В статье [1] было описано применение ЖКИ М269 с интерфейсом I²C в многофункциональных часах. Авторы предлагают ещё один вариант использования такого индикатора.
     У любого радиолюбителя постепенно накапливается много радиоэлементов ещё пригодных для использования, но с неразборчивой или непонятной маркировкой. Авторы статьи встретились с такой проблемой когда искали нужный стабилитрон среди множества двухвыводных полупроводниковых приборов в похожих корпусах. Без приборов нельзя узнать точное напряжение стабилизации даже стабилитронов с разборчивой и понятной маркировкой. Например, стабилитроны серии Д814 с одинаковыми индексами имеют разброс напряжения стабилизации более 1 В.
     В связи с этим было решено разработать прибор, позволяющий определить напряжение стабилизации и полярность стабилитрона с напряжением стабилизации до 50 В. Чтобы иметь возможность проверять приборы разной мощности, было запланировано проводить измерения при разных значениях тока
     Схема испытателя изображена на рис. 1. Элементная база для него была выбрана исходя из доступности и наличия. Однако для упрощения схемы пришлось применить двухканальный 12-разрядный rail-to-rail ЦАП LTC1454LCS [2] и rail-to-rail по входу и выходу сдвоенный ОУ LT1490CS8 [3].


     Внешний источник питания, обеспечивающий переменное или постоянное любой полярности напряжение 10...15 В при токе до 200 мА, соединяют через диодный мост VD3 с микросхемой DA2 LT1270CT [4], включенной по схеме обратноходового повышающего преобразователя с демпферной цепью VD5VD6 и трансформатором Т1. Преобразователь имеет два выхода. Напряжение +49,5 В на первом выходе устанавливают подборкой резисторов R15 и R16. Выходное напряжение +5 В обеспечивает интегральный стабилизатор DA3.
     Работой устройства управляет микроконтроллер PIC16F876A-I/SO (DD1), для программирования которого предназначен разъем XS1. Информацию о работе прибора микроконтроллер выводит на ЖК-индикатор М269 (HG1) по линиям RC3 (SCL) и RC4 (SDA).
     Выводы проверяемого стабилитрона подключают в произвольном порядке к гнёздам XS2 и XS3. Нажатиями на кнопку SB2 выбирают ток, который будет протекать через этот стабилитрон в процессе проверки. Его значения 1 мА, 2 мА, 5 мА, 10 мА, 20 мА перебирают по кругу. Кнопкой SB1 запускают процесс проверки
     При подаче питания на индикаторе в течение двух секунд отображается надпись "ZENER Test", далее появляется сообщение об установленном токе 1 мА, затем прибор ожидает выбора другого тока или нажатия на кнопку SB1. После нажатия на неё микроконтроллер выводит на ЖКИ надпись "MEAS" (measure — измерение) и записывает последовательным кодом в двухканальный ЦАП DD2 24-разрядное слово К. Оно состоит из двух 12-разрядных слов Ка и К_в, причём каждое из них задаёт напряжение на выходе своего канала ЦАП. Их значения рассчитывают по формулам


     Здесь UвыхА, UвыхВ — напряжения на выходах каналов А и В ЦАП, В; Uобр=1,22 В — внутреннее образцовое напряжение ЦАП равное 1,22 В; N=12 -- разрядность ЦАП. Для получения требуемого тока Iст от узла его стабилизации на ОУ DA4.2 и транзисторе VT6 требуется установить на выходе OUTB АЦП напряжение UвыхА=R25*Iст, а от узла стабилизации на ОУ DA4 1 и транзисторе VT4 — на выходе OUTA АЦП напряжение UвыхB=R26*Iст/
     При указанных на схеме номиналах резисторов R25 и R26 100 Ом для тока 1 мА напряжение на выходе ЦАП должно быть 0,1 В.
     Далее программа микроконтроллера одновременно открывает транзисторы VT1, VT2, а с ними полевые транзисторы VT3. VT5 для создания установившегося режима стабилизации тока. В этом режиме через проверяемый прибор ток не течет
     Затем программа закрывает ключ на транзисторах VT2 и VT5 Стабилизированный ток течёт через проверяемый стабилитрон в условно прямом направлении от гнезда XS2 к гнезду XS3. Микроконтроллер поочерёдно измеряет напряжения на обоих выводах стабилитрона через резистивные делители напряжения R4R7 и R9R12 и повторители на ОУ DA1.1 и DA1.2, а затем вычисляет их разность.
     Повторители необходимы для того, чтобы обеспечить для входов АЦП микроконтроллера низкое выходное сопротивление источников сигнала (не более 2,5 кОм согласно документации на микроконтроллер) при большом сопротивлении резисторов делителей. Уменьшать их сопротивление нельзя, иначе создаваемая ими добавка к стабилизированному току, текущему через испытываемый стабилитрон, становится сравнимой с этим током и даже может превысить его.
     На следующем шаге ключ на транзисторах VT2 и VT5 открыт, а на транзисторах VT1 и VT3 закрыт, чем направление тока через проверяемый стабилитрон изменяется на обратное. Измерение значений напряжения на гнездах и вычисление их разности выполняются повторно.
     После этого надпись "MEAS" на индикаторе сменяется надписью "READY" (готово) и в двух строках выводится измеренное падение напряжения на испытываемом стабилитроне при прямом и обратном направлениях тока.
     Гнездо XS2, условно считающееся положительным, должно быть установлено вблизи знака выведенного во второй строке индикатора. В этой строке выведено падение напряжения на стабилитроне, измеренное при вытекающем из гнезда XS2 токе. Падение напряжения измеренное при токе, вытекающем из гнезда XS3, выведено в первой строке.
     Для проверки следующего стабилитрона достаточно подключить его к прибору взамен проверенного и нажать на кнопку SB1. При необходимости можно изменить ток стабилизации нажатиями на кнопку SB2.


     На рис. 2 показан результат проверки импортного стабилитрона 1N5368B при токе 10 мА. Как и положено, он стабилизирует напряжение на обратной ветви вольт-амперной характеристики, а на прямой ведёт себя как обычный диод.
     На рис. 3 приведен вид индикатора после проверки двуханодного стабилитрона 2С210Б при токе стабилизации 5 мА. Видно, что напряжение стабилизации практически не зависит от направления протекающего через такой стабилитрон тока.
     На рис. 4 индикатор показывает результат проверки при токе 10 мА стабистора 2С113А, который стабилизирует напряжение на прямой ветви вольт-амперной характеристики, а на обратной не проводит ток.
     Как следует из таблицы, параметры, полученные с помощью испытателя, полностью соответствуют данным, представленным в справочной документации на проверенные приборы. Испытатель стабилитронов собран на печатной плате, чертёж которой изображён на рис. 5. Большинство устанавливаемых на ней деталей — в исполнении для поверхностного монтажа. В связи с отсутствием высоковольтных оксидных конденсаторов в таком исполнении в качестве С8 и С10 применены обычные алюминиевые оксидные конденсаторы с радиальными проволочными выводами. Они уложены на плату параллельно её поверхности и закреплены проволочными хомутами.


     Трансформатор Т1 намотан на кольце из феррита 2000НМ типоразмера К20х12х6. Его обмотка I состоит из 30 витков, II — из 12 витков, III — из 60 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,4 мм. Межслойная и межобмоточная изоляция отсутствует. Выводы микросхемы LT1270CT обрезаны и отформованы под поверхностный монтаж Гнезда XS2 и XS3 — любые удобные для подключения щупов. Мы применили импортные малогабаритные коаксиальные разъемы и щупы с разноцветными зажимами "крокодил”.
     Плата помещена в подходящий по размерам пластмассовый корпус. На его верхней панели из органического стекла расположены кнопки SB1, SB2, гнёзда XS2, XS3 и ЖКИ HG1. На боковой панели находится разъем для подключения внешнего источника питания.
     Программа микроконтроллера написана на языке С для компилятора mikroC for PIC 5.6.0. Правильно собранный испытатель стабилитронов в настройке не нуждается. При первом включении проверьте напряжение +5 В на конденсаторе С9 и +49,5 В на конденсаторе С10.

Литература
1. Абакумов A., Кузин Ю. Часы-календарь-термометр на PIC16F628A и ЖКИ М269 — Радио 2015 №8. с.39-40.
2. LTC1454 LTC1454L Dual 12-Bit Rail-to-Rail Micropower DACs — URL http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/1454lfs.pdf (25.09.15).
3. LT1490CS8 Dual and Quad Micropower Rail-to-Rail Input and Output Op Amps. — URL: http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/14901fb.pdf (25.09.15).
4. LT1270CT 8A and 10A H,gh Efficiency Switching Regulators. — URL: http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/lt1270afc.pdf (25.09.15).
Автор: А. Абакумов, Ю. Кузин, г. Тула
Материал взят из: Журнала Радио 2016 №2

В архиве: Файл печатной платы в формате Sprint Layout 6.0, исходный код программы на Си и прошивка микроконтроллера PIC16F876A.

ispitatelstabilitronov.rar [69,09 Kb] (cкачиваний: 183)