Электронные схемы

Иногда бывает нужно обнаруживать невидимое инфракрас­ное (ИК) излучение. Такая возможность пригодится для проверки пульта дистанционного управления на ИК-лучах или же контроля работоспособности различных ИК-датчиков положения, часто использующихся в современной бытовой и промышленной радиоап­паратуре.

Здесь приведены три варианта выполнения таких индикато­ров. Все они проще других, опубликованных в литературе, к тому же содержат меньше компонентов. В этих схемах происходит два вида преобразования. Сначала фотодиод невидимые ИК-лучи пре­вращает в электрический сигнал, который усиливается транзисто­ром и подается на обычный светодиод (излучающий свет видимого спектра). Светодиод HL1 будет светиться или мигать в такт с кодо­вой посылкой.

На рисунке (а) транзистор работает в качестве эмиттерного повторителя и обеспечивает усиление постоянного тока от фотоди­ода VD1 в цепи базы. Во второй схеме рисунке (б) фотодиод включен в цепь отрицательной обратной связи, а транзистор VT1 работает как усилитель напряжения. Чувствительность у обеих этих схем примерно одинаковая — обычно дальность действия индика­тора не превышает 30 см (для большинства применений этого вполне достаточно). При необходимости, если светодиод будет светиться при ярком дневном свете, можно установить резисторы, показанные на схеме пунктиром (номинал подбирается экспери­ментально под конкретный фотодиод). Они позволяют уменьшить чувствительность индикатора.

Еще одна схема индикатора рисунке (в) выполнена на основе недорогого интегрального ИК-приемника из серии TSOP. Для этих целей подойдет любой аналогичный (см. справочный раздел). За счет внутренней АРУ эта схема безразлична к фоновой засветке и обладает очень высокой чувствительностью, но питающее напря­жение не должно выходить за указанный на рисунке допуск.

Питание первых двух индикаторов может меняться в более широких пределах, но в этом случае добавочный токоограничительный резистор в цепи светодиода надо увеличить до 620 Ом. Транзистор подойдет любой из серии КТ3102, но, скорее всего, все нормально будет работать и при замене его на КТ315Г. В качестве инфракрасного приемного фотодиода также возможна замена — подойдут очень многие типы современных отечественных или им­портных, например, ФД-252, ФД-265А — они воспринимают спектр излучений в широком диапазоне длин волн (0,4…1,1 нм). В качест­ве датчика вместо фотодиода можно также подключить любой фо­тотранзистор.

Во всех схемах использован светодиод HL1 красного цвета с диаметром корпуса 3 мм (из серии КИПД24 или аналогичные им­портные) — им для свечения достаточно небольшого тока (0,5…1 мА).

Для проверки работоспособности любых пультов дистанцион­ного управления на ИК-лучах можно также воспользоваться схемой, предложенной Малышевым С. Ю. Ее особенность за­ключается в том, что проверка производится на слух через наушни­ки. Таким способом удастся не только убедиться в наличии ИК-им-пульсов, но даже определить соответствие или взаимозаменяе­мость разных пультов, так как каждая система ДУ имеет свою «мелодичность», которую можно услышать. При некотором опыте это устройство позволяет также на слух оценить мощность излуче­ния пульта.

Пробник состоит всего из двух микросхем; первая (DA1) — принимает ИК-импульсы и преобразовывает их в электрический сигнал, а вторая (DD2) — является маломощным звуковым усили­телем, выполненным на логических элементах, работающих в ли­нейном режиме.

Схема может быть собрана на печатной плате, показанной на рисунке. При правильном монтаже настройка не потребуется.

статья взята из книги Шелестов “Радиолюбителям: полезные схемы”

Существует большое разнообразие данных микросхем, и они несовместимы между собой по расположению выводов. Эти мик­росхемы можно проверить, задав рабочий режим, что можно сде­лать на специально собранном для конкретного случая стенде, куда микросхема подключается при помощи универсальной контактной панельки, либо же проверку проводить уже в составе собранной на них схеме. Второе более удобно, так как требует меньше времени.

Теперь непосредственно о проверке. Прежде всего, надо из­мерить уровни питающих напряжений, напряжения на входах мик­росхемы, а также на выходе (цифровым вольтметром). Обычно, ес­ли известны номиналы резисторов отрицательной обратной связи, то, посчитав коэффициент усиления, можно сделать выводы о том, что должно быть на выходе и с каким знаком, конечно, если это ли­нейный усилитель.

Сомнения могут возникнуть при проверке более сложных схем (интеграторов, автогенераторов и др.). В этом случае можно вос­пользоваться другим методом. Как вы знаете, любой операцион­ный усилитель легко заставить работать в режиме компаратора. Для этого мы можем временно подать поочередно на прямой и ин­версный входы микросхемы от внешнего источника небольшое на­пряжение через ограничивающий ток резистор. Напря­жение на выходе «операционника» при этом надо контролировать цифровым вольтметром или осциллографом (при нормальной ра­боте мы увидим переключение выхода).

Осциллограф для проведения таких измерений более удобен, так как он дает возможность обнаружить не только изменение уров­ней на выходе, но и наличие непредусмотренного самовозбужде­ния каскадов (автогенерацию).

статья взята из книги Шелестов “Радиолюбителям: полезные схемы”

В исправном элементе при прозвонке между силовыми цепя­ми должно быть бесконечно большое сопротивление, а между управляющим электродом и одним из выводов (катодом у тиристо­ра) небольшое сопротивление (от 30 до 400 Ом — зависит от ти­па) — величина сравнивается с заведомо исправным элементом.

Если тиристор или симистор явно не пробит, но все же есть сомнение в работоспособности, то его нужно проверить. Среди всех методов проверки работоспособности наиболее простыми (не требующими наличия специальных приставок) являются два.

Первым можно воспользоваться, если у вас есть два стрелоч­ных тестера, работающих в режиме омметра. Измерительные приборы подключаем к тиристору, как это показано на рис рисунке. Причем сопротивление его между анодом и катодом должно быть бесконечно большим до момента, пока мы не подключим провода от второго омметра к управляющему электроду (соблюдая поляр­ность, указанную на рисунке). За счет поступающего с омметра на­пряжения исправный тиристор при этом открывается и его сопро­тивление между анодом и катодом с бесконечности резко умень­шается до десятков Ом.

Второй метод заключается в том, что открывающее напряже­ние подается при помощи кнопки прямо с анода, как это показано на рисунке (б). Причем после кратковременного нажатия кнопки SB1 маломощный тиристор останется открытым до момента, пока мы не отключим цепь анода от прибора.

Следует отметить, что для таких проверок необязательно вы­паивать тиристор (симистор) из схемы (если он там уже установ­лен) — достаточно отключить от штатных цепей только управляю­щий электрод. Это особенно удобно, когда надо проверять сило­вые ключи в составе промышленного оборудования — там, чтобы добраться до элементов, требуется снять мощные радиаторы и ряд других мешающих узлов.

статья взята из книги Шелестов “Радиолюбителям: полезные схемы”

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.

Для прозвонки подойдет обычный стрелочный омметр, но, цифровым прибором в режиме контроля р-n-переходов делать это более удобно. При проверке сопротивления между истоком и сто­ком только не забудьте снять заряд с затвора после предыдущих измерений (кратковременно замкните его с истоком), а то можно получить неповторяющийся результат.

Многие маломощные «полевики» (особенно с изолированным затвором) очень чувствительны к статике. Поэтому, перед тем как брать в руки такой транзистор, позаботьтесь о том, чтобы на ва­шем теле не оказалось зарядов. Чтобы их снять, достаточно кос­нуться рукой батареи отопления или любых заземленных предме­тов, так как электростатические заряды между телами при их раз­делении распределяются пропорционально массе тел. Поэтому для их «обезвреживания» бывает достаточно прикоснуться даже к любой большой незаземленной металлической поверхности.

Несмотря на то, что мощные полевые транзисторы часто име­ют защиту от статики, но все равно пренебрегать мерами предо­сторожности не следует.

Многочисленный класс MOSFET-транзисторов (предназначен для работы в ключевом режиме) не имеет p-n-переходов между электродами (изолированный затвор). Из-за большого сопротив­ления диэлектрического слоя у затвора, если транзистор явно не пробит (для выявления этого лрозвонка все же не помешает), убе­диться в его работоспособности не удастся — прибор покажет бес­конечно большое сопротивление. Для проверки таких транзисто­ров можно воспользоваться одним из приспособлений, показанных на рисунке.

Для удобства подключения к выводам транзистора можно вос­пользоваться гнездами контактной колодки типа СНП64-96Р (или СНП34С-135Р) и любыми миниатюрными кнопками. Схема может подключаться к цифровому мультиметру в режиме проверки дио­дов или же к любому другому источнику напряжения не более 9 В (в пЬследнем случае в цепь затвора ставится светодиод АЛ307БМ (или подобный) и ограничивающий ток резистор 200…560 Ом). Можно использовать также и стрелочный омметр в режиме изме­рения килоомных сопротивлений.

В схеме, пока кнопка SB1 не нажата, на конден­саторе С1 происходит накопление заряда — исправный транзи­стор в это время должен быть закрыт — мультиметр покажет бес­конечность. Нажатие на кнопку приводит к открыванию транзисто­ра за счет напряжения с С1, что сразу будет видно по показаниям прибора (или свечению светодиода). Причем из-за наличия у поле­вых транзисторов с изолированным затвором своей значительной входной емкости и очень малой утечки он останется открытым и после того, как мы отпустим кнопку (пороговое напряжение откры­вания транзисторов обычно составляет 2…4 В). Но в этом случае конденсатор С1 теперь уже подключится к малому напряжению, которое действует на стоке открытого транзистора, и разрядится до уровня менее 1 В. При повторном нажатии на кнопку этого на-пряжения будет уже недостаточно для поддержания транзистора в открытом состоянии. Имеющийся заряд затвора разрядится, и транзистор закроется. Таким образом, мы получили триггер, управляемый переключением от одной кнопки, который позволяет проверить работу «полевика» в ключевом режиме.

Схема на втором рисунке более универсальна и содержит вторую кнопку (SB2), которая при нажатии разряжает емкость затвора, за­мыкая его на общий провод, что позволяет выключить транзистор (то есть полностью закрыть), независимо от положения SB1. Такая возможность может пригодиться при проверке цифровых полевых ключей (у них пороговое напряжение около 1 В).

Во многих мощных MOSFET-транзисторах между стоком и ис­током имеется встроенный обратно включенный (параллельно) ди­од. Такой переход ведет себя как обычный диод, если изменить по­лярность питания — это надо знать, чтобы ошибочно не принять транзистор за пробитый. В наличии такого диода и его исправности можно убедиться при помощи мультиметра.

Для проверки работы биполярных и полевых MOSFET-транзисторов в ключевом режиме можно также использовать приставку на аналоговом таймере из серии 555. В ней формируются управля­ющие импульсы и контролируется состояние перехода эмит­тер-коллектор (исток-сток) по свечению светодиода, установлен­ного в цепи нагрузки.

статья взята из книги Шелестов “Радиолюбителям: полезные схемы”

Некоторые тестеры имеют встроенные (или в виде приставки) 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 обоих p-n-переходов и убедиться в отсутствии проводимости между эмиттером и коллектором.

Причем таким способом удастся даже определить не только тип проводимости (n-p-п или p-n-р) неизвестного транзистора и его материал (германиевый или кремниевый), но и узнать располо­жение выводов (чем можно воспользоваться, если у вас нет на транзистор полных справочных данных). Ведь переход база-кол­лектор имеет большую площадь, из-за чего на нем в открытом со­стоянии напряжение будет на 3…50 мВ меньше, чем на переходе база-эмиттер. Это заметно, если измерять цифровым мультиметром в режиме проверки диодов, а обычным стрелочным омметром обнаружить такую малую разницу бывает сложно — уда­стся определить только сопротивление переходов.

Транзисторы, сдвоенные в одном корпусе, тоже прозваниваются тестером, но в этом случае напряжение на переходе эмит­тер-база будет около 1,2 В, база-коллектор — примерно 0,6…0,75 . 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.

Биполярные транзисторы с одним p-n-переходом тоже можно прозвонить в соответствии с эквивалентной схемой, приведенной на рисунке.

Конечно, факт наличия двух исправных переходов и отсутствие пробоя между эмиттером и коллектором не гарантирует, что такой элемент будет способен усиливать сигнал (ведь, как вы знаете, два диода, соединенные по эквивалентной схеме, это делать не могут), но вероятность того, что транзистор исправен, достаточно велика. По статистике, чаще всего при неисправности биполярного транзи­стора происходит либо короткое замыкание между выводами, либо же разрыв цепи. Впрочем, можно проверить транзистор и в актив­ном режиме, для чего достаточно на его базу кнопкой (SA3) подать через резистор 10… 100 кОм напряжение в несколько вольт, напри­мер, как это показано пунктиром на рисунке.

Для проверки транзисторов в активном режиме можно со­брать специальную схему.  Схема выполнена на основе трехвыводного пьезо-излучателя, применяемого в простейших телефонных аппаратах (такой элемент легкодоступен), Это автогенератор, в котором об­ратная связь с выхода усилительного элемента на его вход осуще­ствляется через пьезоэлемент-излучатель. Если транзистор неисп­равен, то вы не услышите звукового сигнала. Кроме простоты, пре­лесть этой схемы заключается в том, что она позволяет проверять биполярные транзисторы любой проводимости — для этого доста­точно поменять полярность подачи питания от источника при помо­щи сдвоенного трехпозиционного тумблера SA1. Ошибочная пода­ча питания не приведет к повреждению транзистора.

Для контроля любых биполярных транзисторов средней и большой мощности можно воспользоваться схемой, показанной на рисунке. Это тоже типичный автогенератор, работающий в звуко­вом диапазоне. Для его изготовления можно взять выходной транс­форматор от любого транзисторного радиоприемника (ВЭФ-201, 202 и др.) или от радиотрансляционной сети. Так как в этой схеме положительная обратная связь, необходимая для самовозбужде­ния, получается за счет фазового сдвига напряжения во вторичной обмотке трансформатора, важно соблюдать фазировку подключе­ния обмоток. Если генерации нет, то следует поменять местами вы­воды в одной из обмоток.

При сборке схемы номиналы не критичны, динамик подойдет любой. Резистор R2 должен иметь шкалу - это позволит проводить подбор транзисторов по максимальному коэффициенту усиления (усиление тем больше, чем при большем сопротивлении происхо­дит срыв генерации).

статья взята из книги Шелестов “Радиолюбителям: полезные схемы”

Благодаря своей экономичности они все чаще используются в современной радиоаппаратуре. Такие индикаторы имеют многие наручные и стационарные часы. В них ничего не светится, а индика­ция происходит только за счет изменения отражающих свойств (поляризации) жидкокристаллической пленки (жидкости, состоя­щей из кристаллов с определенными свойствами), находящейся между прозрачными стеклами с нанесенными на них тончайшими электродами. Для того чтобы было видно знаки, нужен переменный ток 100…300 мкА с частотой 50…1000 Гц, Напряжения достаточно несколько вольт, которое лучше получать с вторичной обмотки лю­бого понижающего трансформатора.

Постоянное напряжение на жидкокристаллический индикатор подавать нельзя, это может повредить сегменты, вызвав необрати­мую поляризацию кристаллов в жидкости. Слишком большим пере­менный ток тоже опасен. Признаком перегрузки является остаточ­ное послесвечение сегментов еще некоторое время после того, как напряжение уже снято. Уменьшить ток можно при помощи пере­менного резистора RP1.

Для подключения к электродам индикатора лучше использо­вать щуп с иголочкой на конце, которым касаются резиновой про­кладки с нанесенными токопроводящими полосками (такая резин­ка очень часто применяется для соединения в устройствах — отры­вать контактную резинку нельзя, так как повторно ее использовать, к сожалению, не удастся). Иногда выводы сделаны в виде гибкой ленты с проводниками.

Признаком разгерметизации сегментов является появление постоянных томных участков на индикаторе.

статья взята из книги Шелестов “Радиолюбителям: полезные схемы”

Большинство светодиодов можно проверить тестером так же, как и обычные диоды, но только напряжение у них ца открытом пе­реходе при контроле цифровым прибором в режиме контроля дио­дов будет выше — оно зависит от цвета свечения и обычно нахо­дится в диапазоне 1,3…1,8 В, см. таблицу:

Следует учитывать, что для сверхярких светодиодов открыва­ющее напряжение составляет около 3 В (оно зависит от цвета све­чения и может быть от 2,7 до 3,7 В).

В цифровых светодиодных (семисегментных или в форме ли­нейки) индикаторах могут использоваться по два светодиода, сое­диненных последовательно. В этом случае все аноды (или катоды) у них объединены. Сегменты можно проверить по свечению, вклю­чая каждый через токоограничивающий резистор.

статья взята из книги Шелестов “Радиолюбителям: полезные схемы”

Как вы знаете, стабилитрон — это тот же диод, но с более точ­ной (нормированной) обратной характеристикой. Большинство из них и проверяются как диоды. Но не все исправные стабилитроны удастся прозвонить тестером (мультиметром). Например, симмет­ричные и прецизионные имеют особенности внутреннего строения, показанные на рисунке, не позволяющие это сделать. Для их про­верки потребуется источник напряжения, уровень которого превы­шает напряжение стабилизации хотя бы на 1/3. К источнику стаби­литрон подключается через добавочный токоограничивающий ре­зистор (R₀) с номиналом 1 …2 кОм.

Максимальный ток стабилизации можно узнать по справочни­ку — его превышать нельзя. Большинство распространенных ста­билитронов имеют номинальный ток стабилизации 1,..30мА, но на­чинают стабилизировать напряжение уже при минимальном токе в 0,5… 1 мА.

Удобнее всего проверять стабилитроны, если у вас есть источ­ник стабилизированною тока - нужно всего 1…10 мА. При 1 мА

можно проверять практически любой стабилитрон. В этом случае стабилитрон или стабистор подключается прямо к источнику тока (добавочный резистор не ставится) — на исправном элементе бу­дет номинальное напряжение стабилизации, которое лучше изме­рять цифровым вольтметром.

статья взята из книги Шелестов “Радиолюбителям: полезные схемы”

Любой стрелочный (аналоговый) омметр позволяет проверить прохождение тока через диод (или фотодиод) в прямом направле­нии — когда «+» тестера приложен к аноду диода. Обратное вклю­чение исправного диода эквивалентно разрыву цепи.

Цифровым прибором в режиме омметра проверить переход не удастся. Поэтому у большинства современных цифровых мультиметров есть специальный режим проверки p-n-переходов (на переключателе режимов он отмечен знаком диода). Такие перехо­ды есть не только у диодов, но и фотодиодов, светодиодов, а так­же транзисторов. В этом режиме «цифровик» работает как источ­ник стабильного тока величиной 1 мА (такой ток проходит через контролируемую цепь) — что совершенно безопасно. При подклю­ченном контролируемом элементе прибор показывает напряже­ние на открытом p-n-переходе в милливольтах: для германиевых 200..300 мВ, а для кремниевых 550…700 мВ. Измеренное значе­ние может быть не более 2000 мВ.

Высоковольтные диодные столбы таким способом проверить не удастся, так как они состоят из многих последовательно вклю­ченных диодов. Суммарное падение напряжения на переходах мо­жет составлять десятки вольт. Для их контроля потребуется источ­ник литания с напряжением большим, чем падение напряжения на переходах (обычно достаточно от источника 30…40 В).

Для фотодиода простая проверка р-n-перехода тестером не позволяет выявить такой довольно редкий дефект, как потеря фо­точувствительности (бывает вызвано старением). Убедиться в ра­ботоспособности такого элемента можно путем засветки его мощ­ной лампой (60… 100 Вт) с расстояния 10…20 см и измерения на выводах напряжения фотоЭДС цифровым вольтметром, которое сравниваем с заведомо исправным фотодиодом.

статья взята из книги Шелестов “Радиолюбителям: полезные схемы”

Наиболее частая причина выхода из строя трансформаторов (и дросселей) — их пробой или короткое замыкание витков в об­мотке или обрыв выводов. Обрыв цепи катушки или наличие замы­каний между изолированными по схеме обмотками можно обнару­жить при помощи любого тестера. Но если катушка имеет большую индуктивность (т. е. состоит из большого числа витков), то цифро­вой мультиметр в режиме омметра вас может обмануть (показать бесконечно большое сопротивление, когда цепь все же есть) — для таких измерений «цифровик» не предназначен. В этом случае на­дежнее аналоговый стрелочный омметр.

Если проверяемая цепь есть, это еще не значит, что все в норме. Убедиться в том, что внутри обмотки нет коротких замыка­ний между слоями, приводящих к перегреву трансформатора, можно по значению индуктивности, сравнив ее с аналогичным из­делием.

Когда такой возможности нет, можно воспользоваться другим методом, основанном на резонансных свойствах цепи. От пере­страиваемого генератора подаем синусоидальный сигнал пооче­редно на обмотки через разделительный конденсатор и контроли­руем форму сигнала во вторичной обмотке. 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 цели. Ко-роткозамкнутые 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…20 ООО Гц;

- 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: Uвых/Uвх