[ Pobierz całość w formacie PDF ]
Inteligentny tester kabli
Do czego to służy?
Przedstawione proste urządzenie słu−
ży do sprawdzania ciągłości kabli i prze−
wodów.
Zazwyczaj do takiego celu używane są
omomierze, mierniki uniwersalne pracu−
jące w charakterze omomierzy lub proste
sygnalizatory zawierające baterię i brzę−
czyk piezo.
Pomiar z użyciem sygnału dźwiękowe−
go ma ogromne zalety, bo nie wymaga od−
czytywania żadnych wartości ze skali
miernika. Przy swych wielu zaletach, pros−
te próbniki z brzęczykiem często zawodzą.
Także pomiar omomierzem na jednym za−
kresie może niestety wprowadzić w błąd.
Zdarza się bowiem, że między żyłami
zamokniętego kabla występuje nie zwar−
cie, tylko pewna upływność. Omomierz
wykaże między takimi żyłami oporność od
kilkudziesięciu kiloomów do kilku mega−
omów. Czasem taką upływność można
spokojnie pominąć i nie przejmować się jej
obecnością. Ale nie zawsze – są sytuacje,
gdy kabel nie może mieć żadnej upływnoś−
ci dla prądu stałego, bo zafałszuje to na
przykład sygnał przesyłany takim kablem.
Z drugiej strony zdarza się, że odcinek
przewodu nie jest przerwany, ale wykazuje
rezystancję większą niż powinien. Rezys−
tancja wynosi kilka...kilkadziesiąt omów za−
miast 0,1...1 oma. Bardzo często winę za to
ponoszą złącza: wszelkie wtyki i gniazda.
Jeszcze częściej występuje okresowy brak
styku – mówi się, że kabel trzeszczy. Znów
najczęstszą przyczyną są złącza niezbyt dob−
rej jakości. Wszyscy ci, którzy mają lub mie−
li okazje pracować przy kablach potwierdzą,
jak wielkie znaczenie mają dobre złącza.
Początkujący elektronicy zapewne nie
czują wagi problemu. Przykładowo podczas
montażu wtyczki typu „duży Jack” (czytaj
duży dżek) wszystko wygląda dobrze i nic
nie zapowiada kłopotów. Po kilku miesią−
cach czy latach używania kabla okazuje się
jednak, iż nitowane połączenie we wtyku
trochę się poluzowało, zaśniedziało, i co ja−
kiś czas traci dobry styk. Słyszalnym efek−
tem braku dobrego styku są trzaski i szum.
Po lekkim nawet poruszeniu wtyku, na
jakiś czas wszystko wraca do normy. Za
jakiś czas problem się powtarza. I wystę−
puje coraz częściej.
Próba pomiaru takiego kabla zwykłym
omomierzem zazwyczaj nie daje rezultatu,
bo omomierz nie jest w stanie wykryć krót−
kich, chwilowych przerw, jakie występują
podczas poruszania takiego kabla lub wtyku.
Do wykrycia szkodliwych zjawisk jakie
zdarzają się w kablach potrzebny byłby
tester, który jednocześnie, bez zmiany za−
kresu pomiaru, wykrywałby trzy sytuacje:
2176
)
3.Występowanie krótkich przerw (trzas−
ków) podczas poruszania kabla i złącz
Układ opisany w artykule wykrywa
wszystkie te zjawiska i sygnalizuje je od−
powiednim dźwiękiem.
no rezystor R4. Dzięki niemu, w czasie,
gdy tranzystor T1 nie przewodzi, sygnali−
zator Y1 jest wyłączony. Gdy tranzystor T1
zacznie przewodzić, uruchamia generator
U1A i brzęczyk daje przerywany sygnał.
Należy zauważyć, że tranzystor T1 nie
przewodzi, gdy do punktów A i B nie jest
dołączona zewnętrzna rezystancja Rx. Gdy
taka rezystancja zostanie dołączona, wte−
dy przez rezystor R2 zaczyna płynąć prąd.
Teraz wszystko zależy od rezystancji R1.
Gdy napięcie na tej rezystancji nie przekra−
cza 0,55...0,6V, to tranzystor T1 nie prze−
wodzi – między jego emiterem a bazą nie
płynie prąd. Gdy napięcie na rezystorze R1
zachce przekroczyć wspomniane 0,6V,
prąd popłynie przez obwód bazy tego tran−
zystora i zostanie uruchomiony generator
U1A – dźwięk brzęczyka piezo będzie
przerywany w takt pracy generatora U1A.
Jak z tego widać, wartość rezystora
R1 wyznacza próg czułości przy wykry−
waniu upływności. Tranzystor T1 otworzy
się przy prądzie płynącym między punkta−
mi A, B (i przez rezystory R2 i R1) wyno−
szącym mniej więcej:
I = 0,6V / R1
Dla rezystora R1 o wartości 100k
Jak to działa?
Schemat ideowy układu pokazano na
rysunku 1.
Układ zasilany jest z baterii 9V typu
6F22 (zakres napięć zasilania wynosi
6...15V). Dla zmniejszenia poboru prądu
kontrolka zasilania (D4) zaświeca się po
włączeniu zasilania tylko na chwilę. Pobór
prądu w spoczynku jest mniejszy niż
1mA, natomiast podczas pracy wzrasta
do kilku miliamperów, zależnie od war−
tości badanej rezystancji Rx.
Brzęczyk piezo Y1 (zawierający genera−
tor) pełni rolę sygnalizatora akustycznego.
Brzęczyk ten odzywa się w dwóch sytua−
cjach: gdy jest zasilony z układu U1A przez
diody D2, D5, lub gdy jest zasilony z ukła−
du U1B przez tranzystor T2 i diodę D3. Jak
nietrudno zauważyć, układ U1A jest
w rzeczywistości generatorem przebiegu
prostokątnego, o częstotliwości wyznaczo−
nej głównie wartością elementów R6, C1.
Częstotliwość ta wynosi kilka herców i po−
woduje przerywaną pracę brzęczyka Y1.
Generator z układem U1A nie pracuje
ciągle, a jedynie wtedy, gdy przewodzi
tranzystor T1. Gdy tranzystor T1 jest zatka−
ny, napięcie na wejściu nieodwracającym
wzmacniacza operacyjnego jest równe
potencjałowi masy i napięcie na wyjściu
wzmacniacza operacyjnego też jest bliskie
potencjałowi masy. Aby zapobiec wzbu−
dzaniu się drgań w takich nietypowych
warunkach pracy kostki U1A, wprowadzo−
bę−
Ω
Rezystancje R2 można spokojnie po−
minąć. Tym samym opisany układ będzie
sygnalizował dźwiękiem przerywanym
obecność między punktami A, B rezys−
tancji mniejszej niż 1,4M
, czyli upływ−
ność. Przy rezystancjach większych niż
1,4M
, co można traktować jako brak
upływności, brzęczyk będzie wyłączony.
Krótko mówiąc dźwięk przerywany
sygnalizuje wystąpienie upływności mię−
dzy żyłami kabla.
E
LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 1/98
63
1.Upływność między żyłami (kilkanaście
do kilkuset kiloomów)
2.Zwiększenie rezystancji żyły (powyżej
na przykład 1...10
dzie to mniej więcej 6µA.
Przy zasilaniu układu baterią 9−wolto−
wą prąd taki popłynie przy całkowitej re−
zystancji R1 + R2 + Rx wynoszącej
Rtot = 9V / 6µA = 1,5M
Natomiast przy badaniu ciąg−
łości jednej żyły ten sam tester,
bez żadnych przełączeń zakresu
czułości powinien zasygnalizo−
wać prawidłową rezystancję ba−
danej żyły.
Zadanie to realizuje układ
U1B pracujący jako kompara−
tor. W układzie komparatora
wprowadzono niewielką histe−
rezę z pomocą rezystora R8,
ale to nie ma istotnego zna−
czenia dla pracy układu.
Dzielnik rezystorowy R3, R9
ustala na nóżce 5 układu U1B na−
pięcie wynoszące około 22mV.
Gdy napięcie na nóżce 6 (we−
jście odwracające) będzie wy−
ższe niż te 22mV, wtedy na wy−
jściu układu U1B (nóżka 7) na−
pięcie będzie bliskie masy.
Przez tranzystor T2 i diodę D3
nie będzie płynął prąd.
Jeśli jednak napięcie w punk−
cie A, czyli na wejściu odwraca−
jącym komparatora, będzie
mniejsze niż te 22mV, to na
wyjściu układu U1B pojawi się
napięcie bliskie plusa zasilania. Napięcie to
pojawi się na stałe, prąd popłynie przez
tranzystor T2 i diodę D3. Tym samym
brzęczyk Y1, który wcześniej był zasilany
sygnałem pulsującym z kostki U1A przez
diody D2, D5, teraz zostanie zasilony na−
pięciem ciągłym.
Tym samym dźwięk brzęczyka będzie
ciągły jedynie wtedy, gdy napięcie mię−
dzy punktami A i B będzie mniejsze niż
22mV. Jak łatwo obliczyć, taka sytuacja
mieć będzie miejsce tylko wtedy, gdy re−
zystancja Rx będzie mniejsza niż 4 omy.
Wnikliwi Czytelnicy zauważyli już za−
pewne, że celowo dodano tu diodę D1. Dla
tak małych rezystancjach Rx prawie cały
prąd gałęzi z rezystorami Rx, R2 będzie pły−
nął nie przez rezystor R1, tylko przez złącze
emiter−baza tranzystora T1. Dioda D1 nieja−
ko kompensuje spadek napięcia na wspo−
mnianym złączu i w efekcie układ zachowu−
je się jak mostek, pokazany na rysunku 2.
Rys.. 1.. Schemat iideowy
). Ponieważ autorzy artykułu często
w praktyce mają do czynienia z dość długi−
mi kablami, właśnie taka rezystancja pro−
gowa wydaje się optymalna. Oczywiście
próg czułości można zmieniać. Przy spraw−
dzaniu długich kabli, gdy dopuszczalna re−
zystancja, przy której tester powinien jesz−
cze wydawać dźwięk ciągły, ma być więk−
sza niż 4 omy, należy odpowiednio zwięk−
szać rezystancję R9. Natomiast aby obni−
żyć próg do powiedzmy 1oma, nie należy
zmniejszać rezystancji R9 do 100
wyjściu komparatora U1B stale panuje na−
pięcie bliskie napięciu zasilającemu. Gdy
zdarzają się chwilowe przerwy, napięcie
wyjściowe spada na chwilę do poziomu
masy. W tych chwilach kondensator C4
będzie się szybko rozładowywał przez...
uwaga: złącze baza−kolektor tranzystora
T2, które w tych momentach pełnić bę−
dzie po prostu rolę diody. Te krótkie szpilki
zdążą w krótkim czasie rozładować w su−
mie niewielką pojemność C4 przez małą
rezystancję wyjścia wzmacniacza opera−
cyjnego U1Bi wspomniane złącze baza−ko−
lektor. Rozładowanie kondensatora C4 bę−
dzie więc szybkie, natomiast ładowanie
będzie nieporównanie wolniejsze, bo bę−
dzie następować przez rezystor R13
o znacznej wartości. W efekcie, jeśli pod−
czas poruszania przewodem lub wtykiem
pojawią się krótkie przerwy, czyli trzesz−
czenie styku, kondensator C4 będzie szy−
bko rozładowywany, a wolno ładowany,
napięcie na nim będzie bliskie masy – tym
samym tranzystor T2 nie będzie otwarty
i brzęczyk nie będzie zasilany ciągłym na−
pięciem. Będzie wydawał dźwięk przery−
wany, w rytm generatora U1A.
Tu słowo wyjaśnienia o roli diod D2 i D5.
Są to diody LED, ale nie mają pełnić roli
wskaźników świetlnych (choć w zasadzie
nic nie stoi na przeszkodzie), tylko pełnią ro−
lę diody Zenera. Zamiast nich można zasto−
sować „zenerkę” na 3,9V, ale włączoną w
obwód odwrotnie (o 180°C). Chodzi o to, że
generator pracuje także wtedy, gdy badana
rezystancja kabla ma znikomą wartość. Brzę−
czyk powinien wtedy dawać sygnał ciągły.
c.d. na str. 89
, tylko
i zmniej−
szyć wartość R2 do powiedzmy 750
. Co
prawda zmniejszenie R2 zwiększy to po−
bór prądu przy pomiarze (w spoczynku bę−
dzie taki sam), ale nie można przesadzić ze
zmniejszaniem R9 i tym samym napięcia
na tej rezystancji. Trzeba pamiętać, że
wzmacniacz operacyjny ma jakieś wejścio−
we napięcie niezrównoważenia, wynoszą−
ce do kilku miliwoltów (wg katalogu typo−
wo ±2mV, maksymalnie do ±7mV).
Na marginesie trzeba dodać, że ze
względu na pracę w zakresie napięć we−
jściowych bliskich ujemnego napięcia za−
silania, w układzie musi pracować kostka
LM358, a nie nadają się tu układy TL082,
TL062, TL072 czy NE5532.
Wyjaśnienia wymaga jeszcze obec−
ność elementów R13, C4 i T2. Jak się
można domyślać, służą one do wykrywa−
nia trzasków i krótkich przerw. Jeśli styk
jest dobry, a przejście pewne, wtedy na
Rys.. 2.. Ukłład mostka pomiiarowego
podczas pomiiaru małłych opornościi
64
E
LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 1/98
Dla takiego mostka łatwo obliczyć pro−
gową rezystancję Rx:
Rx = R2 * R9 / R3
Właśnie stąd biorą się te 4 omy (ściślej
3,9
zmniejszyć do na przykład 200
Inteligentny tester kabli
,
c.d. ze str. 64
Wykaz ellementów
Rezystory
R1,R5,R7,R10,R12: 100k
Niestety, wskutek zastosowania rezysto−
ra R13 o dużej wartości, na tranzystorze
T2 występuje spadek napięcia i bez diod
D2, D5 także przy Rx=0 dźwięk brzęczy−
ka byłby lekko pulsujący. Aby całkowicie
wyeliminować to pulsowanie trzeba za−
stosować diody D2 i D5. W modelu jest
to jedna dioda czerwona, druga żółta. Da−
je to spadek napięcia około 1,6V+2,2V. To
całkowicie wystarcza, by zlikwidować ja−
kiekolwiek pulsowanie dźwięku brzęczy−
ka podczas zwarcia punktów A, B.
W układzie modelowym jako tranzys−
tor T2 zastosowano BC548 z grupy
wzmocnienia prądowego B. W zestawie
AVT−2176 dla bezpieczeństwa stosowany
będzie tranzystor o jeszcze większym
wzmocnieniu, to znaczy z grupy C.
Ω
R3: 150k
Ω
R6,R13: 470k
Montaż i uruchomienie
Tester można zmontować na płytce
drukowanej pokazanej na rysunku 3. Wy−
miary płytki przystosowane są do umiesz−
czenia w typowej obudowie KM−26.
Układ nie zawiera żadnych elemen−
tów, szczególnie wrażliwych na uszko−
dzenie. Zmontowany ze sprawnych ele−
mentów od razu pracuje poprawnie.
Obsługa testera jest następująca: tuż
po dołączeniu badanego przewodu (o
prawidłowej, małej re−
zystancji) do punktów
A, B słychać dźwięk
przerywany, który w cią−
gu około pół sekundy
przechodzi w dźwięk
ciągły. Jeśli potem
w czasie poruszania
przewodem lub wty−
kiem pojawi się choć na
sekundę dźwięk przery−
wany, znaczy to, że ka−
bel ma skłonności do
trzasków i należy sta−
rannie sprawdzić wtyki.
Przy badaniu izolacji
brzęczyk nie powinien
się odzywać. Jeśli tes−
ter milczy, znaczy to że
Ω
R9, R11: 390
Ω
Kondensatory
C1: 100nF
C2: 100µF/16V
C3: 220µF/16V
C4: 1µF stały (MKF, MKSE)
Półłprzewodniikii
D1,D3: 1N4148
D2: LED 3mm żółta
D4: LED 3mm zielona
D5: LED 3mm czerwona
T1: BC558B
T2: BC548C
U1: LM358
Pozostałłe
Y1: brzęczyk piezo z generatorem np. PCA−06
S1: wyłącznik
obudowa KM−26 (wchodzi w skład kitu
AVT−2176)
.
Jeśli słychać dźwięk przerywany, upływ−
ność jest znaczna ( od kilku omów do
1,5M
), natomiast dźwięk ciągły sygnali−
zuje pełne zwarcie.
Piiotr Góreckii
Zbiigniiew Orłłowskii
Rys.. 3.. Schemat montażowy
Kompllet podzespołłów z płłytką jjest
dostępny w siiecii handllowejj AVT jjako
„kiit szkollny” AVT−2176..
Przełącznik zmierzchowy
,
c.d. ze str. 62
Montaż i uruchomienie
Układ można zmontować na płytce poka−
zanej na rysunku 4. Montaż jest klasyczny,
nie powinien sprawić żadnych kłopotów.
Układ scalony należy wlutować lub włożyć
do podstawki na samym końcu.
Układ zmontowany ze sprawnych ele−
mentów nie wymaga uruchamiania, a jedy−
ną wymaganą regulacją jest ustawienie pro−
gu zadziałania za pomocą potencjometru.
Uwaga! Ukłład niie ma obwodów od−
dziielleniia gallwaniicznego i na jego elle−
mentach może wystąpiić pełłne na−
piięciie siiecii.. Regullacjję potencjjo−
metru nalleży przeprowadzać
po odłłączeniiu od siiecii
220V obu punktów S,, N.
W zależności od po−
trzeb, można zmie−
nić wartości konden−
satorów C4 i C5. Należy
jednak pamiętać, że przy
pierwszym włączeniu, uzyskane
czasy zazwyczaj będą krótsze ze
względu na prąd upływu tych konden−
satorów. Dlatego lepiej jest wcześniej,
przed zmontowaniem, zaformować
kondensatory C4 i C4 włączając je na
kilka godzin pod napięcie 12...15V.
Płytka drukowana ma takie wymia−
ry, że po obcięciu rogów da się bez tru−
du umieścić w elektrycznej puszce in−
stalacyjnej. Fotoelement można wów−
czas wystawić na zewnątrz przez je−
den z gumowych przepustów na ka−
bel. W każdym przypadku należy zad−
bać o szczelność. Puszka instalacyjna
w zasadzie zapewnia ochronę
przed deszczem, ale samą płyt−
kę po zmontowaniu też nale−
ży zabezpieczyć lakierem
izolacyjnym lub zalewą
silikonową. Jest to
ważna sprawa, ponie−
waż układ w wielu
przypadkach będzie
pracował na otwartym
powietrzu i zabezpieczenie
przed wilgocią jest absolutnie
niezbędne.
Tylko dobre zabezpieczenie przed
wilgocią zapewni długą i bezawaryjną
Rys.. 4.. Schemat montażowy
pracę urządzenia w różnych warunkach kli−
matycznych.
Piiotr Góreckii
Zbiigniiew Orłłowskii
Kompllet podzespołłów z płłytką jjest
dostępny w siiecii handllowejj AVT jjako
„kiit szkollny” AVT−2177..
E
LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 1/98
89
R2: 1,5k
R4: 10M
R8: 3,3M
upływność jest nie gorsza niż 1,5M
Uwaga!
W urządzeniu
występują napięcia
mogące stanowić śmiertel−
ne zagrożenie dla życia! Osoby
niepełnoletnie mogą wykonać i uru−
chomić opisany układ tylko
pod opieką wykwalifi−
kowanych osób
dorosłych.
[ Pobierz całość w formacie PDF ]