Koszyk Twój koszyk jest pusty ...
wyszukiwanie zaawansowane
Strona główna1 » Dla początkujących2 » Pomiary multimetrem cyfrowym - cz.2

Pomiary multimetrem cyfrowym - cz.2

Data dodania: 15-08-2018W pierwszej części artykułu wykonaliśmy pomiary napięcia stałego i rezystancji. Wykorzystaliśmy funkcje testera diod i ciągłości obwodu.
Teraz użyjemy miernika jako generatora sygnału o częstotliwości 50Hz.
Miernik DT830D jako generator sygnału prostokątnego o częstotliwości 50HzFunkcja generatora sygnału 50Hz - ustawienie przełącznika obrotowego w mierniku DT830D
Ustawiając przełącznik obrotowy zgodnie ze zdjęciem powyżej, nasz miernik staje się generatorem przebiegu prostokątnego o częstotliwości 50Hz. Przebieg uzyskujemy na końcówkach przewodów pomiarowych podłączonych standardowo do złącza COM i VΩmA. Poniżej oscylogram przedstawiający generowany przebieg. 
Sygnał 50Hz generowany przez multimetr DT830D - oscylogram
Niestety wartość międzyszczytowa przebiegu wynosi około 1V. Oznacza to, że napięcie zmienia się od 0V do około 1V Dla standardu zasilania 5V lub 3,3V stosowanego powszechnie w technice cyfrowej taki sygnał ma zbyt małą amplitudę i jest bezużyteczny. Ale dosyć prosto z pomocą kilku elementów możemy sobie taki sygnał wzmocnić i dostosować do wymagań układów cyfrowych. Poniższy układ pozwala zaobserwować generowany przez miernik sygnał jako mrugającą diodę LED. Jak widać układ składa się z kilku elementów i bez problemu można go zmontować na płytce stykowej.

Wszystkie elementy użyte w schemacie znajdziesz w Niezbędniku elektronika.

Krótko wyjaśnię jak ten układ działa.
Element LM358 wraz z rezystorami R1 i R2 stanowi wzmacniacz napięcia. Zwiększa on napięcie sygnału generowanego przez miernik z 1V do około 3,8V W ten sposób uzyskujemy przebieg zmieniający się od 0V do 3,8V To daje nam poziom sygnału możliwy do zinterpretowania przez układy cyfrowe jako logiczne "0" i logiczne "1" .
Dla dociekliwych dodam, że jest to wzmacniacz nieodwracający. Rezystory R1 i R2 określają jego wzmocnienia. Ale jest to wzmacniacz rzeczywisty i napięcie na wyjściu jest zależne nie tylko od stosunku R2 do R1 zgodnie ze wzorem ale również od napięcia zasilana. Dla prostoty rozwiązania zasilamy wszystko z 5V i dlatego na wyjściu wzmacniacza uzyskujemy maksymalnie 3,8V. Takie maksymalne napięcie daje wzmacniacz LM358 przy zasilaniu 5V. Gdyby to zasilanie było większe to sygnał na wyjściu wzmacniacza miałby wyższe napięcie zgodnie ze wzmocnieniem wynikającym ze wzoru. Ale taki poziom napięcia nam wystarczy a zaletą tego rozwiązania jest jedno wspólne zasilanie dla wszystkich układów.

Następnie sygnał wchodzi na wejście bramki NOT z układem Schmitta (74HC14). Logika tej bramki nie jest dla nas istotna. Fakt, że zaneguje nam przebieg nie ma znaczenia dla mrugania diodą. Zależy nam wyłącznie na histerezie, którą realizuje wejście tej bramki. Wykorzystujemy ten element do poprawienia jakości przebiegu. Dzięki niemu uzyskamy sygnał o stromych zboczach i pozbędziemy się niedoskonałości sygnału generowanego przez miernik. Na wyjściu bramki uzyskujemy już doskonały sygnał cyfrowy gotowy do użytku w układach cyfrowych. Sygnał zmieniający się od 0V do 5V.

W tym miejscu moglibyśmy już podłączyć rezystor R3 z diodą D1 ale efekt jaki byśmy ujrzeli to świecąca się na stałe dioda led. Oczywiście na wyjściu bramki mamy sygnał prostokątny o częstotliwość 50Hz ale jest to częstotliwość na tyle duża, że oko ludzkie nie widzi takich zmian i dlatego nie byłoby widać mrugania diody. W związku z tym wykorzystamy układ 74HC74 i podzielimy częstotliwość przez 4. W ten sposób na wyjściu układu uzyskamy częstotliwość 12,5Hz i wyraźnie będziemy widzieli mruganie diody led.

Układ 74HC74 realizuje podział częstotliwości dzieląc ją pierwszym elementem (przerzutnikiem typu D) przez 2 i kolejnym znowu przez 2. Możesz w ramach doświadczeń podłączyć rezystor R3 z diodą D1 do wymienionych niżej nóżek układów i zobaczyć jak zachowuje się dioda led.
Na wyjściu bramki układu 74HC14, czyli nóżce nr 2 jest 50Hz. Na nóżce nr 5 układu 74HC74 jest 25Hz bo dzielimy 50Hz przez dwa, czyli 50Hz / 2 = 25Hz. A na nóżce nr 9 układu 74HC74 znowu dzielimy częstotliwość przez dwa ale tym razem 25Hz, czyli 25Hz / 2 = 12,5Hz

Schemat ideowy wzmacniacza sygnału z multimetru DT830D z podzielnikiem częstotliwości.Zrealizowany na układach scalonych schemat wzmacniacza sygnału 50Hz generowanego przez miernik DT830D wraz z podziałem częstotliwości. Sygnał powoduje mruganie diody led.


Pomiar wzmocnienia tranzystora bipolarnego.
Teraz zajmiemy się funkcją opisaną na mierniku jako hFE, czyli pomiarem wzmocnienie tranzystora bipolarnego. Pomiar wykonuje się wykorzystując okrągłe złącze umieszczone z lewej strony miernika. Złącze podzielono na dwie części opisując je jako NPN oraz PNP. Jak łatwo się domyślić w części NPN umieszcza się tranzystory bipolarne NPN a w części PNP tranzystory drugiego typu.
Funkcja pomiaru wzmocnienia tranzystorów bipolarnych w multimetrze DT830D
W złączu opisano poszczególne pola jako E C B E. Jeśli zastanawiasz się, dlaczego są cztery pola skoro tranzystor ma trzy nogi to już wyjaśniam. Otóż złącze przystosowano do tranzystorów o wyprowadzeniach C B E np. BC337, BC327 czyli takich gdzie baza jest środkową nogą a także do tranzystorów, gdzie  kolektor wyprowadzony jest w środku np. BD135, BD136 Złącze pozwala nam mierzyć różne tranzystory bez potrzeby wyginania nóżek w celu dopasowania ich kolejności do złącza.
Różnica kolejności wyprowadzeń dla tranzystora BC337 oraz BD135
Przystępujemy zatem do praktycznego wykonania pomiaru. Na początek bierzemy tranzystor NPN o symbolu BC337-40 i umieszczamy w złączu. Oczywiście umieszczamy go w części NPN. Według dokumentacji wersja tranzystora z oznaczeniem (-40) powinna mieć hFE w granicach od 250 do 630. Typowo będzie to wartość mniej więcej w środku tego zakresu, czyli około 440. Dla porównania BC337-25 ma hFE w granicach od 160 do 400. Jak widać na wyświetlaczu pokazała się wartość 424 czyli jest to wersja (-40).
Pomiar hFE tranzystora NPN o symbolu BC337-40. Widok tranzystora umieszczonego w złączu pomiarowym.Wynik pomiaru wzmocnienia dla tranzystora NPN o symbolu BC337-40
Analogicznie wykonujemy pomiar tranzystora PNP oczywiście umieszczając go w prawej części złącza zgodnie z oznaczeniem typu. Na zdjęciu pomiar BC327-40
Pomiar wzmocnienia tranzystora BC327-40. Tranzystor PNP umieszczony w złączu pomiarowym miernika DT830DWynik pomiaru hFE dla tranzystora PNP o symbolu BC327-40


Przy okazji warto powiedzieć o metodzie umożliwiającej sprawdzenie, czy tranzystor jest typu NPN czy PNP.
Jeśli będziemy mieli tranzystor bipolarny ale nie będziemy pewni czy jest PNP czy NPN to za pomocą miernika możemy to szybko ustalić. Metoda wskaże nam również, która nóżka jest bazą tranzystora.

Do określenia typu tranzystora wykorzystamy funkcję testera diod omawianą w poprzednim artykule. Dioda prostownicza to inaczej złącze zbudowane z półprzewodników typu P i N (Positive – Negative). Jeżeli do Anody (P) przyłożymy odpowiednio wyższy potencjał niż do Katody (N) to dioda zacznie przewodzić prąd. Odwrotne przyłożenie potencjału nie spowoduje przepływu prądu. W ten sposób łatwo sprawdzimy, gdzie jest Anoda a gdzie Katoda diody. W poprzednim artykule mierzyliśmy napięcie przewodzenia dla diody 1N4007 i wynosiło ono 0,6V czyli o tyle wyższe napięcie musi być na Anodzie (P) w stosunku do Katody (N) aby półprzewodnik zaczął przewodzić prąd. Odwrotne przyłożenie przewodów pomiarowych nie dawało wyniku, więc mogliśmy określić gdzie jest Anoda a gdzie Katoda.
Dioda prostownicza z oznaczoną Anodą i Katodą oraz ze wskazaniem typów warstw półprzewodnikowych.
Tranzystor NPN to taka kanapka złożona z trzech warstw półprzewodników. Mamy półprzewodnik typu N połączony z P a za nim kolejny półprzewodnik typu N. Takie trzy połączone warstwy jedna za drugą. Tym samym mamy dwa złącza, czyli zetknięcia warstw półprzewodnikowych to jest NP i PN. Skoro tak to możemy taki tranzystor przedstawić jako dwie odpowiednio połączone diody. Być może już się domyślasz jak sprawdzimy typ tranzystora.
Połączenie diod odpowiadające kolejności warstw półprzewodnikowych w tranzystorze NPN
Jeszcze jedna uwaga zanim przejdziemy dalej. Narysowane połączenie diod odpowiada tranzystorowi wyłącznie pod względem połączenia typów warstw półprzewodnikowych. Takie połączenie diod nie zastąpi tranzystora i nie będzie miało jego zdolności wzmacniania prądu.

Wróćmy zatem do określenia, czy tranzystor jest NPN czy PNP.
W mierniku wybieramy funkcję testera diod.
Przełącznik obrotowy miernika DT830D wskazujący funkcję testera diod
Jeśli tranzystor jest NPN to przyłożenie czerwonego przewodu do bazy i czarnego do jednej lub drugiej nóżki musi spowodować wyświetlenie wyniku na mierniku. Inne kombinacje połączeń muszą spowodować wyświetlenie jedynki tak jak przy rozłączeniu przewodów miernika. Pojawienie się konkretnego wyniku w więcej niż dwóch przypadkach świadczy o uszkodzeniu tranzystora. W tym przypadku czerwony przewód wskazuje nam bazę tranzystora.
Metoda określenia typu tranzystora bipolarnego. Pokazany tranzystor NPN i użycie funkcji testera diod.Metoda określenia typu tranzystora bipolarnego. Sprawdzenie przewodzenia złącza BE w tranzystorze BC337Tranzystor BC337 typu NPN. Czerwony przewód wskazuje bazę tranzystora.
Analogicznie sprawa wygląda dla tranzystora PNP z tą różnicą, że wspólnym sygnałem jest niższy potencjał, czyli czarny przewód miernika. Tym razem czarny przewód wskazuje nam bazę tranzystora.
Połączenie diod odpowiadające kolejności warstw półprzewodnikowych w tranzystorze PNP
Metoda określenia typu tranzystora bipolarnego. Pokazany tranzystor PNP i użycie funkcji testera diod.Napięcie przewodzenia złącza BE w tranzystorze PNP o symbolu BC327-40Tranzystor BC327 typu PNP Czarny przewód wskazuje bazę tranzystora.
Warto sobie przećwiczyć omówioną metodę. W praktyce często się przydaje i warto ją znać.
W kolejnej, ostatniej części artykułu wykonamy pomiary prądu stałego i pomiary napięcia zmiennego.

Andrzej Weidemann
AJAWe

Przejdź do strony głównej
Oprogramowanie sklepu shopGold.pl