inleiding
|
Dit artikel gaat over een "octopus componenten tester". Het klinkt futuristisch, maar in de praktijk valt het mee. Een OCT (zoals ik het voor het gemak maar even afkort) bestaat uit een eenvoudige schakeling en een oscilloscoop met XY-functie. Door middel van deze samenstelling is het mogelijk om het stroom en spanning gedrag van een component zichtbaar te maken. Zo kan je in één oogopslag zien of het te testen component nog werkt. Zo is kortsluiting in één oogopslag te detecteren en als een halfgeleider kapot is, is dat ook meteen te zien. Het is zelfs mogelijk om aan het beeld af te leiden wat voor een type component het is zoals bijvoorbeeld een weerstand, diode, spoel of condensator. Als je al een scoop hebt, is de bouw van de schakeling de enige "drempel". Gelukkig is het een bijzonder eenvoudige schakeling dat ook nog goedkoop is.
|
|
schema van tester
|
|
werking
|
De werking is het best uit te leggen aan de hand van bovenstaande schema. De basis is een voedingsbron met een sinus van 50/60Hz van ongeveer 6,3VAC. Ik heb een 8VAC spanningsbron gebruikt, dat volstaat ook. Een interessante spanning van componenten is 0,7V omdat halfgeleiders dan een ander gedrag vertonen. Op een schaal van bijvoorbeeld 0...20V, is 0,7V bijna niet te zien, dus 5...10V is een mooie spanning. Om de stroom te beperken is er een weerstand opgenomen van 47K waardoor de stroom beperkt wordt tot ongeveer 0,1mA. Dan branden componenten nog niet door, dus is een voldoende lage stroom. Ik heb ervoor gekozen om drie weerstanden via een schakelaar toe te passen zodat er ook in stroom gevarieerd kan worden. Ik heb gekozen voor 10K, 47K en 100K. Deze optie zal ik verder niet bespreken, ik ga uit van een vaste weerstand van 47K om het eenvoudiger te houden.
Afijn. Als er bijvoorbeeld een weerstand aan wordt gesloten op de DUT (Device Under Test) aansluiting ontstaat er een stroomkring. De opgewekte spanning loopt via de 47K weerstand door de DUT. Het resultaat zal zijn dat er een spanning "over" de weerstand staat en dat er een stroom doorheen loopt. Dat is de bedoeling.
Door de X-as van de scoop aan te sluiten "over" de DUT, zal de spanning over de DUT zichtbaar zijn. Dus als er geen DUT is aangesloten, zal de maximale onbelaste bronspanning zichtbaar worden op de scoop. De Y-as is aangesloten over de weerstand van 47K. Dus de spanning over de 47K weerstand is zonder DUT aangesloten "nul" omdat er geen stroom loopt. Als er wel een stroom loopt als er een DUT is aangesloten, ontstaat er een stroom door de 47K weerstand waardoor een spanningsverschil over de 47K weerstand ontstaat. Deze spanning wordt gebruikt voor de Y-as van de scoop.
Met andere woorden. Als er geen DUT is, zal er alleen een horizontale lijn ontstaan dat de spanning representeert. Als er een kortsluiting is (het andere uiterste) zal de stroom maximaal zijn en de spanning over de DUT nul. Deze stroom wordt zichtbaar als een vertikale lijn omdat over de 47K weerstand de maximale spanning is ontstaan.
Aan de hand van het beeld is dus af te leiden wat het gedrag van het component is. Door voorbeelden te zien van beelden van goede componenten, is het testen en beoordelen vrij eenvoudig.
|
|
weergave: open aansluiting / kortsluiting
|
Hieronder staan de beelden van twee situaties. De linker beelden zijn de XY-beelden afgebeeld en ter referentie zijn de "normale" beelden van beide kanalen in de tijd weergegeven. De bovenste twee beelden zijn van een open aansluiting en de onderste twee beelden zijn van een kortsluiting op de DUT aansluitingen. Als er naar de rechter beelden wordt gekeken is zichtbaar dat de gele lijn de spanning is (X) en de blauwe lijn de "stroom" (Y). Nou ja, stroom, de spanning over weerstand 47K dus representeert dus de stroom. Bij een open DUT aansluiting is er wel spanning en geen stroom. Dus een horizontale lijn als beeld in de XY weergave. Bij een kortsluiting, zoals bij de onderste twee afbeeldingen te zien is, is er geen spanning (gele lijn) en maximale stroom (blauwe lijn). Dus de representatie van de maximale stroom is een vertikale lijn. Dit zijn de uitersten dat te zien is.
|
|
weergave: diode
|
Hieronder is het beeld weergegeven van een diode dat aangesloten is op de DUT aansluiting. In negatieve richting (links van de Y as) is zichtbaar dat de spanning onveranderd is, dus geen spanning door de diode wordt doorgelaten. Rechts is zichtbaar dat de spanning bij (ongeveer 0,7V) stopt en overgaat in een positieve stroom. Met ander woorden, tot 0,7V wordt de spanning tegen gehouden en daarboven wordt de spanning doorgelaten. Hieruit is af te leiden dat er een spanningsverlies is van 0,7V, hetgeen gebruikelijk is bij een diode. Als de diode kapot zou zijn zou dit beeld er anders uit zien. Bij een kortluiting dus een vertikale lijn en als er niets wordt doorgelaten een horizontale lijn. Is de piek niet rechts boven maar links onder zichtbaar, dan ligt de diode achterstevoren op de aansluitingen. ;-)
Op de rechter twee afbeeldingen zijn de spanningen voor X en Y afzonderlijk zichtbaar gemaakt. Het is goed zichtbaar dat de spanning af wordt gekapt en overgaat in een stroom piek. Zouden de twee losse signalen precies op 0V worden geregeld zou er ene perfect sinus ontstaan omdat de delen van de sinus elkaar overlappen. Hieruit is ook te concluderen dat er geen fase verschil is ontstaan.
|
|
weergave: condensator
|
Hieronder is het resultaat zichtbaar van het testen van een condensator. Dit kenmerkende beeld ontstaat doordat er een spanning en een stroom loopt, maar ook faseverschil optreed. (Net als bij een spoel.) De exacte vorm van het beeld verschilt per waarde van een condensator, maar de basis is een vertikale ovaal als vorm. Op het rechter beeld is goed te zien dat de spanning en stroom onderling van fase verschillen. Doordat een condensator een elektrisch veld opslaat onder spanning en deze energie weer afgeeft als de spanning daalt, ontstaat er een "verschuiving" in de fase. De geteste condensator werkt dus naar behoren. Als een oude (uitgedroogde) condensator kortsluiting heeft, zal er dus een vertikale lijn ontstaan en is het manco snel aangetoond.
|
|
meting aan weergave
|
De X- en Y-as kan ook omgedraaid worden. Weliswaar kantelt het beeld, maar de werking blijft gelijk. Echter vind ik het logischer om de positieve waarde maar boven en naar rechts te hebben. En een ander argument is dat soms alleen aan de X-as kan worden gemeten met markers door een scoop. Omdat de spanning exact is en op de X-as weergegeven kan er aan worden gemeten. Om de stroom te bepalen moet dit worden verrekend met de 47K weerstand. (Vandaar dat ik ook een 10K en 100K weerstand heb gebruikt om het rekenen makkelijker te maken...) Omdat de spanning relevanter is, vind ik dat logischer op de X-as. Hieronder staat het beeld van een ledje dat getest is. Het gedraagt zich als een diode. Door op de X-as twee markers te plaatsen kan de drempelspanning worden bepaald. Zo is zichtbaar dat bij 640mV de diode pas gaat geleiden. Zo is ook voor een diode de drempelspanning te bepalen. In één oogopslag kan deze opstelling meer informatie geven dan een multimeter...
|
|
de bouw
|
Waarschijnlijk is het schema zo eenvoudig dat iedereen dit naar eigen wens in een kastje kan bouwen. Om bij te dragen aan ideeën staat hieronder het binnenwerk van mijn bouwwerk.
|
|
