Cześć!
Jakiś czas temu razem z Instruktorem AE – Bartoszem Sawickim wybraliśmy się do jednego z dużych sklepów z artykułami budowlanymi, wyposażenia wnętrz, etc.
Jak to zwykle bywa w moim przypadku, rozglądając się wśród narzędzi za czymś przydatnym, wrzuciłem do koszyka probówkę napięcia sieciowego, ponieważ moja poprzednia została uszkodzona.
O temacie zapomniałem aż do wieczora, kiedy wyciągnąłem ją z torby i rozpakowałem. Z blistra wypadła instrukcja, podejrzanie długa jak dla zwykłej probówki.
Rozwinąłem ją, i -jak się okazało- urządzenie które kupiłem było czymś nieco innym niż sądziłem na początku. Zdziwiła mnie lista funkcji które posiada owy śrubokręt.
Po przeczytaniu Instrukcji, przyjrzałem się jeszcze raz i zauważyłem diodę LED (zamiast neonówki) oraz baterię (której probówki są pozbawione).
Nagle śrubokręt wydał mi się urządzeniem o najlepszym stosunku przydatności do ceny. Przetestowałem wszystkie opcje.
Mogę nim sprawdzić np. ciągłość zworki, sprawność diody LED, tranzystora, polaryzacji napięcia, a także, co ciekawe, obecność napięcia sieciowego bezstykowo.
Po testach okazało się, że wszystkie funkcjonalności działają bez zarzutu.
Nie byłbym jednak sobą, gdybym nie podjął próby rozszyfrowania konstrukcji tego urządzenia. Odkręciłem więc cap, wyciągnąłem wszystko ze środka i rozpocząłem identyfikację elementów.
Największą trudność sprawił poniższy element:
Przyznam, że w swojej karierze nie widziałem czegoś podobnego. Pomiar elementu wykluczył kondensator, oraz zworkę czy bezpiecznik. Element wykazywał za to śladową indukcyjność oraz wysoką rezystancję (ok 15M ohm). Wywiad środowiskowy pozwolił ustalić, że jest to zwykły rezystor, ale bez lakieru, terminali oraz masy termoprzewodzącej. Jest to opornik dużej mocy, co pozwala zapobiec przebiciu pomiędzy ścieżkami w przypadku włożenia próbnika do gniazdka.
Oprócz tego elementu, znalazłem w środku drugi rezystor, 5Mohm, oraz oczywiście tranzystor Darlington i wspomnianą wcześniej LED.
Narysowałem także schemat urządzenia:
Etykieta PLATE to punkt stykowy który należy dotknąć palcem. PROBE jest zaś końcówką śrubokręta. Zauważcie, że na schemacie znajduje się również antena. Jest ona przestawiona symbolicznie, jej rolę również pełni końcówka śrubokręta o odpowiedniej długości.
Sporym problemem była też polaryzacja LEDa. Po raz pierwszy spotkałem się z tym, żeby mniejszy słupek był katodą, większy zaś- anodą.
W schemacie umieściłem inny tranzystor, niż w oryginale ale o podbnych parametrach. Jest to zwykły Darlington.
Kolejnym krokiem była próba skopiowania tego urządzenia, w mniejszej formie, którą będzie można nosić przy kluczach.
Moja interpretacja wygląda następująco:
W ten sposób stworzyłem najbardziej praktyczną przywieszkę do kluczy, jaką może posiadać elektronik.
Jak to działa?
Teraz najciekawsze. Jak działa to urządzenie?
Podstawowym elementem jest właśnie tranzystor NPN Darlington o olbrzymim wzmocnieniu, sięgającym 30 tys. (współczynnik hFe).
Pełni on rolę włącznika dla diody zasilanej z dwóch baterii cynkowych(oryginał) lub jednej litowej(moja wersja).
Test ciągłości
Dotykając płytki powodujemy, że nasze ciało zyskuje potencjał baterii(3V). Dotknięcie końcówki powoduje, że ten potencjał zostaje przekazany na pierwszy rezystor, i przepływając następnie przez drugi trafia na bramkę tranzystora Darlington. Jego wzmocnienie jest tak ogromne, że wystarczą dosłownie nanoampery, żeby został nasycony. Dioda więc się zapala. W ten sposób możemy wykonać test ciągłości obwodu.
Dioda
Kiedy dotkniemy płytki prawą ręką, końcówka urządzenia staje się sondą czarną, zaś nasza lewa ręka sondą czerwoną. Chwycona takimi pseudosondami dioda przy polaryzacji zaporowej prądu nie przepuści- zatem tranzystor zostanie zatkany a probówka nie zasygnalizuje ciągłości.
Kiedy złapiemy diodę zgodnie z jej polaryzacją, oczywiście prąd przepuści- tester zasygnalizuje ciągłość. W ten sposób możemy sprawdzać zarówno diody półprzewodnikowe, jak i LEDy- a skoro możemy sprawdzać diody- możemy też sprawdzać tranzystory.
Kondensator
Tester umożliwia również sprawdzenie sprawności kondensatora- ale działa poprawnie tylko przy małych pojemnościach. Prąd który ładuje kondensator jest ograniczany rezystorami o łącznej wartości 20M Ohm oraz naszym ciałem (ok 1.5M Ohm). Cap o pojemności 100nF ładuje się w ten sposób kilkadziesiąt sekund.
Test bezkontaktowy
Oprócz pomiarów kontaktowych, możemy sprawdzić takze obecnosć napięcia sieciowego przez izolację przewodu. W tym celu nalezy dotknąć płytki i zbliżyć końcówkę testera do izolacji przewodu. Kiedy obecne jest w nim napięcie- LED zacznie migać podobnie do neonówki. Końcówka testera działa w takim przypadku jak antena- wychwytuje zmienne pole elektromagnetyczne z okolic przewodu, co powoduje indukcję prądu w końcówkę. A ten, chociaż bardzo niewielki, z łatwością wysteruje tranzystor Darlington.
Zachęcam do budowy urządzenia, oraz przestrzegam przed wkładaniem urządzenia do gniazdka sieciowego- pamiętajcie, że jeżeli chcecie wykonać taki test- urządzenie musi posiadać perfekcyjną izolację każdego punktu za wyjątkiem dodatniego bieguna baterii(który pełni rolę płytki).
P.S.
Jeśli interesujesz się projektowaniem PCB lub mój artykuł zainspirował Cię żeby spróbować swoich sił w tym temacie to zajrzyj na stronę naszego kursu w wersji on-line. Może akurat to coś dla Ciebie 🙂
Ramzes
Kilka słów o autorze:
Bartosz „Ramzes” Pracz jest z wykształcenia humanistą, z zawodu konstruktorem elektroniki w branży oświetlenia LED, a z pasji programistą systemów wbudowanych z kilkoma większymi i mniejszymi projektami w portfolio. Oprócz pisania programów lubi także pisać dla Was ciekawe artykuły, oraz uczyć elektroniki wszystkich tych, którzy wykazują chęć rozwoju w tym kierunku. Prowadzący zajęć z podstaw elektroniki oraz programowania mikrokontrolerów ARM (STM32) oraz AVR (arduino). Jego pozostałe zainteresowania to webmastering, motoryzacja (w szczególności silniki i mechanika), jazda motocyklem, czytanie książek i jazda na łyżwach 🙂