Обнаружение короткого замыкания (КЗ) в печатных платах и прочих электронных устройствах – задача отнюдь не тривиальная. В особенности это проблематично, если отыскиваемое замыкание характеризуется сопротивлением в десятки или сотни Ом, которое не обнаруживают типовые мультиметры с зуммером. Порог обнаружения в самодельном устройстве плавно регулируется, что позволяет быстро «вызвонить» подозрительную цепь.
Основные параметры прибора:
- сигнализация утечки между входными клеммами;
- регулируемый порог срабатывания в диапазоне 0…1000 Ом;
- световая и звуковая индикация;
- питание 9…12 В.
Рассматриваемая схема представляет собой расширенный аналог «пищалки», известной по цифровым мультиметрам, способной обнаруживать короткие замыкания в системе. Типичное значение максимального сопротивления, приводящего к срабатыванию встроенного зуммера, составляет порядка нескольких десятков Ом. В представленной схеме порог срабатывания плавно регулируется до 1 кОм, поэтому его можно использовать для быстрого обнаружения устойчивых коротких замыканий, например, расположенных на конце длинного тонкого телекоммуникационного кабеля или вызванных последствиями от протечек аккумуляторов.
Как работает прибор
Принципиальная схема представлена на картинке ниже. Идея контроля сопротивления состоит в сравнении напряжений, которые создаются парой делителей напряжения. Первый, опорный, образован потенциометром Р1 и резистором R2. Получаемое с него напряжение находится в пределах от 0 до примерно 4,5 В.
Роль делителя №2 выполняет резистор R1 (его сопротивление точно такое же, как R2) и контролируемая цепь, которая подключена через разъем J1. В том случае, когда сопротивление тестируемой цепи меньше, чем у Р1, то и выдаваемое ею напряжение будет ниже.
Оба напряжения сравниваются компаратором US2. Если напряжение, подаваемое на проверяемый участок цепи, ниже, чем на потенциометре Р1 — т.е. его сопротивление меньше — выходной транзистор компаратора открывается. При этом загорается светодиод 1, и звучит сирена SG1. Резистор R3 вносит в схему небольшой гистерезис, что улучшает включение и выключение выходного транзистора компаратора, без возникновения промежуточных состояний, связанных с конечным коэффициентом усиления операционного усилителя LM311.
Ток, протекающий через сирену SG1, ограничен резистором R5, чтобы издаваемый ею звук не раздражал и не мешал концентрации во время работы. Значение этого резистора можно свободно изменять.
Делители напряжения питаются от линейного стабилизатора, который обеспечивает питание 5 В. Такое решение выбрано для того, чтобы обеспечить компаратор LM311 стабильными сигналами на его входах. Максимальное входное напряжение, которое он может правильно обрабатывать, примерно на 2 В ниже напряжения питания. Чтобы избежать проблем, связанных с поляризацией стабилитрона, было решено использовать простой и дешевый стабилизатор, где вопрос потребляемого от него тока неважен. Конденсаторы С1 и С2 предотвращают его возбуждение.
Сборка и настройка устройства
Устройство собрано на односторонней печатной плате размерами 55×25 мм, топология печатного монтажа и сборка показаны на рисунке ниже. На расстоянии 3 мм от края платы имеются монтажные отверстия. Предлагаю провести сборку типовым способом, от самых низких элементов к более высоким. Для микросхемы US2 можно использовать панельку.
После подключения источника питания 9…12 В (например, кроны 6F22) схема может начать работу. Потенциометром P1 устанавливается сопротивление, которое должно быть максимальным порогом чувствительности системы, после подачи такого же или меньшего сопротивления на клеммы разъема J1 загорится светодиод, и последует звуковой сигнал. Потребление тока в режиме ожидания составляет примерно 7 мА, а в режиме сигнализации — примерно 22 мА – при питании от 9 В.
Подготовить систему к обнаружению сопротивлений выше 1 кОм можно — просто пропорционально увеличьте номиналы резисторов R1, R2 и потенциометра P1.
Перечень элементов принципиальной схемы
При сборке датчика сопротивления своими руками удобно воспользоваться общим списком его компонентов.
РЕЗИСТОРЫ:
- R1, R2 — 1 кОм \1% \0,6 Вт;
- R3 — 1 МОм \0,25 Вт;
- R4, R5 — 1 кОм \0,25 Вт;
- P1 — 1 кОм (с линейной характеристикой).
КОНДЕНСАТОРЫ:
- C1…C3 — 100 нФ;
- C4 — 22 мкФ/25 В.
ПОЛУПРОВОДНИКИ:
- LED1 — зеленый 5 мм;
- US1 — 78L05 ТО92 (ближайший отечественный аналог КР1157ЕН5);
- US2 — LM311 DIP8 (ближайший отечественный аналог К554СА3).
ПРОЧЕЕ:
- J1, J2 — АРК2/500;
- SG1 — КПИ-1410 (можно пробовать пьезоизлучатель от китайского будильника);
- панелька DIP8.
Loading...
