Оглавление
В электронной аппаратуре широко применяются индуктивные компоненты: трансформаторы, дроссели, катушки фильтров и другие обмоточные элементы. Они используются в импульсных блоках питания, инверторах подсветки LCD-панелей, а также в более старых схемах, например в выходных каскадах ламповых усилителей и в строчных трансформаторах ЭЛТ-аппаратуры.
⚡ Во многих таких узлах присутствуют повышенные напряжения, а значит, всегда существует риск пробоя изоляции между витками обмотки. Подобные неисправности часто сложно обнаружить обычными методами. Кроме того, трансформаторы и катушки являются редкими, дефицитными компонентами. Поэтому перед поиском замены важно достаточно уверенно убедиться, что причиной отказа действительно выступает внутренний дефект элемента.
Проверка индуктивных компонентов
Данные элементы условно делятся на две большие группы.
- Первая группа — это высокочастотные компоненты, обычно выполненные на ферритовых сердечниках и имеющие малые потери. К ним относятся трансформаторы импульсных источников питания и инверторов подсветки.
- Вторая группа — низкочастотные устройства на железных сердечниках, например сетевые трансформаторы и выходные трансформаторы ламповых усилителей. Рассматриваемый тестер рассчитан на проверку обеих категорий.
Обычно прибор подключается к первичной обмотке проверяемого трансформатора. Поскольку уровень испытательного напряжения невысок, во многих случаях измерение можно выполнять прямо в схеме — при условии, что в ней нет активных неисправностей и отсутствует значительная резистивная нагрузка на вторичных обмотках. Если есть сомнения, индуктивный элемент лучше выпаять и проверять отдельно.
Типовые показания разных катушек
Большая часть практических рекомендаций по использованию подобных тестеров основана на наработках Джестайна Ёнга.
Пройти тест по индуктивностямВысокочастотные трансформаторы
Большинство ферритовых трансформаторов, применяемых в импульсных источниках питания и инверторах, показывают значение выше 50 и часто доходят до 99 колебаний.
Если присутствуют межвитковые замыкания, показания обычно резко падают — как правило, ниже 10. Однако в редких случаях, если вторичная обмотка полностью закорочена, прибор может показать обманчиво высокое значение, например 37. Этот нюанс необходимо учитывать.
Во многих LCD-мониторах и телевизорах используется несколько инверторных трансформаторов, поэтому удобно сравнивать подозрительный элемент с заведомо исправным аналогом.
Если предполагается частичное межвитковое замыкание в первичной обмотке, полезно искусственно закоротить одну из вторичных обмоток. У исправного трансформатора показание обычно уменьшается примерно вдвое — например, с 99 до около 50. Если же первичная обмотка уже частично повреждена, влияние такого теста будет слабее: показания изменятся незначительно, например с 37 до 34.
При наличии высоковольтного испытателя изоляции можно выявить внутренние пробои между обмотками, которые данный ring tester из-за малого испытательного напряжения может не обнаружить.
Низкочастотные трансформаторы
Для сетевых трансформаторов на 50 Гц и для выходных ламповых УМЗЧ, характерны значительно более низкие показания, чем для ферритовых высокочастотных устройств.
По возможности всегда следует сравнивать подозрительный трансформатор с заведомо исправным экземпляром того же типа. Для исправной первичной обмотки типичные показания находятся примерно в диапазоне 15–30, если на результат не влияют другие элементы схемы.
При наличии межвитковых замыканий значение обычно падает ниже 10. Однако при полном коротком замыкании вторичной обмотки картина может оказаться похожей на исправный трансформатор, поэтому этот вариант также следует учитывать.
Лучший подход — протестировать как можно больше различных трансформаторов и катушек, чтобы сформировать практическое представление о нормальных значениях. Разброс типов индуктивных компонентов слишком велик, поэтому универсальные «жёсткие» значения для всех случаев привести невозможно.
Принцип измерения элементов
Включение питания в этом приборе осуществляется кнопкой с фиксацией. В основу метода положен кратковременный разряд полипропиленового конденсатора с малыми потерями, предварительно заряжаемого до напряжения около 2 В, через проверяемую катушку или обмотку трансформатора (как в этой схеме). Такие импульсы подаются примерно 5 раз в секунду.
📉 Если индуктивный элемент исправен, конденсатор и индуктивность образуют колебательный контур. После разряда в нём возникает затухающее колебание — так называемый «звон» с несколькими десятками циклов. По сути, это электрический аналог удара по пустому стакану: после возбуждения система некоторое время колеблется на собственной частоте.
При наличии межвитковых замыканий контур сильно нагружается, добротность падает, и число колебаний резко уменьшается. Именно это и позволяет выявлять дефекты.
Выше приведены характерные осциллограммы, по которым можно оценить состояние проверяемого компонента.
Описание схемы тестера индуктивностей
Сигнал сначала поступает на высокоомный буфер на JFET-транзисторе, а затем на одну половину компаратора LM393 с гистерезисом. На выходе формируются прямоугольные импульсы до тех пор, пока амплитуда затухающего сигнала не снизится примерно до 30 мВ пик-пик.
Далее в работу включается двоичный декадный счётчик CD4518B, который в начале каждого цикла измерения сбрасывается и затем считает количество импульсов. Выходы счётчика в формате BCD подаются на пару микросхем CD4511B, которые выполняют функции защёлки, дешифратора и драйвера семисегментных индикаторов. В конце каждого измерительного цикла значения обновляются, и на дисплее отображается новое число.
Если счёт достигает значения 99, логический диодный элемент AND блокирует дальнейший счёт, чтобы предотвратить переполнение до 00, которое могло бы ввести в заблуждение. Такое переполнение в этой задаче нежелательно, поскольку у большинства индуктивностей количество колебаний существенно меньше 99.
Вторая половина LM393 используется как генератор, задающий временные интервалы измерительных циклов.
Коммутация питания
Переключение питания 9 В выполняется PNP-транзистором Q1, которым управляют маломощные MOSFET-транзисторы Q2 и Q3, образующие триггер-защёлку. Конденсатор C2 заряжается или разряжается до противоположной логической полярности относительно затвора Q2.
При каждом нажатии кнопки питания конденсатор C3 передаёт короткий импульс с C2 на затвор Q2, переводя схему в другое устойчивое состояние.
Формирование тактовых импульсов
Компаратор U1A вместе с обвязкой работает как генератор, задающий временную структуру измерительных циклов. На выходе формируется прямоугольный сигнал: около 30 мс он находится в высоком уровне и примерно 150 мс — в низком.
Транзистор Q4 инвертирует этот сигнал и обеспечивает достаточный ток для быстрого переключения MOSFET Q5. Несмотря на корпус TO-220, Q5 выбран не случайно: его сопротивление в открытом состоянии очень мало, поэтому он практически не вносит искажений в измерение «звонения».
Заряд и разряд измерительного конденсатора
Делитель напряжения R14 и R16 заряжает низкопотерный полипропиленовый конденсатор C4 примерно до 2 В через проверяемую индуктивность в течение паузы между измерительными циклами.
В начале нового цикла Q5 быстро открывается и разряжает C4 через индуктивность. В результате образуется параллельный колебательный контур, и на нём возникает затухающий сигнал.
Обработка сигнала
Сигнал «звона» поступает на повторитель на JFET-транзисторе Q6, который практически не нагружает колебательный контур. Элементы R17, D2 и D3 защищают Q6 от внешних напряжений, которые могут случайно попасть на измерительные провода.
Далее сигнал подаётся на компаратор U1B, имеющий небольшую положительную обратную связь. Благодаря этому на его выходе формируется чёткий прямоугольный сигнал вплоть до заранее заданного уровня затухания — примерно 30 мВ пик-пик на индуктивности.
Импульсы поступают на декадные счётчики U2B и U2A, а их выходы BCD сохраняются в U4 и U5. После завершения измерительного цикла эти данные дешифруются в формат семисегментных индикаторов и отображаются на экране.
Диоды D6–D9 формируют логический элемент AND. Если счёт достигает 99, дальнейший подсчёт блокируется. В противном случае произошло бы переполнение до 00, что затруднило бы интерпретацию результата. На практике индуктивности, способные «звонить» более 99 раз, встречаются крайне редко.
Конденсатор C9 и резистор R27 формируют очень короткий импульс сброса счётчиков в начале нового измерительного цикла. Конденсатор C7 и резистор R29 передают команду обновления индикаторов в конце цикла. Резисторы R30–R43 ограничивают ток сегментов примерно до уровня чуть ниже 2 мА.
Печатные платы и сборка прибора
Вот вся необходимая документация для сборки самодельного тестера своими руками.
В конце статьи есть ссылка на архив.
В торцевой панели корпуса необходимо просверлить два отверстия: одно под кнопку включения, второе под кабельный ввод диаметром 8 мм для измерительных проводов.
При сборке сквозного монтажа обычно придерживаются стандартного порядка: сначала устанавливают самые низкие компоненты, затем более высокие. Поэтому сначала монтируются все диоды. При этом важно не перепутать диоды 1N4148 с двумя стабилитронами на 6,8 В.
Затем устанавливаются резисторы и остальные компоненты. В схеме используется большое число конденсаторов 100 нФ (0,1 мкФ), причём применяются три разных типа. Для правильного размещения следует ориентироваться на фотографию печатной платы, файлы которой прилагаются в архиве.
