает- 20%,+80%, то есть, если номинал конденсатора 10мкФ, то фактическая величина его емкости может быть от 8 до 18мкФ.
При отсутствии измерителя емкости конденсатор можно проверить другими способами.
При наличии утечки омметр показывает малое сопротивление — сотни и тысячи ом, — величина которого зависит от емкости и типа конденсатора. При пробое конденсатора его сопротивление будет около нуля. При проверке исправных конденсаторов емкостью меньше 1 мкФ стрелка прибора не отклоняется, потому что ток и время заряда конденсатора незначительны.
При проверке омметром нельзя установить пробой конденсатора, если он происходит при рабочем напряжении. В таком случае можно проверить конденсатор мегаомметром при напряжении прибора, не превышающем рабочее напряжение конденсатора.
Конденсаторы средней емкости (от 500 пФ до 1 мкФ) можно проверить с помощью последовательно подключенных к выводам конденсатора наушников и источника тока. Если конденсатор исправен, в момент замыкания цепи в головных телефонах слышен щелчок.
Конденсаторы малой емкости (до 500 пФ) проверяют в цепи тока высокой частоты. Конденсатор включают между антенной и приемником. Если громкость не уменьшится, значит, обрывов выводов нет.
Трансформаторы, катушки индуктивности и дроссели
Если внутри нет межвитковых замыканий, то форма сигнала не должна отличаться от синусоидальной во всем диапазоне частот. Находим резонансную частоту по максимуму напряжения во вторичной цепи.
Короткозамкнутые витки в катушке приводят к срыву колебаний в LC-контуре на резонансной частоте.
У трансформаторов разного назначения рабочий частотный диапазон отличается — это надо учитывать при проверке:
- сетевые питающие 40…60 Гц;
- звуковые разделительные 10…20000Гц;
- для импульсного блока питания и разделительные .. 13… 100 кГц.
Импульсные трансформаторы обычно содержат малое число витков. При самостоятельном изготовлении убедиться в их работоспособности можно путем контроля коэффициента трансформации обмоток. Для этого подключаем обмотку трансформатора с наибольшим числом витков к генератору синусоидального сигнала на частоте 1 кГц. Эта частота не очень высокая и на ней работают все измерительные вольтметры (цифровые и аналоговые), в то же время она позволяет с достаточной точностью определить коэффициент трансформации (такими же они будут и на более высоких рабочих частотах). Измерив напряжение на входе и выходе всех других обмоток трансформатора, легко посчитать соответствующие коэффициенты трансформации.
Диоды и фотодиоды
Биполярные транзисторы
Некоторые тестеры имеют встроенные измерители коэффициента усиления маломощных транзисторов. Если у вас такого прибора нет, то при помощи обычного тестера в режиме омметра или же цифровым, в режиме проверки диодов, можно проверить исправность транзисторов.
Проверка биполярных транзисторов основана на том, что они имеют два n-p перехода, поэтому транзистор можно представить как два диода, общий вывод которых – база. Для n-p-n транзистора эти два эквивалентных диода соединены с базой анодами, а для транзистора p-n-p катодами.
Транзистор исправен, если исправны оба перехода.
Для проверки один щуп мультиметра присоединяют к базе транзистора, а вторым щупом поочередно прикасаются к эмиттеру и коллектору. Затем меняют щупы местами и повторяют измерение.
При прозвонке электродов некоторых цифровых или мощных транзисторов следует учитывать, что у них могут внутри быть установлены защитные диоды между эмиттером и коллектором, а также встроенные резисторы в цепи базы или между базой и эмиттером. Не зная этого, элемент по ошибке можно принять за неисправный.
Полевые транзисторы
В отличие от биполярных, полевых транзисторов существует много видов и при проверке надо учитывать, с каким из них вы имеете дело. Так, для проверки транзисторов, имеющих затвор на основе запорного слоя p-n-перехода, можно воспользоваться эквивалентной схемой, приведенной на рисунке
Методы проверки источников питания и стабилизаторов
В данном разделе приводятся основные методы проверки, применяемые для всех типов источников питания и стабилизаторов, как совсем простые, так и более сложные. Если схема благополучно прошла все тесты, описанные в книге, значит, она полностью пригодна для применения. Если результаты проверки не соответствуют стандартным требованиям, то они могут послужить основой для определения причин неисправности.
Главная функция любого автономного источника питания — преобразование переменного тока в постоянный. В преобразователях постоянного тока он преобразуется в аналогичный, Но с другим напряжением (как правило, большим, но иногда и меньшим). Работоспособность источника питания проверяется измерением выходного напряжения. Естественно, для более детальной проверки источника питания оно должно измеряться с нагрузкой, без нагрузки, а также с частичной нагрузкой.
Если выходное напряжение источника питания при полной нагрузке соответствует указанному в паспорте, то его основная функция выполняется. Однако, как показывает опыт, полезно дополнительно проверить коэффициент стабилизации
напряжения источника питания, внутреннее сопротивление и амплитуду пульсаций выходного напряжения.
Проверка выходного напряжения
На рис. 7.1 приведена принципиальная схема проверки источника питания. Схема предусматривает проверку источника питания без нагрузки, с половинной нагрузкой и полной нагрузкой (в зависимости от положения переключателя Sl). Когда переключатель Sl находится в положении 1, нагрузка к выходу источника питания не подключена. В положениях 2 и 3 подключается нагрузка, равная соответственно половине и полному номинальному значению нагрузки источника питания.
Рис. 7.1. Базовая схема проверки истачника питания
Для расчета величины сопротивления нагрузки R1 или R2, которая определяется выходным напряжением E и максимальным (либо половинным) значением тока нагрузки I, необходимо воспользоваться законом Ома: R – E / I. Например, если источник питания рассчитан на выходное напряжение 5 В и ток 500 мА (0,5 А), то величина R2 = 5 / 0,5 = 10 Ом (полная номинальная нагрузка). Для нагрузки, равной половине номинальной, R1 = 5 / 0,25 = 20 Ом.
Если необходимо проверить несколько источников питания, целесообразно иметь переменную нагрузку, значение которой выбирается исходя из условий проверки источника питания; величина сопротивления нагрузки заранее измеряется омметром. Резисторы не должны иметь индуктивной составляющей полного сопротивления (нельзя использовать проволочные резисторы) и должны обладать достаточной мощностью рассеяния, чтобы не перегреваться. Так, если использовать значения Rl и R2 из предыдущего примера, выделяющаяся на резисторе R1 мощность составит 5 x 0,5 = 2,5 Вт (то есть следует использовать резистор с мощностью рассеяния не менее 5 Вт), а для R2 мощность рассеяния составит 5 x 0,25 – 1,25 Вт (необходим резистор с мощностью рассеяния 2 Вт).
Для проведения проверки требуется:
1.Выполнить соединения в соответствии со схемой на рис. 7.1.
2.Установить необходимые значения сопротивлений Rl и R2.
3. Включить источник питания. Установить правильную величину входного напряжения, используя его промежуточное значение (если не оговорено обратное). Например, входное напряжение для обычного импульсного стабилизатора питания составляет 4-20 В. Для проверки нагрузочных характеристик и линейности стабилизации следует использовать входные напряжения 5,8—15 В. При проверке преобразователей постоянного тока требуется автономный регулируемый источник входного напряжения. (Пример такого источника приведен на рис. 7.2.) Для источников питания, выполненных в виде автономных блоков, необходимое значение входного напряжения можно установить с помощью регулируемого автотрансформатора. При выполнении ряда тестов в качестве источника можно использовать девятивольтовую батарею для задания напряжения примерно в середине нужного диапазона.
4. Измерить выходное напряжение при каждом положении переключателя S1.
5. Затем, используя закон Ома, нужно рассчитать токи для положений 2 и 3 переключателя S1. Например, если R1 = 20 Ом, а вольтметр зафиксировал выходное напряжение 4,8 В в положении 2 переключателя S1, ток нагрузки составит 4,8 / 20 = 0,24 А, или 240 мА. Если выходное напряжение источника питания равно 5 В в положении 1 и снижается до 4,8 В в положении 2 переключателя, значит, источник питания не поддерживает номинального напряжения при полной нагрузке. Снижение выходного напряжения под нагрузкой означает либо неудачное проектирование разводки (для экспериментальных источников питания), либо неисправность отдельных элементов (рассмотрено в разделе поиска неисправностей).
Изменение выход ной нагрузки
Изменение напряжения или тока стабилизированного источника питания при изменении нагрузки (иногда называемое эффектом влияния нагрузки или выходной нестабильности) обычно выражается в процентах и определяется так:
Следует отметить, что значения выходной нестабильности, как правило, не очень хороши (то есть имеют высокое процентное значение), когда велико собственное внутреннее сопротивление источника питания.
Рис. 7.2. Регулируемый автономный источник питания
Примечание к рис. Въисодное напряжение регулируется от 3,5 до 20 В, выходной токменяется от нуля до 90мА. Выходная нестабильностьраена 02% (по нагрузке и по питанию от сети). Уровень пульсаций при полной нагрузке не превышает 0,5 мВ. T1 – трансформатор STANC0R-TP3.
Нестабильность выходного напряжения, вызываемая нестабильностью сетевого питания
Нестабильность выходного напряжения из-за изменения напряжения сетевого питания (также известного в качестве эффекта сети, входной нестабильности, эффекта источника) обычно выражается в процентах изменения выходного напряжения и представляет максимально допустимое выходное напряжение (на данную нагрузку) при максимальном изменении входного напряжения. Например, источник питания спроектирован для работы от сети переменного тока с напряжением 110-120 В, при этом выходное постоянное напряжение должно быть равно 100 В. При первом измерении выходное напряжение на входе источника было равно 120 В, а при втором – 110 В. Если при двух измерениях нет никакой разницы в выходном напряжении, то его стабильность по входному напряжению идеальна (и, скорее всего, нереальна). Если же выходное напряжение изменилось на 1 В, то по отношению к 100 В изменение составило 1%. Действительное значение нестабильности по входному напряжению источника питания должно определяться при полной, половинной или иной, требуемой техническими условиями, величине нагрузки. Разумеется, входное напряжение нужно изменять стабилизатором или отдельным источником постоянного тока от минимального до максимально возможного и измерять прибором с высоким классом точности.
Внутреннее сопротивление источника питания
Внутреннее сопротивление источника питания определяется следующим соотношением:
Предпочтительно минимальное значение внутреннего сопротивления, так как оно указывает на минимальное изменение выходного напряжения при изменении нагрузки. Выполнение измерений производится в следующем порядке:
1. Собрать схему в соответствии с рис. 7.1.
2. Установить необходимое по условиям проверки значение сопротивления R2.
3. Включить напряжение питания. Измерить значение выходного напряжения в положениях 1 (без нагрузки) и 3 (полная нагрузка) переключателя S1.
4. Рассчитать действительное значение тока в положении 3. Например, если сопротивление R2 составляет 10 Ом, а выходное напряжение в положении 3 переключателя S1 – 4,999 В (как и в предыдущем примере), то значение тока равно:
Используя полученные значения выходного напряжения без нагрузки и с полной нагрузкой и значение тока нагрузки, можно определить внутреннее сопротивление источника Так, если выходное напряжение без нагрузки равно 5 В, напряжение с полной нагрузкой – 4,999 В и ток – 0,499 А, то внутреннее сопротивление составит.
Коэффициент полезного действия обычно определяется в процентах и представляет собой отношение выходной мощности источника питания к входной (умноженное на 100 для выражения результата в процентах). Хотя расчеты очень просты, есть некоторые сложности в определении входного тока и измерении входного напряжения. При отсутствии амперметра для измерения входного тока необходимо использовать резистор, подключенный последовательно к входу источника питания. Затем следует измерить падение напряжения на этом резисторе (в вольтах) и рассчитать ток по закону Ома (I – E / R). При использовании резистора сопротивлением 1 Ом величина тока будет выражена в амперах, а сопротивлением 1000 Ом – в миллиамперах. Хотя в установившемся режиме входной ток большинства импульсных стабилизаторов на интегральных микросхемах невелик, начальный бросок тока при включении может оказаться достаточно большим.
Если предположить, что выходное напряжение с полной нагрузкой равно 4,999 В при токе нагрузки 15 мА, а входное напряжение – 4,5 В с входным током 20 мА, то входная потребляемая мощность составит 90 мВт (4,5 X 0,02), а выходная
мощность – 75 мВт. Таким образом, КПД составит 83% (75 / 90). Такое значение типично для большинства схем импульсных стабилизаторов с батарейным питанием.
Пульсации выход ного напряжения
В любых источниках питания независимо от качества стабилизации или фильтрации всегда присутствуют пульсации. Импульсные источники с батарейным питанием также имеют небольшую переменную составляющую выходного напряжения. Пульсации (независимо от их происхождения) можно измерить осциллографом или измерительным прибором. Обычно коэффициент, отражающий величину пульсации, вычисляется как отношение между величинами пульсации и полного выходного напряжения. Например, если пульсации составляют 0,03 В а выходного напряжения – 5 В, то это отношение будет равно 0,03 / 5 = 0,006 (или 0,006 x ЮО – 0,6%).
Методика выполнения измерений следующая:
1. Собрать схему в соответствии с рис. 7.1.
2. Установить необходимое по условиям проверки значение сопротивления R2. Измерение пульсаций обычно производится при полной (100%) нагрузке.
3. Подать напряжение. Измерить значение выходного постоянного напряжения в положении 3 (полная нагрузка) переключателя S1.
4. Установить переключатель измерительного прибора в положение измерения переменного тока. Любые показания прибора в этих условиях характеризуют напряжение пульсаций.
5. Найти значение коэффициента пульсаций (в процентах). Оно равно отношению двух напряжений (переменного напряжения пульсаций и постоянного выходного).
6. Существенной проблемой при оценке величины пульсации с помощью измерительного прибора может оказаться отличие формы пульсирующего сигнала от синусоидальной, так как большинство приборов отградуировано на измерение именно синусоидального сигнала. Поэтому более надежный способ измерения пульсаций – применение осциллографа (см. рис. 7.3), посредством которого можно определить амплитуду пиков.
Исследование формы пульсирующего сигнала в описанных ниже случаях помогает определить источник пульсаций в схеме источника питания:
о npu несбалансированности нагрузки плеч выпрямителя (через один выпрямительный диод протекает больший ток, чем через другой) пульсации не равны по амплитуде;
о если в источнике большой уровень шума или флуктуаций (особенно при использовании стабилитронов), пульсации непостоянны по амплитуде и форме;
о если изменяется частота пульсаций, то частота источника переменного тока непостоянна (в импульсных источниках питания частота переключения варьируется);
о если на въиходе двухполупериодного выпрямителя наблюдается однополупери- одное выпрямление, то один из выпрямительных диодов не проводит ток.
Рис. 7.3. Схема соединений для проверки параметров источников питания
Основных методов проверки, описанных выше, вполне достаточно для большинства случаев, встречающихся в любительской практике, хотя для проверки оборудования промышленного и исследовательского предназначения существует множество других способов.
Оборудованиедля выполнения измерений
Для выполнения тестовых измерений, описанных в этом разделе, понадобятся четыре прибора: регулируемый автотрансформатор, дифференциальный или цифровой вольтметр переменного тока, обычный вольтметр переменного тока и осциллограф.
Естественно, для проверки источников, работающих от батареи, нужен регулируемый источник постоянного тока (см. рис. 7.2).
Использование отдельного источника питания, возможно, приведет к определенным проблемам. Наличие в нем пульсаций или флуктуаций напряжения может повлиять на проверяемый источник питания и исказить результаты проверки. Эта ситуация легко исправляется заменой внешнего источника питания батареей с тем же напряжением. Если пульсации или другие флуктуации сохраняются, то неисправен проверяемый источник питания.
Необходимо убедиться, что автотрансформатор или регулируемый источник постоянного напряжения (для проверяемых источников с батарейным питанием) рассчитан на достаточную нагрузку по току. В противном случае напряжение, поступающее от него на вход проверяемого источника, может иметь значительные искажения, вследствие чего условия (и результаты) работы цепей выпрямления или стабилизации будут сильно отличаться от номинальных.
Точность измерения вольтметра постоянного тока должна быть до 1 мВ или выше, чувствительность осциллографа – не менее 100 мкВ/см, а ширина полосы пропускания – не менее 10 МГц. Желательно, чтобы и осциллограф, и вольтметр имели приспособление для измерения тока (типа токового шунта, предпочтительно с зажимами), поскольку в импульсных источниках форма тока на экране осциллографа часто помогает определить причину неисправности (как будет показано ниже). В цепях импульсных источников также могут оказаться полезными неэлектронные типы комбинированных приборов (ампервольтомметров), например классические Simpson 260 или Tripplet 630, поскольку цифровые и другие электронные устройства зачастую подвержены влиянию импульсных сигналов, генерируемых в проверяемых схемах.
Подключение отдельными проводами
Каждый измерительный прибор должен подключаться к точкам измерения отдельной парой проводов (см. рис. 7.3). Такое подключение позволяет избежать воздействия едва уловимых эффектов взаимного влияния, которые могут проявиться между измерительными приборами (если только все их провода с нулевым потенциалом не подключены к выводу с низким импедансом на источнике питания). Для исключения влияния наводок необходимо использовать витую пару проводов или экранированный кабель.
Сопротивление нагрузки должно соответствовать возможностям источника и условиям проверки. Правильно подобранное сопротивление нагрузки обеспечивает проверку работы источника при максимально допустимых значениях выходного напряжения и тока нагрузки.
Подключение вольтметра переменного тока
Вольтметр переменного тока должен быть подключен как можно ближе к входным клеммам источника питания. В этом случае измеряемая величина представляет собой напряжение непосредственно на входе проверяемого источника без возможных погрешностей из-за падения напряжения в проводах, которыми источник питания подключается к сети. То же самое относится и к измерениям, выполняемым на входе батарейного источника. То есть необходимо проводить измерения постоянного входного напряжения на входных зажимах проверяемого источника, а не на выходных клеммах регулируемого стабилизатора или батарей.
При проверке источников питания или при их эксплуатации нельзя использовать сетевые стабилизаторы, если только этот момент специально не оговорен для данного типа источника питания. Данное предостережение особенно важно при работе с импульсными источниками питания и стабилизаторами постоянного напряжения. Сетевой стабилизатор может внести существенные искажения в форму выходного сигнала импульсного источника и тем самым – постоянную погрешность в выходное напряжение.
Влияние источника питания
Этот способ заключается в том, что измерения выходного напряжения проводят- сЯ при изменении входного в оговоренном диапазоне от нижнего предела до верхнего. Проверка выполняется при неизменных значениях остальных параметров. Они должны соответствовать техническим характеристикам для любого диапазона изменений выходного напряжения, указанного в паспорте, при заданных для
проверки значениях выходного тока. Предельные значения параметров при так: проверках — это, как правило, максимальное выходное напряжение и максима, cw- ный ток нагрузки.
Эти измерения выполняются при замыкании и размыкании переключателя S1 (рис. 7.3) с регистрацией изменений выходного напряжения. Проверка производится при неизменных значениях остальных параметров, которые должны соответствовать техническим характеристикам для любого нормированного выходного напряжения при заданных значениях входного. Предельные значения параметров пр таких проверках – это, как правило, максимальное выходное напряжение и максимальный ток нагрузки.
При измерении дрейфа наблюдают за величиной выходного напряжения источника питания с помощью дифференциального или цифрового вольтметра на протяжении фиксированного длительного промежутка времени (как правило, восемь часов после 30-минутного предварительного прогрева). В ряде случаев используются регистрирующие самопишущие приборы с непрерывной записью измерений. При проведении испытаний рядом с источником питания необходимо поместить термометр для подтверждения неизменности температуры окружающей среды. Испытываемый прибор должен находиться в защищенном от конвекционных потоков воздуха месте (вдали от открьггых дверей, окон или вентиляционных отверстий системы кондиционирования воздуха). По возможности его лучше поместить в термостат и поддерживать заданную температуру. Следует помнить, что у стабилизированного источника питания с хорошими характеристиками наибольший дрейф выходного напряжения проявляется в течение первых 30 минут прогрева.
Температурный коэффициент измеряют, помещая испытываемый источник питания в термостат и изменяя температуру в заданных пределах (с предварительным прогревом на каждой фиксированной точке в течение 30 мин). Если нет других указаний, то температурный коэффициент определяется как величина изменения выходного напряжения источника питания при изменении температуры на 5 °С. Измерительный прибор следует размещать вне термостата, и он должен иметь высокие характеристики как по термостабильности, так и по стабильности в непрерывном режиме работы, гарантирующие, что дрейф показаний вольтметра не повлияет на точность проводимых измерений.
Для проверки потребуется тестер - прибор, позволяющий измерять электрические напряжения и величины электрических сопротивлений. Еще желательно иметь стабилизированный источник питания. Если его нет, то нужна свежая батарея. Напряжение и полярность источника питания следует проверить заранее. Еще потребуются несколько кусков тонкого провода - вполне годится распущенный на отдельные жилы компьютерный кабель "витая пара".
Советую заранее распечатать схему устройства и чертеж печатной платы, причем чертеж можно распечатать в двух экземплярах: в размере 1:1 и в увеличенном масштабе.
Подготовка к проверке
Очень хорошо, если микросхемы DD1 и DD2 не впаяны в плату, а установлены в панели. Их надо вынуть из панелей, это сильно упростит весь дальнйший процесс.
Для полной красоты и спокойствия надо проверить омметром номиналы сопротивлений R3..R9. Измерять сопротивление лучше между гнездами DD2.7, DD2.8, DD2.9, DD2.10, DD2.11, DD2.12, DD2.13 на панели микросхемы и соответствующими ножками индикатора HL1 - тогда за одно будет уверенность в целости дорожки и внадежности пайки. Для того же спокойствия надо проверить номиналы резисторов R10, R11, R12. Измерять эти сопротивления лучше между гнездами DD1.5, DD1.6, DD1.11 и ножкой "база" соответствующего транзистора - опять же, проверится и целостность дорожки, и качество пайки.
Примечание: Маркировать плату будет удобнее, если наклеить на нее кусочки малярного (бумажного) скотча. На таком скотче хорошо пишет карандаш и этот скотч потом легко удаляется с платы. Или можно сделать пометки на распечатанном чертеже печатной платы. В этом случае советую работать с чертежом 1:1 и заготовить несколько чертежей - один с контрольными точками питающих напряжений, второй - с контрольными точками старшего разряда индикатора и т.д.
Проверка кнопок
Если у вас установлены кнопки, то проверьте омметром их состояние. Случалось, впаивали нормально замкнутые контакты кнопок вместо нормально разомкнутых и наоборот. После этого на плате начинались чудеса.
Проверка питающих напряжений
- Проверьте, приходит ли +9V на ногу SR1."In"
- Проверьте, выходит ли +5V с ноги SR1."Out"
- Проверьте, приходит ли +5V на эмиттер каждого из транзисторов T1, T2, T3.
- Проверьте, приходит ли +5V на микросхему DD1 (и лучше измерять это напряжение прямо между гнездами под ножки DD1.14 - DD1.1).
- Проверьте, приходит ли +5V на микросхему DD2 (и лучше измерять это напряжение прямо между гнездами под ножки DD2.6 - DD2.14).
Проверяем работу младшего разряда индикатора
Проверяем работу среднего разряда индикатора
Проверяем работу старшего разряда индикатора
Проверяем работу излучателей
- Проверьте светятся ли при подаче +9V на плату хронографа излучатели LED1 и LED2. Сделать это проще всего с помощью цифрового фотоаппарата (хоть на мобильном телефоне). Если не светятся - разбираться с причинами. Скорее всего какой-то из диодов (или оба диода сразу) впаяны в неправильной полярности. Возможно Вы ошиблись с номиналом резистора R13 (поставили не 180 Ом, а существенно больше).
- Проверьте приходит ли +5V на коллектор фототранзистора T4. Если нет - выясняйте причины.
- Замерьте величину напряжения на гнезде ножки DD1.12 при освещенном и при затененном состоянии фототранзистора T4. При изменении состояния с затененного на освещенное уровень напряжения должен изменяться с низкого на высокий. Если нет - разбирайтесь с фототранзистором T5, расстоянием между излучателем и приемником и т.п. Возможно Вы ошиблись с номиналом резистора R1 (поставили не 1 кОм, а существенно меньше).
- Проверьте приходит ли +5V на коллектор фототранзистора T5. Если нет - выясняйте причины.
- Замерьте величину напряжения на гнезде ножки DD1.13 при освещенном и при затененном состоянии фототранзистора T5. При изменении состояния с затененного на освещенное уровень напряжения должен изменяться с низкого на высокий. Если нет - разбирайтесь с фототранзистором T5, расстоянием между излучателем и приемником и т.п. Возможно Вы ошиблись с номиналом резистора R2 (поставили не 1 кОм, а существенно меньше).
Вот и все
Если описанные выше проверки прошли успешно, то снимайте с платы все временные перемычки, устанавливайте в панели микроконтроллер DD1 с залитой в него программой, устанавливайте микросхему DD2 (не перепутайте кого из них куда, а также положение положение ножек №1 микросхем в панелях) и включайте. Все должно работать.
При ремонте, настройке, создания новых схем схем бывает нужен прибор для проверки величин допустимых напряжений и напряжений утечек транзисторов, диодов, конденсаторов и других радиодеталей.
В статье, ниже представлена схема такого прибора на основе преобразователя на МС 1211ЕУ1.
Преобразователь напряжения выполнен по типовой схеме включения на двухтактном микроконтроллере электронных пускорегулирующих аппаратов ЭПРА 1211ЕУ1. Микросхема представляет специализированный микроконтроллер с питанием от 3 до 24 Вольт, с малой потребляемой мощностью, выполненного на полевых транзисторах. Данный контроллер имеет двухтактный выходной каскад с защитным интервалом, содержит малое количество навесных элементов, имеет два вывода для защиты по питанию, вывод для выбора рабочей частоты, максимальный выходной ток 250 мА.
Схема прибора
Номиналы резисторов для каждого прибора разные и выбираются по отклонению стрелки на последнее деление шкалы при закороченных клеммах К-Э. Чувствительность магнитной системы применяемого прибора должна быть в пределах 10-50 мкА. Стрелочный прибор с чувствительностью более 50 микроАмпер ставить нельзя, при таком токе существует возможность выхода из строя проверяемых полупроводниковых элементов.
Назначение прибора
При помощи измерителя предельных рабочих напряжений P-N переходов можно проводить следующие измерения:
- Точно и без вреда измерять предельно допустимые напряжения переходов всех полупроводниковых приборов.
- Определять необходимую величину сопротивления запирающего резистора в цепи Б-Э.
- Исследовать зависимость величины сопротивления базового резистора от изменения коллекторного напряжения и температуры.
- Проверять качество изоляции.
- Проверять напряжения утечек.
Теоретические обоснования
Максимальное напряжение, которое может выдержать транзистор, а точнее P-N переход, ограничивается напряжением пробоя. Пробой перехода выражается резким увеличением обратного тока при достижении обратным напряжением критического значения. Если при проверке рабочий ток ограничить, до гарантировано безопасного уровня, порядка 10-50 микроАмпер, то никакого вреда испытуемому элементу при проверке нанесено не будет. В доказательство этому утверждению, свидетельствует тот факт, что за десять лет эксплуатации прибора, ни одного экземпляра полупроводниковых приборов испорчено не было. Максимальный ток прибора равен 30 микроАмперам.
Механизм пробоя определяется физическими параметрами применяемого материала, типом проводимости, конструктивно технологическими особенностями, мощностью, условиями эксплуатации, коэффициентом использования максимально допустимых режимов, и т. д.
По типу пробои делятся на электрический и тепловой.
Пробой перехода Коллектор — Эмиттер транзистора зависит от рабочего режима его базовой цепи. В приборе для проверки транзисторов это условие нужно учитывать, для этого в базовую цепь необходимо поставить переменное сопротивление для имитации различных режимов эксплуатации. При таком построении схемы можно вывести зависимость пробивного напряжения от базового сопротивления при влиянии внешних факторов.
Зная динамическую кривую рабочих напряжений и токов нагрузки, с помощью такого прибора можно точно выбрать подходящие типы элементов из имеющихся в наличии.
Зависимость пробивного напряжения от сопротивления резистора в цепи базы транзистора.
Следует сказать, что с базовыми резисторами баловаться не стоит. Если их ставить от балды или других мощных приборов, с округлыми формами, плавно переходящих в главные образы других тем 🙂 , то это скажется на работе всей схемы. От их величины меняются рабочие параметры транзисторов.
Вкратце эту зависимость можно описать так:
Чем меньше будет сопротивление резистора Б-Э, тем меньше зависимость пробивного напряжения и тока К-Э от температуры перехода, но эти запирающие резисторы влияют на коэффициент усиления и динамические характеристики полупроводникового прибора.
Величина номинала базового резистора должна обеспечивать необходимый запас разброса рабочих параметров элементов каскада.
Схемы измерений пробивных напряжений и обратных токов при различных условиях на входе транзистора.
Этим прибором можно проверить только величину напряжения только первичного пробоя P/N переходов.
Есть еще так называемый вторичный пробой.
Форма вольт-амперной характеристики в области второго пробоя (U1 — напряжение первого пробоя, U2 — второго пробоя)
Он происходит при определенном сочетании влияющих параметров в основном при больших рабочих напряжениях и токах, даже если они не превышают предельные значения. У любого транзистора работающего в активном режиме при прямом или обратном смещении на переходе Э/Б может возникнуть второй пробой.
Параметры вторичного пробоя в радиолюбительской практике нельзя измерить, потому что не возможно смоделировать условия, провоцирующие такой пробой. Для этого нужны лабораторные условия, необходимое оборудование, опыт работы в этом направлении и соответствующее программное обеспечение, на котором можно гибко моделировать происходящие процессы, влияющие на образование вторичного пробоя.
Чтобы избежать этого явления, нужно внимательно читать документацию на применяемые транзисторы. Изготовители полупроводниковых приборов обычно определяют области их безопасной работы, исключающие возможность появления такого пробоя. Так же, в схемах, где прогнозируется большая вероятность возникновения второго пробоя, следует применять транзисторы с эпитаксиальной базой, ставить балластные стабилизирующие резисторы в эмиттерные цепи, а также применять существующие схемные решения, уменьшающие вероятность второго пробоя.
Практика показывает, что второму пробою подвержены транзисторы, работающие с индуктивными нагрузками в ключевом режиме. Вероятность второго пробоя сужает область безопасной работы высокочастотных силовых транзисторов. Даже при средней мощности они могут выйти из строя.
В справочниках для режима прямого смещения транзисторов, предназначенных для работы в таких условиях, приводятся значения тока второго пробоя.
Как измерить мультиметром напряжение, ток, сопротивление, проверить диоды и транзисторы
Мультиметр DT83X имеет всего два предела измерения переменных напряжений 750 и 200, естественно, это в вольтах, хотя на приборах пишут только цифры. Таким образом, если возникла потребность померить напряжение в розетке, то надо выбрать предел 750, в остальных случаях 200. Тут следует обратить внимание на такую тонкость: переменное напряжение должно быть синусоидальной формы с частотой 50…60 Гц, только в этом случае точность измерения будет приемлемой.
Если измеряемое напряжение имеет прямоугольную или треугольную форму, а его частота намного выше, чем 50Гц, хотя бы 1000…10000 Гц, то показания на дисплее, конечно, появятся, но что они символизируют неизвестно. Здесь можно лишь с уверенностью сказать, что переменное напряжение есть, схема, вроде бы, работает.
Условные обозначения на лицевой панели мультмиетра
Но, давайте, пока отвлечемся от процесса измерений и внимательно посмотрим на лицевую панель мультиметра. Здесь, кроме цифр, можно увидеть много различных символов, напоминающих друдлы (картинки – каракули, к которым надо придумать объяснение, подпись). На рисунке 1 показаны все друдлы, которые можно увидеть на мультиметрах, и их разгадки – объяснения.
Рисунок 1. Обозначения на лицевой панели мультиметра
Эти обозначения следует выучить наизусть, как таблицу умножения, и никогда не забывать, поскольку они помогут не только правильно пользоваться мультиметром, получать правильные результаты измерений, но и уберегут прибор от выхода из строя при неправильном пользовании.
Несколько слов о подключении мультиметра к измеряемой цепи
Все мультиметры комплектуются измерительными щупами, причем, у всех моделей приборов они одни и те же: на одном конце однополюсная вилка для подключения к мультиметру, на другом измерительный щуп, не очень, правда, удобной конструкции. Щупы, как правило, красного и черного цвета, что позволяет соблюдать полярность подключения. Лучше всего это сделать, как показано на рисунке 2.
Рисунок 2. Подключение измерительных щупов к мультиметру
Провода в измерительных щупах крепятся только пайкой, а на выходе из пластмассовых наконечников свободно болтаются и мотаются, а со временем отматываются совсем и вылетают. Чтобы этого не произошло, следует укрепить провода в щупах с помощью термоусадочной трубки или изоленты.
Маленькое замечание
Измерение токов
Чтобы правильно ответить на этот вопрос не поленимся открыть прибор, что приходится делать, просто для замены батарейки. На рисунке 4 показан фрагмент платы мультиметра.
На рисунке показан небольшой фрагмент печатной платы мультиметра, а именно три входных гнезда. Верхнее, как раз для измерения тока 10A, нижнее - общий, среднее гнездо для всех остальных измерений. Толстая проволочная скоба слева, это как раз и есть измерительный шунт предела 10A. Диаметр проволоки не менее 1,5 мм, что позволяет надеяться, что она выдержит ток 10 и более ампер достаточно долго, а не 10 секунд, о которых предупреждается на корпусе прибора. Тогда еще одно почему?
Дело в том, что штатные измерительные щупы внутри себя содержат очень даже тонкий провод, вот к нему-то и относится предупредительная надпись. Автору статьи довелось быть очевидцем, но не исполнителем, как мультиметр, включенный на десятиамперный диапазон, воткнули в розетку! Раздался средней силы взрыв, прибор уже был оплакан, и почти похоронен.
Мультиметры бюджетных серий DT83X могут измерять только постоянные токи, режима измерения переменных токов в них просто нет. Да, как-то не всегда он нужен, хотя более дорогие модели переменный ток, конечно же, меряют. Наибольший предел измерения тока ни много ни мало 20A! А комплектуются эти приборы теми же измерительными щупами.
На рисунке 4 виден плавкий предохранитель, который защищает мультиметр на пределах измерения токов 2000µ, 20m, 200m. Так что не надо удивляться, если на этих пределах мультиметр не хочет мерить ток, а сразу снимать заднюю крышку и смотреть предохранитель.
Те, кто пользовался стрелочными тестерами, знают, что прежде, чем приступить к измерению сопротивлений, надо установить стрелку на ноль шкалы. Для этого просто соединить между собой измерительные щупы и покрутить соответствующую ручку.
Звуковой сигнал раздается лишь в том случае, если сопротивление между измерительными щупами не превышает 47…50Ω. Это свойство используется при проверке целостности проводников и дорожек на печатных платах. С режимом прозвонки проводов совмещен и режим проверки полупроводников.
Если входные щупы не замкнуты, или в исследуемой схеме обрыв, или проверяемый диод включен в обратной полярности, на дисплее мультиметра высвечивается 1, как показано на рисунке 6.
Рисунок 6. Мультиметр показывает обрыв
Такая же картина будет, если напряжение 24В измерять на диапазоне 20, - прибор зашкалил. Только не надо на диапазон 20 подавать напряжение вольт 100…200, поскольку прибор может не выдержать такого издевательства и просто сгорит.
Измерение сопротивлений
Пока не ушли далеко от рисунка 5, рассмотрим, как измерить сопротивление резисторов или высокоомных проводников. Для переключения в режим измерения сопротивлений достаточно повернуть переключатель режимов работы по часовой стрелке, где имеется несколько пределов.
Первые два предела содержат символ Ω, что говорит о том, что цифры на дисплее покажут величину сопротивления в Омах. На пределе 200Ω можно измерить сопротивление резисторов величиной до 200Ω, предел 2000Ω предназначен для измерения сопротивлений до 2КОм.
Если на измеряемом резисторе маркировка 1К5, то прибор покажет 1350…1650 Ω, сказывается допуск резистора ±10%. Об этом надо помнить при измерении сопротивлений.
Остальные три предела содержат букву k (хотя должно быть K), и результат измерений получится в килоомах. Предел 2000k позволяет измерить сопротивления до 2MΩ, результат измерения показывается в килоомах.
При измерении резистора с номиналом 1MΩ на дисплее можно увидеть результат 995…1000, опять же сказывается допуск. Резистор с номиналом 560K покажет 560.
Если же на этом пределе измерять резистор 5K6, то на индикаторе будет только 5, - дробная часть числа просто отбрасывается. Более точных результатов в этом случае можно достичь, если проводить измерения на пределе 20K: на дисплее индицируется 5,61. Поэтому всегда надо выбирать предел, обеспечивающий более точный результат.
Если при измерении токов и напряжений измерения рекомендуется начинать с максимального предела из опасений сжечь прибор, то при измерении сопротивлений следует действовать как раз наоборот, начиная измерения с самого меньшего предела. Почему? Все достаточно просто.
Предположим, что установлен предел измерения сопротивлений 200Ω, а сопротивление измеряемого резистора (будем считать, что оно нам неизвестно) 51КОм. Совершенно очевидно, что пределы 200Ω, 2000Ω, 20k маловаты для измерения такого сопротивления, и на дисплее покажется единица (рис. 6). И только, когда произойдет переключение на предел 200k, получится достоверный результат. Дальнейшее переключение пределов уже не потребуется.
Проверка диодов и транзисторов
Рисунок 7. Проверка выпрямительного диода в прямом направлении
Широкое светлое кольцо на правом конце диода, как правило, символизирует вывод катода, таким образом, щупы подключены в проводящем направлении. При этом на дисплее высвечивается прямое падение напряжения на p-n переходе диода, что соответствует полупроводникам на основе кремния. Результат показан на рисунке 8.
Рисунок 8. Прозвонка диода в прямом направлении
Если таким же образом прозвонить диод с барьером Шоттки, то результат получится несколько иной.
Рисунок 9. Прямое падение напряжения на диоде с барьером Шоттки
Если щупы поменять местами, то диод окажется включенным в обратном направлении, на дисплее появится единица, как на рисунке 6. Такие результаты получаются, если диод исправен. Но возможны и еще два варианта.
Если при подключении щупов прибор запищит, раздастся звуковой сигнал, то диод просто замкнут накоротко, или пробит. При переключении щупов в обратную полярность, звуковой сигнал, скорее всего, не прекратится.
Другой вариант, - независимо от направления включения щупов на дисплее высвечивается единица. В этом случае говорят, что диод находится в обрыве, или попросту сгорел, что называется, до дыр. В точности также при прозвонке мультиметром ведут себя p-n переходы транзисторов. Проверить их ничуть не сложнее, чем отдельный диод.
Как проверить биполярный транзистор
При прозвонке транзистора мультиметром транзистор следует рассматривать не как усилительный прибор со всеми присущими ему свойствами, а как последовательно соединенные, к тому же встречно диоды, как показано на рисунке 10.
Рисунок 10. Транзистор, как последовательно соединенные диоды. Схема для прозвонки
Теперь к выводу базы надо подключить красный (плюсовой) вывод омметра, а черным коснуться по очереди выводов эмиттера и коллектора, показания будут такими же, как при прозвонке диода в прямом направлении. Процесс измерения и результат показаны на рисунках 11 и 12.
Рисунок 12. На дисплее показывается падение напряжения на p-n переходах транзистора при прямом включении омметра
Если вместо красного щупа к базе подключить черный, то переходы сместятся в обратном направлении, закроются, и на дисплее появится единица, как будто при обрыве. Именно так ведет себя при проверке исправный транзистор.
Но может случиться, что при прозвонке p-n перехода раздастся звуковой сигнал, или высветится единица при любом направлении включения измерительных щупов. Это говорит о том, что транзистор неисправен.
Даже при исправном поведении коллекторного и эмиттерного переходов судить об исправности транзистора еще рано. Следует не забыть прозвонить в обоих направлениях выводы К-Э. В любом направлении на дисплее должна показаться все та же единица. Но иногда случается, что даже при исправных переходах Б-Э, Б-К выводы К-Э замкнуты накоротко и слышится звуковой сигнал.
Сказанное справедливо для транзисторов структуры n-p-n. Теми же соображениями следует руководствоваться и при проверке p-n-p транзисторов, но в этом случае красный и черный щупы придется поменять местами. Подробнее об этом читайте здесь: Как проверить транзистор
Читайте также: