TriDiag(3 in 1診断テストツール)
電子機器愛好家は、自由に使える十分な診断ツールを持つことはできません。
この特定のプロジェクトは、ツールボックスや名刺のサイズであるシャツのポケットでさえ、ほとんどスペースを占有せず、実際には3つのプロジェクトが1つにすべて同じ小さなPCBに含まれています。
これらの各ツールでは、異なる診断を行うことができ、簡単にするために、ツールは適用可能なLEDでステータスを表示します。
1:導通/ダイオードテスト。(デュアルLED)
2:1kHzの方形波発生器。(LEDなし)
3:非接触AC電圧インジケータ。(シングルLED)
すべて携帯性のために3Vのコイン電池で駆動され、1.5Vから5Vまでの外部電源を印加することができます。
プロジェクトが適用されるサイズと用途により、精度が要件ではないため、コンポーネントの公差を補正するための調整可能な要素は含まれていません。
これは、Go/Nogo表示とシンプルな機能により、より高度な定量ツール(DMM/オシロスコープなど)に代わるものではなく、ポータブルな補助装置です。
サイズ:50(D)×90(L)×6(T)mm
重さ:21g
調度
TLC551CDSOIC8の
TSZ122 (デュアル・オペアンプ) SOIC8
BAS286(ショットキーダイオード) SOD80
FDN5618P (PFET) SOT233 - 数量 2
BC849B (NPN) SOT233 - 数量 3
LT3092シリーズ電流源:SOT223
1MR抵抗1206パッケージ
100KR 抵抗器 1206 パッケージ - 数量 3
10KR 抵抗器 1206 パッケージ - 数量 3
5K1抵抗器1206パッケージ
2K抵抗器1206パッケージ
1KR 抵抗 1206 パッケージ - 数量 4
470R 抵抗 1206 パッケージ - 数量 3
8K2抵抗器1206パッケージ
82R 抵抗器 1206 パッケージ - 数量 2
20k 抵抗 1206 パッケージ
2K2抵抗器1206パッケージ
100nFコンデンサ1206パッケージ - 数量5
10nFコンデンサ1206パッケージ - 数量3
1μF コンデンサ 1206 パッケージ - 数量 2
20mmコイン電池バッテリークリップCR2032型
すべての表面実装部品
すでに利用可能な場合を除き、個々の値ではなく、値の範囲を購入する方が費用対効果が高いことが証明される可能性があります。一部のコンポーネントには、コンポーネントリストで指定された数量よりも大きいMOLがある場合もあります。
サプライヤーのいずれにも所属していないので、該当する場合は、好みのサプライヤーから供給品を入手してください。
リンクは掲載時点で有効です。
ツール
半田鏝
半田
ピンセット
拡大する
工具を理解し、推奨される操作手順に従い、必ず適切なPPEを着用してください。
ステップ1:非接触AC電圧テスト
非接触AC電圧テスターは、カスケード接続された3つのBC849Bトランジスタで構成されており、最終的なゲインは各トランジスタのゲインの積になります。全体のゲイン = ゲイン 1 * ゲイン 2 * ゲイン 3。
BC849Bトランジスタのゲインは平均220で、全体の平均ゲインは10.48E+6です。同じゲイン帯域内のトランジスタ間でゲインが変動するため、全体のゲインはこれよりも高くなったり低くなったりする可能性があります。
検出されるAC電圧(~3*Vbe min)は、温度と湿度に応じて、電源線の絶縁と~2x10E16(Ωm)の空気抵抗率を介してトランジスタベースとの直接接触から絶縁され、ベース電流が非常に低くなります。
アンテナは、独立した長さのワイヤではなく、PCBの裏側に統合された銅トレースコイルです。
この例では、Ib1 = 100pAはIc3 = ~1mAになります。
最初の2つのトランジスタの抵抗は、最大コレクタ電流を制限します。
1MR < 3uA は VR1 = 3V - (Vce + Ve [エミッタは ~2* Vbe の地上にある]) として計算されます。
100kR < 30uA (VR2 = 3V - (Vce + Ve [エミッタは地上のVbe])
470R < 6.4mA (VCEおよびLEDによる)。
回路に電力を供給する3Vの低バッテリ電圧と消費電流の低減により、低電流高効率LEDの使用が推奨されます。
使用方法は、テストツールをオンにして、LEDが点灯する主電源AC電源に接続されたケーブルまたはワイヤのすぐ近くにアンテナを配置するだけです。
ステップ2:1kHz矩形波発生器
信号発生器は、基本波を超える奇数高調波周波数が無限にあるため、オーディオおよびIFステージでのトラブルシューティングに使用できます。
矩形波発生器は、タイマ(555または同等品)をベースとしており、1つの抵抗と1つのコンデンサを使用して、マークスペース比が1:1の1kHzの方形波を作成します。
この構成では、制御ピンはコンデンサに接続され、このピンを外部ノイズから切り離し、このピンを使用してスレッショルド電圧を外部から変化させることができます。
リセットピンはV+に接続されています。
トリガとスレッショルドは互いに接続され、これらは2つの内部コンパレータのそれぞれ1つの入力に接続されています。
各コンパレータには2番目の入力があり、直列に接続された3つの5k抵抗のタップポイントの1つに接続されています。一方のコンパレータの負入力は2/3V+に設定され、他方のコンパレータの正入力は1/3V+に設定されます。
コンデンサ、抵抗器(CR)、ネットワークの中間点は、トリガーとスレッショルドの2つの接続点に接続され、抵抗器は出力に接続されます。
デカップリングコンデンサ(1uFおよび100nF)は、デバイス電源に接続されています。
出力が High であると仮定して開始すると (同様に Low から開始することもできます)、電圧が 2/3 V+ に達するまでコンデンサは抵抗を介して充電を開始し、これによりフリップフロップの状態が変化し、出力が Low に切り替わります。コンデンサは、電圧が1/3V+に達するまで抵抗を介して放電し、フリップフロップの状態が変化して出力がハイになります。
電力が供給されている限り、出力は無期限に高と低を交互に切り替わります。
必要な周波数のCR値は100nFと7K1(5k1+2kで構成)です。
頻度は以下から計算できます。
周波数 = 1/(1.4*CR) = 1/(1.4*100nF * 7K1) = 1006.03Hz測定値は1008Hzです。
タイマの出力には1KRの直列抵抗が接続されており、短絡接続時に出力に過度な負荷がかかるのを防ぎます。
ステップ3:導通/ダイオードテスター
導通/ダイオードテストは、その名前が示すように、導通< = 2Rとダイオードをチェックします。
表示は、次の表に機能ごとに1つずつ、2つのLEDによって与えられます。
導通ダイオードのステータス
オフオフ 開回路。
連続性<=2Rでオン
ダイオードまたは<1kRでオフ
このテスト素子の2つの部分は、各機能に1つのアンプが割り当てられたデュアルオペアンプを使用して作成されます。
オペアンプは、1.8〜5.5Vの低動作電圧範囲のマイクロパワーアンプで、3Vコイン電池での動作に最適です。これはレールtoレールのオペアンプで、電源電圧が限られている場合に出力範囲を最大化します。
低バイアス電流(IB)と低オフセット電圧(Vos)を考慮しました
導通テスター。
これは、電圧ゲイン (Av) が ~221 の非反転として構成されたアンプの 1 つを使用します
平均 = 1 + RF/R2 = 1 + 220k/1k = 221
電圧は<10mVで、利得221を測定するため、出力電圧に対するオフセットの影響を考慮する必要があります。
1つを考慮すると、Vout_Ib = Ib*Rf = 200pA*220K = 44uV
Vosを考慮すると、Vout_Vos = Vos*(1 + Rf/R2) = 5uV*(1 + 220k/1K) = 1.105mV
この場合、最も大きな影響はVosによるものです。
非反転入力は1kプルアップ抵抗に接続され、評価対象の素子に接続すると分圧器を形成します。
入力抵抗が1Rの場合、入力電圧Vin = (Ri/Rt)*Vs = (1/1001)*3 = 2.997mV
これにより、出力は2.997mV * 221 = 662.337mVになります。
Vout_Vosによる誤差は、(Vout_Vos/Vout)*100 = (1.105mV/ 662.337mV)*100 = 0.1668%または1.668mRに相当します。
1K抵抗は1%であるため、1K +/- 10Rは出力の+8/-6.6mVの変化、つまり+12.1/-9.9mRに相当します
電源電圧を3Vから2Vに下げた場合の影響を考えると、
入力抵抗が1Rの場合、入力電圧Vin = (Ri/Rt)*Vs = (1/1001)*2 = 1.998mV、つまり-50%の変化、つまり-1mV/Vとなります。
分圧器の電源変動による影響は、代わりに電流源で被試験デバイス(DUT)を駆動することによって軽減できます。選択されたものは、1.2Vの電源電圧まで仕様が規定されています。
ただし、導通/ダイオードテストの最小電源制限は、1.8Vのオペアンプです
導通表示
これは、Vgsthが-1V〜-3VのPFETを使用して実現されます。
アンプへの入力が開回路(OC)になると、入力は入力プルアップ抵抗によって電源にプルアップされます。
したがって、出力は~3V、Vg、電源は~0Vで、PFETはスイッチオフされます。
1Rを入力に接続すると、出力は662.337mVになります。
出力は、センタータップをゲートに接続した状態で、10Kおよび100kのプルアップで3Vの分圧器に接続します。
ゲート電圧 (Vg) = (100k/110k)*(662.337mV-3V) = -2.13V (wrt supply) で、導通テスト LED の点灯時に PFET が切り替わります。
短絡(SC)の場合、入力の出力は~0Vで、Vg = (100k/110k)*-3V = -2.73V (wrt電源)になります。導通テストLEDを点灯させます。
ダイオードテスター。
これは、電圧ゲイン(Av)が~1.2の非反転として構成された他のアンプを使用します
Vf ~0.6Vの小信号ダイオードの場合、出力は~728mVです。
ダイオード表示
アンプへの入力が開回路(OC)になると、入力は入力プルアップ抵抗によって電源にプルアップされます。
したがって、出力は~3V、Vg、電源は~0Vで、PFETはスイッチオフされます。
信号ダイオードを入力(アノードから入力、カソードを0V)に接続し、順方向バイアスします。
出力は~728mV (~0.6Vの入力Vfの場合)で、センタータップをゲートに接続した状態で、10Kおよび100kのプルアップで3Vまでプルアップして分圧器に接続します。
ゲート電圧 (Vgi) = (100k/110k) *(728mV-3V) = -2.065V (wrt supply) で、PFET がオンに切り替わり、ダイオード テスト LED が点灯します。
短絡(SC)の場合、入力の出力は~0Vで、Vg = (100k/110k)*-3V = -2.73V (wrt電源)になります。これにより、ダイオードテストLEDも点灯しますが、導通LEDと連動して短絡(SC)を示します。
ステップ4:PCB
2 その他の画像
PCBはEagleCADを使用して設計され、PCBはOSHparkによって製造されました。
その主要な部品が上部に取付けられ、手によって傷つけられたコイルを否定する背部の連続的な跡として製造されるコイルが付いているその両面PCB。
ただし、必要に応じて感度を上げるためにコイルの端に延長部をはんだ付けする準備があります。
バージョン1ではR1を使用してDUTとの分圧器を形成し、バージョン2では電流源を追加してDUTにバイアスをかけます。
含まれているPCB設計はバージョン2用です。
組み立てる前に、PCBに欠陥がないかチェックし、ビア(メッキされたスルーホール)に特に注意してください。
開口部が見つかった場合は、穴にワイヤを通し、PCBの両側にはんだ付けすることで修復できます。
ただし、非常にまれなケースですが、組み立て前に解決する方が簡単です。
受動部品(抵抗器/コンデンサ)の大部分はSMD1206タイプです。
ICはSOIC8ですが、電流源はSOT223です
ホットプレートを使用することもできますが、次の順序でコンポーネントを手動ではんだ付けしました。
受動部品を取り付けます。
電流源を使用する場合は、R1を省略できます。
現在のソースセクションには、追加のデカップリングとフィルタリング(R25、C7、C8)の規定があり、必要に応じて入力できますが、使用中は問題は見つからず、最終ビルドでこれらを省略しました。
トランジスタとLEDを取り付け、正しい向きになっていることを確認します。
ICを取り付けて、正しい向きになっていることを確認します。
PCBへの接続は、互換性のあるピンとソケットを備えた穴を介してヘッダーピンで行うことができます。
操作の前に、コンポーネントが正しく配置され、向きが合っていること、および予期しない開回路や短絡回路がないことを確認してください。拡大鏡による目視検査とDMMによる電気検査の両方による。
添付 ファイル
ステップ5:操作
受電機器で診断テストを実施する前に、ユーザーと機器の両方に対するリスク、PPEの必要性を理解し、疑わしい場合は、開始する前に専門家のアドバイスを求めてください。
電源はCR2032コイン電池から供給され、動作は非ラッチングプッシュボタンによって開始されます。
オプションで、外部電源をVSピン(1.5〜5.5V)に接続することができ、VSピンはスイッチと逆バイアスダイオードによってコイン電池から絶縁されています。
ただし、VS端子は最大入力電圧を超えると部品が破損する恐れがありますので、注意して使用してください。
PCBへの接続は、エッジフィンガーまたはヘッダーピンで行うことができます。
付加抵抗の包含を否定するために、cont/ダイオードテスト用の接続をはんだ付けすることをお勧めします。
非接触AC電圧インジケータを使用する場合は、誤表示を防ぐために、PCBの背面にあるコイルに指を近づけないでください。また、コンポーネントやユーザーに損傷を与えるため、主電源ACに直接接続しないでください。
コント/ダイオードテスターは、電源が供給されていない回路でのみ使用してください。
信号インジェクタは低電圧電源回路で使用するためのものですが、要件に応じて、損傷につながる可能性のある出力をバックバイアスしないように、適切な回路(コンデンサネットワークなど)で出力を減衰、増幅、および/または絶縁する必要がある場合があります。
ステップ6:最後に
次回まで、読んでくれてありがとう。
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