Zestaw do samodzielnego montażu popularnego testera tranzystorów

Dziś spróbuję opowiedzieć o jednym z najpopularniejszych samodzielnie składanych przyrządów pomiarowych. A właściwie nie tylko o samym przyrządzie, ale też o zestawie do jego montażu.
Od razu powiem, że można go znaleźć taniej w wersji już zmontowanej, ale co zastąpi satysfakcję ze złożenia urządzenia własnymi rękami?
Jeśli kogoś to interesuje, zapraszam :)

Nie bez powodu ten przyrząd jest uznawany za jeden z najpopularniejszych testerów wielofunkcyjnych.
Zawdzięcza to prostocie montażu, dużej funkcjonalności i całkiem niezłym parametrom.
Pojawił się dość dawno temu. Wymyślił go Niemiec Markus Frejek, ale jakoś tak się złożyło, że na pewnym etapie przestał rozwijać ten projekt, a później zajął się nim inny Niemiec, Karl-Heinz Kübbeler.
Ponieważ nie zawiera zbyt wielu elementów, szybko zaczęli go powielać i ulepszać różni radioamatorzy oraz pasjonaci.
Mniej więcej rok temu opublikowałem kilka wariantów do samodzielnego wykonania.
Pierwszy miał dodatkowe zasilanie z akumulatora litowego i ładowarkę do niego.
Drugi zmodyfikowałem nieco bardziej. Główne różnice to lekko zmieniony układ podłączenia enkodera, przerobione sterowanie przetwornicą podwyższającą do testowania diod Zenera oraz modyfikacja oprogramowania, dzięki której podczas testowania diod Zenera nie trzeba trzymać wciśniętego przycisku. Na tej płytce umieściłem też przetwornicę do zasilania z akumulatora i ładowarkę.
W chwili publikacji drugi wariant był niemal maksymalnie rozbudowany — brakowało mu chyba tylko wyświetlacza graficznego.

W tej recenzji opowiem o prostszej, ale za to bardziej czytelnej wersji przyrządu (dzięki zastosowaniu wyświetlacza graficznego), którą może z powodzeniem złożyć początkujący radioamator.

Jak zwykle zacznę recenzję od opakowania.
Zestaw dotarł w niewielkim kartonowym pudełku. To już lepiej niż poprzednio, ale mimo wszystko chciałbym, żeby takie zestawy były pakowane ładniej — w kolorowe opakowanie z lepszej jakości, grubszego kartonu.
W pudełku znajdował się zestaw w antystatycznym woreczku.


Cały zestaw jest zgrzany w antystatycznym woreczku z zamknięciem strunowym, więc może się jeszcze kiedyś do czegoś przydać :)


Po rozpakowaniu wyglądało to, powiedzmy, „kupkowato”, ale warto zaznaczyć, że wyświetlacz był ułożony stroną przednią do płytki drukowanej, więc trudno byłoby go uszkodzić — choć poczta czasem potrafi dokonać niemożliwego.


Dzisiejsza recenzja będzie nieco uproszczona w porównaniu z poprzednimi recenzjami zestawów, bo nie mam nic szczególnie nowego do powiedzenia o montażu, a nie chcę się powtarzać. Zatrzymam się jednak na chwilę przy elementach, których nie było w poprzednich recenzjach.

Płytka drukowana ma wymiary 75 × 63 mm.
Jakość wykonania jest dobra, a montaż i lutowanie pozostawiły po sobie same pozytywne wrażenia.




Podobnie jak na płytce generatora DDS, tutaj również zastosowano czytelne oznaczenia elementów, a w zestawie nie ma schematu.
Tak jak w przypadku płytki generatora DDS, producent zastosował ten sam patent z podwójnymi przelotkami między warstwami. Prawdę mówiąc, w jednym miejscu nie wiadomo po co zostawił niewielki „ogonek” ścieżki.


„Mózgiem” urządzenia jest mikrokontroler Atmega328 firmy Atmel. To zdecydowanie nie najmocniejszy mikrokontroler, jaki stosuje się w tym przyrządzie. Ja użyłem Atmega644, są też chyba wersje z ATmega1284.
Tak naprawdę nie chodzi o „moc” mikrokontrolera, lecz o ilość pamięci flash na program. Urządzenie stopniowo zyskuje nowe funkcje, a program zajmuje coraz więcej miejsca, dlatego stosuje się „inteligentniejsze” kontrolery.
Po sprawdzeniu przyrządu i jego możliwości mogę powiedzieć, że mikrokontroler jest tu chyba wykorzystywany do maksimum. Jednocześnie mocniejsza wersja raczej nie wniosłaby nic nowego, bo bez przeróbek płytki niczego nie da się poprawić.


W urządzeniu zastosowano graficzny wyświetlacz 128×64.
W pierwotnej wersji przyrządu użyto wyświetlacza z 2 wierszami po 16 znaków, takiego jak w mojej pierwszej wersji.
Kolejnym etapem rozwoju projektu było zastosowanie wyświetlacza z 4 wierszami po 20 znaków, ponieważ na małym ekranie często po prostu nie mieściły się wszystkie informacje.
Później, aby zwiększyć wygodę obsługi, konstruktor zdecydował się na wyświetlacz graficzny. Kluczowa różnica polega na tym, że na wyświetlaczu graficznym można pokazać symbol badanego elementu.


A oto cały zestaw.


Oczywiście pokażę schemat ideowy urządzenia :)
Początkowo zacząłem odrysowywać schemat z płytki, ale w trakcie postanowiłem poszukać go w internecie i znalazłem. Okazało się jednak, że znaleziony schemat zawierał drobną nieścisłość, mimo że pochodził z tego zestawu. Brakowało na nim dwóch rezystorów i kondensatora odpowiedzialnych za wejście pomiaru częstotliwości.


Omówię osobno najważniejsze bloki schematu.
Na czerwono zaznaczono najważniejszy blok: zestaw sześciu rezystorów. Trzeba dobrać je ze szczególną starannością, bo dokładność pomiarów przyrządu zależy od ich dokładności. Należy je zamontować we właściwych miejscach — jeśli je pomylimy, przyrząd będzie działał, ale wskazania będą absurdalne.
Na zielono zaznaczono blok wytwarzania napięcia odniesienia. Jest równie ważny, ale łatwiej go powtarzalnie wykonać, bo regulowany stabilizator TL431 znacznie łatwiej znaleźć niż precyzyjne rezystory.
Na niebiesko zaznaczono układ sterowania zasilaniem.
Schemat zaprojektowano tak, że po naciśnięciu przycisku mikrokontroler otrzymuje zasilanie, a następnie sam je „podtrzymuje” i w razie potrzeby może je odłączyć.

Pozostałe bloki są dość standardowe i nie są szczególnie interesujące: rezonator kwarcowy, podłączenie wyświetlacza i stabilizator napięcia 5 V.

Jak pisałem wyżej, schemat zyskał popularność dzięki prostocie. W pierwotnej wersji nie było układu podłączenia enkodera (rezystory R17, 18, 20, 21) ani wejścia częstościomierza (R11, 13 i C6).
Cała istota przyrządu tkwi raczej w algorytmie sprawdzania kolejnych kombinacji przełączania wyjść podłączonych do matrycy rezystorów i pomiaru uzyskanych napięć.
To właśnie zrobił swego czasu Markus Frejek, dając początek pracom nad tym niezwykle interesującym przyrządem.
Dodatkowe funkcje zaczęły pojawiać się w schemacie głównie po tym, jak zajął się nim Karl-Heinz Kübbeler. Mogę się trochę mylić, ale o ile wiem, później przyrząd „nauczył się” mierzyć częstotliwość, działać jako generator częstotliwości, mierzyć ESR kondensatorów, sprawdzać rezonatory kwarcowe i diody Zenera itd.
W trakcie tych prac urządzeniem zainteresowali się chińscy producenci i na bazie jednego z wariantów przygotowali zestaw do samodzielnego montażu. Wypuszczają też gotowe wersje przyrządu.


Jak pisałem wyżej, kluczowym elementem układu jest kilka rezystorów, które powinny mieć dużą dokładność.
W tym zestawie producent dołączył rezystory o deklarowanej tolerancji 0,1%, oznaczonej ostatnim fioletowym paskiem. Należą mu się za to osobne podziękowania.
W tabeli do określania wartości rezystorów najwyższa dokładność wynosi zaledwie 0,05%.
Znalezienie precyzyjnych rezystorów może często okazać się problemem podczas montażu takiego urządzenia.


Po zamontowaniu tych rezystorów na płytce polecam przejść do rezystorów o wartości 10k, bo jest ich najwięcej, a potem łatwiej będzie znaleźć pozostałe.


W zestawie były też rezystory o innych wartościach. Dla ułatwienia montażu podaję ich oznaczenia.
2 szt. 1k
2 szt. 3,3k
2 szt. 27k
1 szt. 220 Ω
1 szt. 2,2k
1 szt. 33k
1 szt. 100k


Po zamontowaniu wszystkich rezystorów płytka powinna wyglądać mniej więcej tak:


Montaż kondensatorów i rezonatora kwarcowego nie powinien sprawić problemów. Oznaczenia wyjaśniałem w jednej z poprzednich recenzji, wystarczy po prostu uważać i tyle.
Trzeba zwrócić uwagę tylko na kondensator 10nF (oznaczenie 103) oraz polaryzację kondensatorów elektrolitycznych.


Płytka drukowana po zamontowaniu kondensatorów.


W zestawie były trzy tranzystory, stabilizator napięcia 7550 i regulowana dioda Zenera TL431.
Montujemy je na płytce zgodnie z oznaczeniami — zaznaczono zarówno pozycję elementu, jak i jego orientację.


Prawie wszystkie główne elementy są już zamontowane.


Pamiętajmy o prawidłowym zamontowaniu podstawki pod mikrokontroler. Źle włożona podstawka może później nieźle dać się we znaki.


No i tak, podstawowy montaż elementów jest zakończony, można już przejść do lutowania.
Często pytacie, czego używam do lutowania.
Używam spoiwa lutowniczego nieznanego producenta. Kupiłem je przypadkiem, ale w dużej ilości. Jakość jest świetna, ale nie podpowiem, gdzie je kupić, bo nie wiem — było to dość dawno.
Spoiwo zawiera topnik, więc przy takich płytkach nie używam dodatkowego topnika.
Lutownica jest zupełnie zwyczajna — Solomon, ale podłączona do miniaturowej stacji lutowniczej, a właściwie do zasilacza (lutownica na 24 V) ze stabilizacją temperatury.

Płytkę lutowało się świetnie. Nie było ani jednego miejsca, w którym musiałbym użyć dodatkowego topnika albo coś czyścić.


„Drobnicę” już przylutowałem, można przejść do większych elementów:
Podstawka ZIF na 14 wyprowadzeń
Enkoder
Żeńska część złącza wyświetlacza
Dioda LED.


Krótko opiszę kilka nowych elementów.
Pierwszy to enkoder.


Znalazłem w Wikipedii obrazek, który nieco wyjaśnia zasadę działania enkodera.


Mówiąc prosto i w skrócie, można to ująć tak:
Enkoder (mówimy o tym ze zdjęcia) ma dwa styki zwierne, które zamykają się podczas obracania pokrętła.
Zamykają się jednak w sprytny sposób: przy obrocie w jedną stronę najpierw zamyka się pierwszy styk, potem drugi, następnie pierwszy się rozwiera, a potem drugi.
Przy obracaniu pokrętła w przeciwną stronę wszystko przebiega dokładnie odwrotnie.
Na podstawie kolejności zwierania styków mikrokontroler określa, w którą stronę obracane jest pokrętło. Pokrętło enkodera obraca się o 360 stopni i nie ma ogranicznika, jak w potencjometrach.
Enkodery wykorzystuje się do różnych celów, między innymi jako element regulacyjny w rozmaitych urządzeniach elektronicznych.
Czasem łączy się je też z przyciskiem, którego styki zwierają się po naciśnięciu pokrętła. W tym zestawie zastosowano właśnie taki enkoder.

Enkodery są różne: ze stykami mechanicznymi, optyczne, z czujnikami Halla itp.
Dzieli się je również ze względu na zasadę działania.
Tutaj zastosowano enkoder inkrementalny, który po prostu generuje impulsy podczas obracania. Istnieją jednak także inne, na przykład enkoder absolutny, pozwalający w dowolnej chwili określić kąt obrotu pokrętła. Takie enkodery stosuje się jako czujniki kąta obrotu.
Dla bardziej dociekliwych: link do artykułu w Wikipedii.


W zestawie znalazła się też podstawka. Różni się ona od poprzedniej tym, że przy wkładaniu badanego elementu nie trzeba dociskać go do styków.
Podstawka ma dwa położenia, pokazane na zdjęciu:
1. Podstawka otwarta, można włożyć element
2. Podstawka zamknięta, styki dociskają się do wyprowadzeń elementu.
Nawiasem mówiąc, najlepiej montować i lutować podstawkę w pozycji otwartej, ponieważ jej styki nieco się przesuwają w zależności od położenia dźwigienki.


Kilka słów o montażu diody LED.
Czasem trzeba unieść diodę LED nad płytkę. Można ustawić ją ręcznie, ale da się też nieco uprościć i usprawnić ten proces.
Używam do tego izolacji z przewodu wielożyłowego.
Najpierw ustalam wymaganą wysokość montażu, potem odcinam kawałek o odpowiedniej długości i nasuwam go na wyprowadzenia.
Dalej to już proste: wkładamy diodę LED na miejsce i lutujemy. Ta metoda szczególnie przydaje się przy montażu kilku diod LED na tej samej wysokości — wystarczy wtedy odciąć odpowiednią liczbę rurek o jednakowej długości.
Dodatkowy plus: trudniej odgiąć diodę LED na bok.


Po zamontowaniu i przylutowaniu wymienionych wyżej elementów można przejść do ostatniego etapu, czyli montażu wyświetlacza.
Uważny czytelnik zauważy, że popełniłem drobny błąd, który wyszedł na jaw dopiero podczas testów.
Nieprawidłowo przylutowałem przewody zasilające. Z przyzwyczajenia przylutowałem przewód dodatni do kwadratowego pola, a ujemny do okrągłego. W tym zestawie jest odwrotnie, co zaznaczono również na nadruku. Należy lutować zgodnie z oznaczeniami na płytce.
Na szczęście nic się nie stało — urządzenie po prostu się nie włączyło. Można więc zaliczyć ochronę przed odwrotnym podłączeniem baterii na plus.


Na początek montujemy i przykręcamy tulejki dystansowe. Najpierw trzeba je zamontować na głównej płytce.
Następnie wkładamy męską część złącza w żeńską.


Chodzi o to, że wyświetlacz ma wiele styków, a wykorzystywana jest tylko ich część, dlatego trzeba montować go właśnie w takiej kolejności.
Montujemy wyświetlacz na swoim miejscu.


W efekcie otwory montażowe powinny się pokrywać.
Jeśli wyświetlacz jest ustawiony równo, styki same trafią tam, gdzie trzeba.
Przed lutowaniem nie zapomnijmy czymś osłonić przedniej części wyświetlacza.


Wszystko zmontowane, ale został jeden element. Nie martwcie się jednak, niczego nie zapomnieliśmy przylutować, a producent nie dołączył go bez powodu.
Wcale nie jest zbędny, wręcz przeciwnie — jest bardzo potrzebny.


W zestawie jest kondensator o pojemności 0.22 µF.
Kondensator będzie potrzebny podczas kalibracji urządzenia. Moim zdaniem producent słusznie dołączył go do zestawu — dzięki temu można skalibrować urządzenie bez szukania dodatkowych elementów.


No to podłączamy baterię i... nic się nie dzieje :)
Wszystko w porządku. Układ nie ma wprawdzie wyraźnego wyłącznika zasilania, ale taki wyłącznik jest.
Aby włączyć urządzenie, trzeba nacisnąć pokrętło enkodera. Wtedy procesor zostanie zasilony i jednocześnie wyśle polecenie do układu sterowania zasilaniem, po czym sam podtrzyma zasilanie.


Urządzenie się włączyło, ale wyraźnie jest z czegoś niezadowolone — zobaczcie, ile napisało na ekranie.
Spróbujmy ustalić, co mu nie pasuje.


Najpierw urządzenie wyświetla napięcie baterii i próbuje przejść do trybu testowania elementu.
Ponieważ nic nie jest podłączone, informuje, że elementu brakuje albo jest uszkodzony.
Urządzenie nie jest jednak skalibrowane, więc wyświetla odpowiedni komunikat:
Nieskalibrowany!
Aby przeprowadzić kalibrację, trzeba zewrzeć wszystkie trzy styki panelu (w naszym przypadku środkowy oraz po jednym z lewej i prawej trójki) i włączyć urządzenie. Właściwie można to zrobić nieco inaczej — napiszę o tym dalej.


Po komunikacie — isolate probe — trzeba usunąć zworkę i pozostawić styki rozwarte.
Następnie, po odpowiednim komunikacie, trzeba podłączyć do zacisków 1 i 3 dołączony kondensator.


No dobrze, spróbujmy go skalibrować.
1. Wystarczy wejść do menu, przytrzymując przez kilka sekund przycisk zasilania, i wybrać tryb Selftest.
Wejście do menu — długie przytrzymanie przycisku enkodera.
Poruszanie się po menu — obracanie enkoderem
Wybór parametru lub trybu — krótkie naciśnięcie przycisku enkodera

2. Urządzenie wyświetla komunikat: zewrzyj styki. Można użyć kawałka przewodu albo fragmentu zworki — to bez znaczenia, ważne, żeby połączyć ze sobą wszystkie trzy styki.
3, 4. Urządzenie mierzy rezystancję zworki, ścieżek do podstawki itp.


1, 2. Potem wykonuje jeszcze jakieś niezrozumiałe pomiary, aż w końcu wyświetla komunikat: usuń zworkę.


Podnoszę dźwigienkę i usuwam zworkę, a urządzenie nadal coś mierzy.


1. Na tym etapie trzeba podłączyć do zacisków 1 i 3 kondensator dołączony do zestawu (można użyć też innego, ale najprościej wziąć ten z zestawu).
2. Po podłączeniu kondensatora urządzenie kontynuuje pomiary. Podczas całego procesu kalibracji nie trzeba naciskać przycisku enkodera — wszystko odbywa się automatycznie.


Gotowe, kalibracja zakończyła się pomyślnie. Można już korzystać z urządzenia.
W razie potrzeby kalibrację można powtórzyć. Wystarczy ponownie wybrać odpowiednią pozycję w menu i wykonać wszystkie opisane wyżej czynności.


Przejdźmy pokrótce przez pozycje menu i zobaczmy, co potrafi urządzenie.
Transistor — pomiar parametrów elementów półprzewodnikowych i rezystancji rezystorów
Frequency — pomiar częstotliwości sygnału podłączonego do styków GND i F-IN na płytce. Znajdują się one u góry po prawej stronie, nad wyświetlaczem.
F-generator — generator prostokątnych impulsów o różnych częstotliwościach.
10bit PWM, — generowanie impulsów prostokątnych o regulowanym wypełnieniu.
C+ESR — nie do końca rozumiem tę pozycję menu, bo po jej wybraniu na ekranie pojawia się tylko ten napis i nic więcej.
rotary encoder — testowanie enkoderów.
Selftest — z tej pozycji już korzystaliśmy: uruchamia autokalibrację
Contrast — regulacja kontrastu wyświetlacza
Show data — do tego wrócę nieco później.
Switch off — wymuszone wyłączenie urządzenia. Urządzenie ma funkcję automatycznego wyłączania, ale nie działa ona we wszystkich trybach.

Nie wiem dlaczego, ale to zdjęcie z daleka przypomniało mi starego, dobrego VC.


Kilka słów o niezrozumiałej dla mnie pozycji menu — Show data.
Nie rozumiem, do czego ma służyć podczas korzystania z urządzenia, bo w tym trybie na ekranie wyświetla się to, co może być na nim wyświetlane.
Ponadto w tym trybie wyświetlane są parametry autokalibracji.




W tym trybie wyświetlane są również czcionki, które pojawiają się na ekranie. Myślę, że to raczej funkcja technologiczna, po prostu do sprawdzenia, jak i co jest wyświetlane, nic więcej.
Ostatnie zdjęcie przedstawia tryb regulacji kontrastu.
Domyślnie ustawiono 40. Próbowałem regulować tę wartość, ale moim zdaniem ustawienie początkowe jest optymalne.


Oględziny mamy za sobą, możemy przejść do testów.
Ponieważ przyrząd jest dość uniwersalny, sprawdzę różne komponenty — niekoniecznie precyzyjnie, ale tak, by ocenić jego możliwości.
Jeśli chcecie sprawdzić jakiś konkretny typ komponentu, napiszcie, a dodam go do testów.
1. Kondensator 0,39025 µF 1%
2. Kondensator 7850 pF 0,5%
3. Jakiś Jamicon 1000 µF 25 V
4. Capxon 680 µF 35 V, niskoimpedancyjny


Capxon 10000 µF 25 V


1. Rezystor 75 Ω 1%
2. Rezystor 47 kΩ 0.25%
3. Dioda 1N4937
4. Zespół diod 25CTQ035


1. Tranzystor bipolarny BC547B
2. Tranzystor polowy IRFZ44N


1, 2 — dławik 22 µH
3, 4 — dławiki 100 µH różnych typów


1. Cewka przekaźnika
2. Sygnalizator dźwiękowy z wbudowanym generatorem.


Sprawdźmy działanie przyrządu w trybie generatora.
10 kHz
100 kHz
Moim zdaniem nawet przy 100 kHz kształt impulsów jest całkiem przyzwoity.


Maksymalna częstotliwość generatora wynosi 2 MHz. Oczywiście tutaj wygląda to gorzej, ale sonda oscyloskopowa była ustawiona w trybie 1:1, a sam oscyloskop nie jest zbyt szybki.
Niżej jest pozycja 1000.000 mHz — nie mylić z MHz. Tak nazwano sygnał o częstotliwości 1 Hz :)


Tryb wyjścia z regulowanym wypełnieniem sygnału.
Częstotliwość 8 kHz


A teraz przyjrzyjmy się możliwościom wbudowanego częstościomierza.
Jako generatora użyłem wbudowanego generatora oscyloskopu.
1. 10 Hz, przebieg prostokątny
2. 20 kHz, sinusoida
3. 200 kHz, przebieg prostokątny
4. 2 MHz, przebieg prostokątny


Ale przy 4 MHz częstościomierz „skapitulował”. Maksymalna mierzona częstotliwość wynosi 3,925 MHz, co i tak jest całkiem niezłym wynikiem jak na urządzenie wielofunkcyjne.
Niestety, dokładność pomiaru częstotliwości dość trudno sprawdzić, bo mało kto ma dobry, skalibrowany generator. W większości zastosowań amatorskich taka dokładność jest jednak w zupełności wystarczająca.


Na koniec zdjęcie grupowe.
Dwa urządzenia z poprzednich recenzji razem z ich nowym „bratem”.


Podsumowanie.
Zalety
Dobrze wykonana płytka drukowana.
Kompletny zestaw do złożenia działającego urządzenia + kondensator do kalibracji
Rezystory 0,1% w zestawie
Bardzo łatwy i przyjemny montaż, nada się nawet dla zupełnie początkujących
Dobre parametry złożonego urządzenia.
Przypadkiem odkryłem, że urządzenie ma zabezpieczenie przed odwrotną polaryzacją zasilania :)

Wady
Opakowanie zestawu jest bardzo proste
Zasilanie z baterii; znacznie lepiej sprawdziłoby się zasilanie z akumulatora

Moja opinia. Moim zdaniem to bardzo udany zestaw. Poleciłbym go jako prezent dla początkującego radioamatora. Brakuje obudowy i zasilania z akumulatora; bateria długo nie wytrzyma, a do tego są dość drogie.
Miłym zaskoczeniem było to, że w zestawie znalazły się „właściwe” rezystory i kondensator do kalibracji. Pierwsze pozytywnie wpływają na dokładność, drugi na wygodę — nie trzeba szukać kondensatora do kalibracji. Można skalibrować urządzenie i korzystać z niego od razu po złożeniu.
Oczywiście ten zestaw kosztuje więcej niż to samo urządzenie w wersji zmontowanej, ale jak wycenić samodzielny montaż oraz zdobyte przy tym umiejętności i choć niewielkie doświadczenie?

To chyba wszystko. Mam nadzieję, że recenzja była ciekawa i przydatna. Chętnie odpowiem na pytania i uwzględnię sugestie dotyczące jej uzupełnienia.
Wkrótce opublikuję recenzję kolejnego niewielkiego, ale mam nadzieję interesującego urządzenia. Nie udało mi się jeszcze znaleźć jego pierwotnej wersji, ale testy pokażą, co potrafi.

Uzupełnienie — link do pobrania instrukcji montażu (w języku angielskim)

Produkt udostępnił do recenzji sklep.