Praktická elektronika/Měřící a testovací obvody

Tyto obvody slouží k měření elektrických a neelektrických veličin a k testování součástek a dalších obvodových prvků. Jsou tvořeny jen několika málo součástkami, jsou tedy jednoduché na konstrukci a vhodné pro začátečníky. Jsou rovněž velice užitečné a praktické při práci v elektrolaboratoři i jinde. Přestože mnohé z nich lze nahradit multimetrem, někdy může být dobré mít zkoušečku jako alternativní možnost.

Zkoušečka vodivosti

editovat
 
Schéma zkoušečky vodivosti

Tento obvod funguje jako jednoduchý tester vodivosti, kdy při spojení měřících hrotů A a B dojde k signalizaci zvonkem Z. Ten je spínán tranzistorem Q, rezistor R1 omezuje proud do jeho báze a rezistor R2 funguje spolu s odporem měřeného obvodu RX jako napěťový dělič pro nastavení odporu, při kterém již dojde k signalizaci (zde cca 500Ω).

Seznam součástek

  • UN = 9V (baterie)
  • R1, = 1,8 kΩ
  • R2 = 47Ω
  • Q - BC 547
  • Z - BPT-24CX (3-20 V/15 mA)
  • A, B - měřící hroty
  • Z = 1 při RX<500Ω

Netestovat obvody pod napětím!

Zkoušečka baterie

editovat
 
Schéma zkoušečky

Tento obvod slouží pro jednoduché otestování 9V baterie. Jde o jednoduchý komparátor, který porovnává vstupní napětí s napětím stabilizovaným pomocí Zenerovy diody.

Seznam součástek

  • Q - BC 557
  • R1,2 = 10kΩ/0,25W
  • LED1,2 - 2V/20mA/5mm
  • ZD - 6,2V/1,3W
  • X1,2 - měřící hroty
Stav   LED1 (zelená) LED2 (červená)
Poškozená baterie   OFF OFF
Vybitá baterie   OFF ON
Nabitá baterie   ON OFF
Porucha zkoušečky - ON ON

Složitější verzi najdete v kapitole o komparátorech.

Nepřipojujte na napětí větší než 10V!

Zkoušečka tranzistorů

editovat
 
Schéma zapojení zkoušečky

Tento obvod slouží k testování bipolárních tranzistorů. Po sepnutí spínače K1 se rozsvítí obě LED diody. Přepínačem K2 nastavíme polaritu napětí přiváděného na tranzistor, který připojíme k testovacím svorkám C, B a E. Pokud je tranzistor v pořádku, obě diody nadále svítí (tranzistor je uzavřený, tedy na zbytek obvodu nemá vliv). Po stisknutí tlačítka K3 musí naopak jedna z diod zhasnout (PNP - LED1/NPN - LED2; tranzistor se otevře a diodu přemostí).[1] Seznam součástek

  • U0 = 9V (baterie)
  • R1, R2 = 1,2 kΩ
  • R3 = 150 kΩ
  • LED1,2 - ⌀ 5 mm
  • K1 - spínač
  • K2 - přepínač
  • K3 - tlačítko
  • C, B, E - krokosvorky

Manipulace s krokosvorkami a testovaným tranzistorem jen při vypnutém vypínači K1

Zkoušečka součástek

editovat
 
Schéma zapojení

Na rozdíl od předchozího obvodu, tento umožňuje vedle bipolárních tranzistorů zkoušet i jiné druhy součástek. Princip je takový, že LED diody fungují jako indikátor proudu mezi svorkami + a -. LED1 je zapojena přes tranzistor Q, takže citlivě indikuje i velmi malý proud. LED2 indikuje větší proud. Přepínač K připojuje na svorku B kladné nebo záporné napětí přes rezistor R1. Rezistory R2 a R3 omezují proud mezi svorkami i + a -, rezistor R2 dále slouží k řízení tranzistoru Q (vzniká na něm úbytek napětí, který je přímu úměrný protékajícímu proudu; toto napětí pak působí na přechod báze-emitor tranzistoru a ten se podle toho otevírá/zavírá). Rezistory R4 a R5 omezují proud tekoucí do LED diod.[2]

Seznam součástek

  • U0 = 9V (baterie)
  • Q - BC 557
  • R1 = 47 kΩ
  • R2 = 220 kΩ
  • R3 a R4= 1 kΩ
  • R5 = 3,3 kΩ
  • LED1,2 - ⌀ 5 mm
  • K - přepínač
  • +, -, B - krokosvorky

Testování:

  • Bipolární Tranzistory
    • Typ NPN - Připojíme kolektor ke svorce +, emitor k -, přepínač nastavíme na NPN - je-li tranzistor v pořádku v tuto chvíli nesvítí žádná LED. Pak připojíme svorku B k bázi, obě LED se musí rozsvítit.
    • Typ PNP - Stejný postup, s tím rozdílem, že přepínač je v poloze PNP, emitor je + a kolektor -.
  • Unipolární tranzistory
    • Typ N - Připojíme vývod source ke svorce -, vývod drain k + a vývod gate k B. Je-li přepínač v poloze NPN svítí obě LED, v poloze PNP žádná.
    • Typ P - Stejný postup s tím rozdílem, že source je + a drain -, a přepínač funguje obráceně (NPN - obě LED zhasnou, PNP - obě svítí).
  • Tyristory
    • Typ PNPN - Připojíme anodu ke svorce + a katodu k -, nic nesvítí. Pak na chvíli připojíme gate k +, obě LED se rozsvítí a svítí i po odpojení gate.
    • Typ NPNP - Stejný postup s tím rozdílem, že se G spojuje s -

(U větších tyristorů testovací proud nemusí stačit k jejich udržení ve vodivém stavu)

  • Triaky - Stejný postup jako u tyristorů, zkouší se v obou směrech (přehodit + a -)
  • Diody
    • Připojíme anodu ke svorce + a katodu k -, svítí obě LED, při opačné polaritě nesvítí nic
    • U LED diod svítí obě diody testeru i testovaná dioda
  • Kondenzátory - Kondenzátor připojíme na svorky + a -, a po jeho nabití nesmí diody svítit. V opačném případě je proražený nebo má svodový proud. Větší kapacity se mohou déle nabíjet a chvíli trvá, než diody zhasnou. U elektrolytických a tantalových kondenzátorů je nutné dodržet polaritu!
  • Reproduktory - Reproduktor připojíme na svorky + a -, obě diody svítí a v reproduktoru se ozve lupnutí, při dodržení polarity se membrána pohne směrem ven.
  • Další součástky - Svorky + a - lze požít jako tester pro zjištění vodivosti např. vlákna žárovky, spínače, tlačítka, cívky, kabelu nebo konektoru.

Teploměr k multimetru

editovat
 
Schéma zapojení teploměru
 
Čip LM35 v pouzdru TO-92

V tomto obvodu je použit polovodičový teplotní senzor Q s označením LM35, který funguje jako převodník teploty na napětí. V základním zapojení funguje pro rozsah teplot od 2 do 150 °C, při použití dalších součástek (D1, D2, R) je možné mít na výstupu i záporné napětí a tedy měřit i teploty pod nulou, konkrétně v rozsahu -55 až 150 °C. Poměr mezi teplotou a výstupním napětím je 10 mV/°C.[3] Pro zvýšení odolnosti proti rušení je vhodné doplnit tři kondenzátory 100nF, a to paralelně k napájení, paralelně k výstupu a paralelně k diodám.

Seznam součástek

  • U0 = 9V (baterie)
  • Q - LM35
  • R = 18 kΩ
  • D1,2 - 1N4148
  • V - voltmetr / multimetr v režimu měření napětí

 

  •  
  1. FIALA, Jindřich. Zkoušečka tranzistorů. ABC [online]. Czech News Center, 2001-02-19 [cit. 2020-06-19]. Dostupné online.
  2. Jednoduchý zkoušeč tranzistorů a dalších součástek [online]. Danyk.cz, [cit. 2020-05-19]. Dostupné online.
  3. LM35 Precision Centigrade Temperature Sensors [online]. Texas Instruments, [cit. 2020-05-19]. Dostupné online.