三種測(cè)試工具集于一身，在工具箱中只占用很小的空間，甚至你的襯衫口袋也只有一張名片那么大。

電子發(fā)燒友們永遠(yuǎn)不會(huì)有足夠的診斷工具供他們使用。

這個(gè)特殊的項(xiàng)目占用了工具箱很小的空間，甚至你的襯衫口袋是一張名片大小，實(shí)際上包含三個(gè)項(xiàng)目在一個(gè)，都在同一個(gè)小PCB上。

這些工具中的每一個(gè)都可以進(jìn)行不同的診斷，為了簡(jiǎn)單起見，該工具使用LED顯示狀態(tài)。

1：連續(xù)性/二極管測(cè)試。(雙LED)

2: 1kHz方波發(fā)生器。(沒有領(lǐng)導(dǎo))

3：非接觸式交流電壓指示燈。(單領(lǐng)導(dǎo))

所有電源均由3V硬幣電池供電，便于攜帶，并提供1.5V至5V的外部電源。

由于該項(xiàng)目將應(yīng)用的尺寸和用途，沒有可調(diào)節(jié)元件被包括來補(bǔ)償組件公差，因?yàn)樽罱K精度不是一個(gè)要求。

由于其Go/Nogo指示和簡(jiǎn)單的功能，它不是更先進(jìn)的定量工具(例如DMM/示波器等)的替代品，而是作為便攜式輔助工具。

所有電阻器和電容均為SMD 1206形式(見原理圖)。

尺寸：50(深)× 90(長(zhǎng))× 6(厚)毫米

重量:21克

1：非接觸交流電壓測(cè)試

交流電壓測(cè)試原理圖

非接觸式交流電壓測(cè)試儀由三個(gè)BC849B晶體管級(jí)聯(lián)組成，最終增益是每個(gè)晶體管增益的乘積?？傇鲆? Gain1 * Gain2 * Gain3。

對(duì)于BC849B晶體管，平均增益為220，總體平均增益為10.48E+6。由于同一增益帶內(nèi)晶體管之間的增益變化，總增益可能高于或低于此值。

被檢測(cè)的交流電壓(~3*Vbe min)，通過源線絕緣和~2x10E16 (Ωm)的空氣電阻率與晶體管基極直接接觸隔離，受溫度和濕度的影響，基極電流非常低。

天線而不是一個(gè)單獨(dú)的電線長(zhǎng)度是一個(gè)集成的銅走線線圈在反面的PCB。

在這個(gè)例子中，Ib1 = 100pA將變成Ic3 = ~1mA。

前兩個(gè)晶體管中的電阻限制了集電極的最大電流。

當(dāng)VR1 = 3V - (Vce + Ve[發(fā)射極距地面約2* Vbe])時(shí)，1MR < 3uA。

100kR < 30uA, VR2 = 3V - (Vce +Ve[發(fā)射極在地面上為Vbe])。

470R < 6.4mA(以Vce和LED為準(zhǔn))。

由于供電電路的電池電壓只有3V，為了減少電流消耗，建議使用低電流的高效率LED。

使用方法只需要打開測(cè)試工具，并將其與天線一起靠近連接到電源交流電源的電纜或電線，LED將在此基礎(chǔ)上發(fā)光。

2: 1kHz方波發(fā)生器

頻率發(fā)生器

1khz穩(wěn)定輸出

信號(hào)發(fā)生器可用于音頻和中頻級(jí)的故障排除，因?yàn)闊o限數(shù)量的奇諧波頻率延伸到基頻之外。

方波發(fā)生器是基于一個(gè)定時(shí)器(555或同等)，使用一個(gè)電阻和一個(gè)電容器，以1:1的標(biāo)記空間比創(chuàng)建一個(gè)1khz的方波。

在這種配置中，控制引腳連接到電容，以使該引腳與外部噪聲脫鉤，該引腳可用于改變外部閾值電壓。

Reset引腳連接到V+。

觸發(fā)器和閾值連接在一起，這些連接到一個(gè)輸入，每個(gè)2個(gè)內(nèi)部比較器。

每個(gè)比較器都有第二個(gè)輸入，連接到串聯(lián)的三個(gè)5k電阻的分接點(diǎn)之一。一個(gè)比較器的負(fù)輸入設(shè)為2/3 V+，而另一個(gè)比較器的正輸入設(shè)為1/3 V+。

電容、電阻(CR)、網(wǎng)絡(luò)的中點(diǎn)連接到觸發(fā)和閾值的兩個(gè)連接點(diǎn)，電阻連接到輸出端。

去耦電容(1uF和100nF)連接在器件電源處。

如果我們開始假設(shè)輸出是高的(它同樣可以開始低)，電容器開始通過電阻充電，直到電壓達(dá)到2/3 V+，這導(dǎo)致觸發(fā)器改變狀態(tài)并切換輸出低。電容器通過電阻放電，直到電壓達(dá)到1/3V+，導(dǎo)致觸發(fā)器改變狀態(tài)，輸出變高。

只要施加功率，輸出將交替切換高然后無限期低。

對(duì)于所需頻率，CR值為100nF和7K1(包括5k1+2k)。

頻率可以通過以下方式計(jì)算：

頻率= 1/(1.4*CR) = 1/(1.4*100nF * 7K1) = 1006.03Hz。測(cè)量為1008Hz。

定時(shí)器的輸出端有一個(gè)1KR串聯(lián)電阻連接，防止連接短路時(shí)輸出過載。

3:連續(xù)性/二極管測(cè)試人員

連續(xù)性/二極管測(cè)試

連續(xù)性/二極管測(cè)試，顧名思義，檢查連續(xù)性<=2R和二極管。

指示由兩個(gè)LED給出，每個(gè)功能一個(gè)到下表：

?二極管狀態(tài)

?off off開路。

?on on連續(xù)性<=2R

?二極管關(guān)斷或小于1kR

該測(cè)試元件的兩個(gè)部分是使用雙運(yùn)算放大器創(chuàng)建的，每個(gè)功能分配一個(gè)放大器。

OPAMP是一款微功率放大器，工作電壓范圍為1.8至5.5V，非常適合使用3V紐扣電池。這是一個(gè)軌對(duì)軌運(yùn)放，它將在有限的電源電壓下最大化輸出范圍。

考慮到低偏置電流(IB)和低偏置電壓(Vos)。

連續(xù)性測(cè)試儀。

這使用一個(gè)配置為非反相的放大器，電壓增益(Av)為~221

Av = 1 + Rf/R2 = 1 + 220k/1k = 221

由于被測(cè)電壓<10mV，增益221，需要考慮偏置對(duì)輸出電壓的影響。

考慮一，Vout_Ib = Ib*Rf = 200pA*220K = 44uV

考慮Vos， Vout_Vos = Vos*(1 + Rf/R2) = 5uV*(1 + 220k/1K) = 1.105mV

在這種情況下，最大的影響是由于Vos。

非反相輸入連接到一個(gè)1k的上拉電阻，當(dāng)連接到被評(píng)估的元件時(shí)，形成一個(gè)潛在的分壓器。

輸入電阻為1R時(shí)，輸入電壓Vin = (Ri/Rt)*Vs = (1/1001)*3 = 2.997mV

輸出為2.997mV * 221 = 662.337mV。

由于Vout_Vos的誤差等于(Vout_Vos/Vout)*100 = (1.105mV/ 662.337mV)*100 = 0.1668%或1.668mR

1K電阻為1%，因此1K +/- 10R等于輸出的+8/-6.6 mv變化或+12.1/-9.9 mr

如果我們考慮電源電壓從3V降低到2V的影響

輸入電阻為1R時(shí)，輸入電壓Vin = (Ri/Rt)*Vs = (1/1001)*2 = 1.998mV，變化為-50%或-1mV/V。

我們可以通過使用電流源驅(qū)動(dòng)被測(cè)器件(DUT)來減少由于電源變化對(duì)電位分壓器的影響。所選的一個(gè)被指定為1.2V的電源電壓。

盡管如此，連續(xù)性/二極管測(cè)試的最小電源限制是1.8V的OPAMP

連續(xù)性指示

這是使用電壓為-1V至-3V的pet實(shí)現(xiàn)的。

當(dāng)輸入到放大器開路(OC)時(shí)，輸入被輸入上拉電阻拉到電源。

因此，輸出為~3V，電源為~0V， fet關(guān)閉。

輸入端接1R，輸出為662.337mV。

輸出連接到具有10K和100k拉至3V的電位分壓器，中心抽頭連接到柵極。

柵極電壓(Vg) = (100k/110k)*(662.337mV-3V) = -2.13V (wrt電源)，接通pet點(diǎn)亮連續(xù)性測(cè)試LED。

短路(SC)時(shí)，在輸入端輸出為~0V， Vg = (100k/110k)*-3V = -2.73V (wrt電源)。照亮連續(xù)性測(cè)試LED。

二極管測(cè)試人員。

這使用另一個(gè)放大器配置為非反相，電壓增益(Av)為~1.2

對(duì)于Vf ~0.6V的小信號(hào)二極管，輸出為~728mV。

二極管指示

當(dāng)輸入到放大器開路(OC)時(shí)，輸入被輸入上拉電阻拉到電源。

因此，輸出為~3V，電源為~0V， fet關(guān)閉。

用一個(gè)信號(hào)二極管連接到輸入端(陽(yáng)極到輸入端，陰極到0V)，并正向偏置。

輸出為~728mV(對(duì)于~0.6V的輸入Vf)，并連接到具有10K和100k拉至3V的電位分壓器，中心抽頭連接到柵極。

柵極電壓(Vgi) = (100k/110k)*(728mV-3V) = -2.065V (wrt電源)，接通pet點(diǎn)亮二極管測(cè)試LED。

短路(SC)時(shí)，在輸入端輸出為~0V， Vg = (100k/110k)*-3V = -2.73V (wrt電源)。這也照亮二極管測(cè)試LED，但與連續(xù)性LED一起，指示短路(SC)。

4:操作

在對(duì)任何動(dòng)力設(shè)備進(jìn)行診斷測(cè)試之前，了解對(duì)用戶和設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)以及對(duì)個(gè)人防護(hù)裝備的需求，如果有疑問，請(qǐng)?jiān)陂_始之前尋求專家建議。

電源由CR2032硬幣電池提供，操作由非閉鎖按鈕啟動(dòng)。

可選地，外部電源可以連接到VS引腳(1.5至5.5V)，該引腳通過開關(guān)和反向偏置二極管與硬幣電池隔離。

但是，使用VS引腳時(shí)要小心，因?yàn)槌^最大輸入電壓會(huì)對(duì)元件造成損壞。

連接到PCB可以在邊緣手指或頭引腳。

建議焊接二極管/二極管測(cè)試的連接，以消除附加電阻。

使用非接觸式交流電壓指示燈時(shí)，請(qǐng)將手指遠(yuǎn)離PCB背面的線圈，以防止錯(cuò)誤指示。不要將其直接連接到市電交流電，因?yàn)檫@會(huì)對(duì)組件和用戶造成損害。

二極管測(cè)試器只能在無電源電路上使用。

信號(hào)注入器用于低壓供電電路，但根據(jù)要求，可能需要衰減，放大和/或用合適的電路(例如電容器網(wǎng)絡(luò))隔離輸出，以避免輸出反向偏置，從而導(dǎo)致?lián)p壞。

本文編譯自hackster.io