Prosty tester ciągłości kieszeni: 4 kroki (ze zdjęciami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:32

W ciągu ostatnich kilku tygodni zacząłem zdawać sobie sprawę, że muszę włożyć dużo wysiłku, aby sprawdzić ciągłość obwodu… Odcięte przewody, zerwane kable to tak duży problem, gdy za każdym razem jest taka potrzeba wyciągnąć multimetr z pudełka, włączyć, przejść w tryb "diodowy"… Postanowiłem więc zbudować sam, w bardzo prosty sposób, który zajęłoby mi 2-3 godziny.

Więc zbudujmy to!

Krok 1: Części i instrumenty

I. Pełna lista komponentów, niektóre z nich są opcjonalne, ze względu na niepotrzebną funkcjonalność (np. wskaźnik LED włączenia/wyłączenia). Ale wygląda dobrze, więc zaleca się go dodać.

A. Układy scalone:

• 1 x wzmacniacz operacyjny LM358
• 1 x obwód czasowy LM555

B. Rezystory:

• Trymer 1 x 10KOhm (mały pakiet)
• 2x10 kΩ
• 1x22 kiloomów
• 2x1KOhm
• 1x220Ohm

C. Kondensatory:

• 1x0,1 uF ceramiczny
• 1x100 uF Tantal

D. Inne składniki:

• 1 x dioda Schottky'ego HSMS-2B2E (może być używana każda dioda o małym spadku napięcia)
• 1 x 2N2222A - mały tranzystor sygnałowy NPN
• 1 x LED kolor niebieski - (Małe opakowanie)
• 1 x brzęczyk

E. Mechaniczny i interfejs:

• 2 baterie pastylkowe 1,5 V
• 1 x 2 styki listwy zaciskowej
• 1 x przycisk SPST
• 1 x przełącznik dwupozycyjny SPST
• 2 x przewody kontaktowe
• 2 x pokrętła punktu końcowego

II. Instrumenty:

1. Lutownica
2. Pilnik do ostrzenia
3. Pistolet na gorący klej
4. przewody o standardowym przekroju
5. Cyna lutownicza
6. Wkrętak elektryczny

Krok 2: Schematy i działanie

Aby ułatwić zrozumienie działania układu, schematy zostały podzielone na trzy części. Każde objaśnienie części odpowiada oddzielnemu blokowi operacyjnemu.

A. Etap porównania i wyjaśnienie pomysłu:

W celu sprawdzenia ciągłości przewodu należy dołączyć obwód elektryczny, aby przez przewód płynął stabilny prąd. Jeśli przewód zostanie przerwany, nie będzie ciągłości, więc prąd będzie równy zero (przypadek odcięcia). Idea obwodu przedstawiona na schematach opiera się na metodzie porównania napięcia pomiędzy napięciem punktu odniesienia a spadkiem napięcia na badanym przewodzie (Nasz przewodnik).

Dwa kable wejściowe urządzenia podłączone do listwy zaciskowej, ponieważ znacznie łatwiej jest wymienić kable. Połączone punkty są oznaczone na schemacie jako „A” i „B”, gdzie „A” jest porównywane z siecią, a „B” połączone z siecią uziemienia obwodu. Jak widać na schemacie, gdy wystąpi przerwa między „A” i „B”, nastąpi spadek napięcia na elementach dzielonych „A”, dlatego napięcie na „A” staje się większe niż na „B”, co powoduje, że komparator wytworzy 0V na wyjściu. Gdy testowany przewód jest zwarty, napięcie „A” staje się 0V, a komparator wytwarza 3V (VCC) na wyjściu.

Praca elektryczna:

Ponieważ badany przewodnik może być dowolnego typu: ślady PCB, linie energetyczne, zwykłe przewody itp. Należy ograniczyć maksymalny spadek napięcia na przewodniku, w przypadku, gdy nie chcemy grillować elementów, przez które przepływa prąd w obwodzie (jeśli jako źródło zasilania używany jest akumulator 12V, spadek 12V na części FPGA JEST bardzo szkodliwy). Dioda Schottky'ego D1 podciągnięta przez rezystor 10K utrzymuje stałe napięcie ~0,5V, czyli maksymalne napięcie jakie może występować na przewodzie. Gdy przewód jest skrócony V[A] = 0V, gdy jest przerwany, V[A] = V[D1] = 0,5V. R2 rozdziela części spadku napięcia. Trymer 10K nałożony jest na dodatni pin V[+] komparatora w celu określenia minimalnej granicy rezystancji, która zmusi komparator do wysterowania „1” na jego wyjściu. Jako komparator w tym obwodzie zastosowano wzmacniacz operacyjny LM358. Pomiędzy „A” i „B” umieszczony jest przycisk SPST SW2 w celu sprawdzenia działania urządzenia (jeśli w ogóle działa).

B: Generator sygnału wyjściowego:

Obwód ma dwa stany, które można określić: „zwarcie” lub „odcięcie”. Tak więc wyjście komparatora jest używane jako sygnał załączający do generatora fali prostokątnej 1 KHz. Układ scalony LM555 (dostępny w małej obudowie 8-pinowej) służy do zapewnienia takiej fali, gdzie wyjście komparatora jest podłączone do pinu RESET LM555 (tj. chip enable). Wartości rezystorów i kondensatorów dostosowane do wyjścia fali prostokątnej 1 KHz, zgodnie z zalecanymi wartościami producenta (patrz arkusz danych). Wyjście LM555 połączone jest z tranzystorem NPN pełniącym rolę przełącznika, dzięki czemu brzęczyk dostarcza sygnał dźwiękowy o odpowiedniej częstotliwości, za każdym razem, gdy występuje „zwarcie” na punktach „A”-„B”.

C. Zasilanie:

Aby urządzenie było jak najmniejsze, zastosowano dwie baterie pastylkowe 1,5V połączone szeregowo. Pomiędzy akumulatorem a siecią VCC na obwodzie (patrz schematy) znajduje się przełącznik włączania/wyłączania SPST. Kondensator Tantal 100uF jest używany jako część regulacyjna.

Krok 3: Lutowanie i montaż

Etap montażu jest podzielony na 2 zasadnicze części, pierwsza opisuje lutowanie płyty głównej ze wszystkimi elementami wewnętrznymi, a druga rozwija obudowę interfejsu z wszystkimi elementami zewnętrznymi, które muszą być obecne - wskaźnik LED on/off, przełącznik on/off, brzęczyk, 2 stałe przewody sondy i przycisk kontroli urządzenia.

Część 1: Lutowanie:

Jak widać na pierwszym obrazku z listy, celem jest jak najmniejsza deska. Tak więc wszystkie układy scalone, rezystory, kondensatory, trymer i listwa zaciskowa są lutowane w bardzo małych odległościach, zgodnie z rozmiarem obudowy (zależy od całkowitego rozmiaru obudowy, którą wybierzesz). Upewnij się, że łączówka jest skierowana na zewnątrz płytki, aby umożliwić wyciągnięcie stałych przewodów sondy z urządzenia.

Część 2: Interfejs i obudowa:

Elementy interfejsu należy umieścić w odpowiednich miejscach na granicy obudowy, aby możliwe było połączenie między nimi a główną płytą wewnętrzną. Aby zasilanie było sterowane przełącznikiem dwustabilnym, przewody łączące przełącznik dwustabilny z bateriami obwodowymi/pastylkowymi wyprowadzone są poza płytą główną. Aby umieścić prostokątne obiekty, takie jak przełącznik dźwigniowy i wejścia listwy zaciskowej, tam gdzie się znajduje, wywiercono go wiertłem o stosunkowo dużej średnicy, gdy prostokątny kształt został wycięty pilnikiem do ostrzenia. W przypadku brzęczyka, przycisku i diody LED, ponieważ mają okrągłe kształty, proces wiercenia był znacznie prostszy, wystarczyło wiertło o innej średnicy. Po umieszczeniu wszystkich elementów zewnętrznych konieczne jest połączenie ich grubymi, wieloskrętnymi przewodami, aby połączenia urządzeń były solidniejsze. Zobacz zdjęcia 2.2 i 2.3, jak wygląda gotowe urządzenie po procesie montażu. Do baterii pastylkowych 1,5 V kupiłem małą plastikową skrzynkę z eBay, która jest umieszczona tuż pod płytą główną i podłączona do przełącznika zgodnie z opisem na schemacie.

Krok 4: Testowanie

Teraz, gdy urządzenie jest gotowe do użycia, ostatnim krokiem jest kalibracja stanu, który można określić jako „Zwarcie”. Jak zostało to wcześniej opisane w kroku schematu, celem trymera jest określenie wartości progowej rezystancji, poniżej której zostanie wyprowadzony stan zwarcia. Algorytm kalibracji jest prosty, gdy próg oporu można wyprowadzić ze zbioru zależności:

1. V[+] = Rx*VCC / (Rx + Ry),
2. Pomiar V [dioda]
3. V[-] = V[dioda] (przepływ prądu do wzmacniacza operacyjnego jest pomijany).
4. Rx*VCC > Rx*V[D] + Ry*V[D];

Rx > (Ry*V[D]) / (VCC - V[D])).

Tak określa się minimalną rezystancję testowanego urządzenia. Skalibrowałem go tak, aby osiągnął 1OHm i mniej, aby urządzenie wskazywało przewodnik jako „zwarcie”.

Mam nadzieję, że ta instrukcja będzie pomocna.

Dziękuje za przeczytanie!