أجهزة القياس الإلكترونية و اختبار المكونات

[ماجد عباس محمد]

شكراً جزيلاً أخى الفاضل
أسعدنى مروركم الكريم

[ناصرالموسوي]

السلام عليكم
شرح اجهزة الفحص والقياس مبسوط وسهل الاستيعاب كألمعتاد استاذنا الكريم اخ ماجد ،تستحق الشكر والتقدير والله يقويك ويسلمك من كل سوءٍ ومكروه .

[عبدالله حجازى]

بارك الله فيك وفي علمك

تبارك الله أخي الكريم انت شعلة نشاط في هذا الصرح الكبير مشكور علي وقتك وتعبك جعله الله في ميزان حساناتك

[ماجد عباس محمد]

كيفية قياس ESR للمكثفات :

المشكلة فى قياس المكثف أنه فى الدائرة بمعنى لو تم فكه أو حتى أحد طرفيه فلا مشكلة لكن هذا يحتاج جهد و كلفة إعادة اللحام و لحسن الحظ هناك اعتبارات يجب أخذها فى الإعتبار تيسر الأمر.
المكثف الكيماوى متصل بباقى الدائرة بخطوط توصيل وهذه ينظر لها البعض على أنها قصر لكن واقعيا هى جزء من كابل أو بمعنى آخر خط نقل قدرة له معاوقة و المسار النحاسى هو جزء من ملف و بينه و بين المجاو سعة لذا فالقياس بالجهود المستمرة لن يجدى سوى فى تحديد هل يوجد قصر أم لا و لكن لن يكون من السهل تحديد أين. لذا فالقياس بالمتردد هو المطلوب.
كلما ارتفع التردد ظهر تأثير خط النقل و تسبب فى عزل هذا المكثف أكثر عما يجاوره.
لتلافى أثر خط نقل القدرة هذا ففى كثير من الدوائر خاصة الرقمية منها توضع كميات من المكثفات الصغيرة 0.1 ميكرو فاراد موزعة وخاصة بجوار المتكاملات التى تسحب تيار نبضى وهذا لتغذية هذه المتكاملات محليا من تلك المكثفات بعيدا عن المكثف الكيماوى العمومى وهو مشروح تفصيلا فى كورس الدوائر الرقمية.
أيضا وجود مكثفات صغيرة بجوار الكيماوى و على التوازى معه ستؤثر إلى حد ما على القياس و لكنه أيضا سيتحمل جزء كبير من الإجهاد التشغيلى عنه و من ثم سيطيل عمر الكيماوى و يحسن من الأداء الفعلى للدائرة.
بعض أجهزة القياس فى المواقع المتنوعة تستخدم تيار متردد وهنا نفكر أن المتردد لا يناسب الكيماوى لكونه لا يقبل عكس القطبية لذا فهذا يؤثر على دقة القياس. أيضا كل الدوائر تقلل من قيمة الجهد المتردد لأقل من نصف فولت وهذا يحسن الأداء من جهتين:
الأولى : أنه يقلل من عكس القطبية على المكثف و يقلل من الخطأ الناجم عن ذلك
الثانية : أنه لا يؤثر على أشباه الموصلات فى الدائرة من ثنائيات و ترانزستورات فلا تسبب حملا على المكثف قيد الإختبار.
لذا قد اخترت دائرة من موقع
http://electronics-diy.com/electroni...tic.php?id=950
تعمل بالجهد المتغير وهو ببساطة متردد بتردد 100ك هرتز مضاف إليه مستمر حتى لا تنعكس القطبية كما بالرسم

المركبة المستمرة تضمن القطبية الصحيحة للمكثف و التغير بتردد 100ك هرتز يوفر بيئة الإختبار المناسبة.
هذه الدائرة كما بالموقع تم تجربتها و أعطت نتائج جيدة لكن يجب الأخذ فى الإعتبار أن هذا الإختبار تتغير قياساته لكل فئة من السعات فالمكثف 1 ميكرو يعطى قياسات غير 10 ميكرو و كلاهما غير 100 ميكرو و أيضا 1000 ميكرو لذا من الأفضل زيارة الموقع أو قياس مكثفات جديدة لمعرفة ما تبحث عنه.
المرة القادمة إن شاء الله سنضع الدائرة هنا للشرح ثم نقترح تغييرات لمن لا يجد كافة المكونات

[ماجد عباس محمد]

جهاز القياس من موقع DIY

هذا الجهاز كما ذكرت من موقع DIY و قد اخترته لعدة مزايا


لتوليد جهد متغير سيولد جهد نبضى ثم يعدله. لتوليد 100ك هرتز فمن الأفضل استخدام دوائر م/س لصعوبة توفير دائرة رنين، لذا استخدم متكاملة رباعية أى بها 4 مكبر عمليات.
لو استخدم LM358 أو شقيقتها LM324 لن تعطى الإستجابة المرجوة عند التردد 100 ك لذا استخدم TL082 ذات الأداء الأفضل و نطاق ترددى أعرض حتى 3 ميجا.
للأسف هذه المتكاملة لا يناسبها جهد التغذية الواحد مثل LM358 و تحتاج لتغذية موجبة و أخرى سالبة لذا استخدم أول جزء منها IC1-A لتقسيم 9 فولت من البطارية إلى +/- 4.5 فولت و توفير ما يسمى الأرضى الإفتراضى Virtual Ground

توصل البطارية 9 فولت على طرفى التغذية للمتكاملة أى الأربعة مكبرات معا ثم نأخذ نصف القيمة بالمجزئ R5وR4 يدخل للطرف الغير عاكس رقم 3 لمكبر ذو كسب = واحد و بهذا يكون خرجه على الطرف رقم 1 = نصف البطارية. بتوصيل هذا الطرف كأرضى للدائرة يصبح لدينا طرفى البطارية +4.5 فولت و -4.5 فولت للدائرة كلها شريطة ان لا يكون فرق التيار المسحوب من +/- أكبر مما يعطى خرج المتكاملة .

استخدم الجزء IC1-B كمولد تردد نبضى وهو مشروح تفصيلا فى كورس تصميم الدوائر الإلكترونية جزء الدوائر المتكاملة باب مكبر العمليات.

باختصار المقاومتان R1,R3 يمثلان تغذية عكسية موجبة تجعله مقارن فيقارن الفولت على الطرف العاكس 13 مع الغير عاكس طرف 12 و فى البدء المكثف C3 فارغ و الخرج سيكون فى البدء عشوائيا ولو أعلى من الصفر سيجعل الطرف الغير عاكس أعلى فيكمل الخرج إلى +4.5 فولت ، ولو أقل سيتجه نحو -4.5 فولت.
بفرض الحالة الأولى سيكون الخرج له جهد = تقريبا 3 فولت لأن خرج المكبر يكون دوما أقل من جهد التغذية. هذا الجهد يقسم بالمقاومتين R1 و 3 R فيكون تقريبا 0.39 فولت على الطرف الغير عاكس. الآن سيدأ شحن المكثف من الخرج عبر R2 بجهد موجب حتى يصل أعلى من 3.9 فيصبح الطرف العاكس أعلى جهدا من الآخر فينقلب الخرج إلى -3فولت و أيضا لذات السبب. وهنا يبدأ المكثف فى التفريغ حتى يصل -0.39 فينقلب مرة أخرى و هكذا.
هذه الدائرة تعطى نبضات مربعة و لكن خرجها يعبر لمرحلتى ترانزيستور TR1,TR2 لا يوفران الظروف الأمثل للحفاظ على الانتقال السريع لحواف النبضات نتيجة لوجود سعات شاردة بين المكونات و الأرض و بين القاعدة و الباعث و بين المجمع و القاعدة مما يقلل من كم التوافقيات فى الموجة. الهدف من الترانزستورين هو تحويل الخرج من +/- 4 فولت إلى +4 فولت مع الأرض لتغذية قنطرة القياس و الإختبار.

القنطرة تتكون من 4 مقاومات R9 وR10 و R11 و R12 . هى المعروفة بقنطرة هويتستون و تعودنا أن تكون متساوية لكن العلاقة لا تحتم ذلك فقط النسب تتساوى لذا استخدم R9 و R11 بقيمة 1 ك بينما R10 و R12 بقيمة 22 أوم فقط لتحقيق نسبة 1:45 و بذلك يكون الخرج قليل فلا يؤثر على المكونات شبه الموصلات كالثنائيات و الترانزيستورات ثم استخدم على فرع القياس R10 دايودين 1N4007 فى توصيل "خلف خلاف" و هما 1000 فولت و ذلك لتفريغ أى شحنة قد تكون على المكثف أثناء القياس و فى الواقع هنا لا يهم الفولت قدر ما يهم التيار لكون على أى وضع سيكون أحدهما مفتوح فيفرغ المكثف و يحمى الثنائى الآخر.
لتحقيق الإتزان يجب أن تتساوى النسبتين أى R9 : R10 = R11 : 12 ولهذا السبب حدد لهم دقة عالية 1% . بهذا نسبة الخطأ فى 1 ك أقل من 22 أوم.

خرج القنطرة من الطرفين المتعامدين على طرفى التغذية وهما باللونين الأحمر و الأخضر لدخل مكبر عمليات لتكبير الفرق بينهما. نظرا لكون القنطرة فى حالة إتزان فالمتوقع أن لا يكون هناك خرج.

المرة القادمة إن شاء الله نشرح الباقى

[ماجد عباس محمد]

مكبر الخطأ :
تستخدم الدائرة الجزء الثالث من المتكاملة وهو IC1-C كمكبر عمليات و للربط احتفظت باللونين الأحمر و الأخضر فى الدائرة المعروفة باسم المكبر الفرقى حيث تعتبر الطرف الأخضر كمرجع و الأحمر دخول مكبر عاكس

هنا لا يفرق أن يكون عاكس أم لا فالخرج متغير و كسب المرحلة حوالى 47
الخرج من المكبر الطرف 7 يذهب لمسارين:
الأعلى لدائرة تقويم نصف موجة

هذه دائرة تقويم نصف موجة باستخدام الجزء الرابع من المتكاملة IC1-D وهو مشروح تفصيلا فى كورس تصميم الدوائر الإلكترونية جزء الدوائر المتكاملة باب مكبر العمليات.
الدايود DS3 فى دائرة التغذية العكسية مما يجعل الجهد 0.7 يحذف بواسطة مكبر العمليات. و نظرا للتردد العالى فلا حاجة لتقويم موجة كاملة لكن إن شئت ففى الكورس عديد من تلك الدوائر. طبعا يجب أن يكون الثنائى مناسب للتردد العالى.
المكثف C4 لعزل المركبة المستمرة من مكبر العمليات و إدخال المتردد فقط و التى توحد بالثنائى و الخرج موجب على المكثف C6 للتنعيم ثم المقاومة R20 مع المتغيرة R21 لضبط حساسية الجهاز. المقياس ذو مؤشر يقيس مللى فولت أو ميكرو أمبير.
نظرا لكون المستخدم الآن رقمى فيمكن الغاء R21 كليا و ضبط المدى من الآفو المستخدم.
المسار الثانى من خرج المكبر الطرف 7 عبر المقاومة R18 ثم المكثف C5 للتنعيم و قاعدة الترانزيستور TR3 و الذى يضئ ليد.

الآن بتشغيل الجهاز تكون القنطرة متزنة ولا خرج لها مما يجعل خرج المكبر جهد بسيط مستمر لا يعطى قياس على المقياس.
عند توصيل مكثف على طرفى القياس مع مراعاة القطبية ، فلو كان جيدا سيعطى أوم قليل مما يخل باتزان القنطرة من جهة الفولت المتردد فقط بينما يظل المستمر كما هو . هذا الفرق يكبر ثم يوحد و تغذى للمقياس الذى يعطى قراءة كبيرة للمكثف الجيد و قراءة قليلة للمكثف التالف.
أعيد تكرار أن هذه القيمة ستعتمد كشأن كل مقياس آخر على قيمة المكثف فالمكثف الكبير 1000 ميكرو مثلا سيعطى قيمتين للسليم و التالف أقل من آخر أقل فى القيمة 100 ميكرو مثلا و كلاهما أقل من 10 ميكرو و لذا يفضل المقارنة بآخر سليم خارج الدائرة مقارب فى القيمة.
فى حال كون المكثف به تسريب أو قصر فسيختل الإتزان المستمر للقنطرة و يعطى فرق مستمر للترانزيستور TR3 و الذى بدوره يضئ الليد كعلامة قصر بالمكثف.
هكذا نرى أن الدائرة جيده و تعطى نتائج لا بأس بها و مع التعود يمكنها أن تسعفك فى كثير من اعمال الصيانة.

قد يكون رقم هذه المتكاملة غير متوافر فى بعض الأماكن كما أن توافر مقاومات بدقة 1% غير متاح بالقيم المطلوبة أيضا فى كثير من الأسواق المحلية فضلا عن الحاجة لاستخدام بطارية 9 فولت و عند انخفاض جهدها إلى 8 أو أقل قليلا ستتوقف المتكاملة عن العمل، لذا فقد قمت بتعديل تصميم هذه الدائرة لكى تستخدم المكونات المتاحة وهذا إن شاء الله الموضوع القادم.

[ماجد عباس محمد]

جهاز القياس من موقع DIY معدل:

هذه هى الدائرة كاملة

أول مشكلة هى المتكاملة و الحاجة إليها أساسا لتوليد التردد العالى لذا نستبدلها بالشهيرة LM555 وهى تعمل من 4.5 فولت و حتى 16 لذا لو استخدمنا بطارية 9 فولت لن تتوقف عن العمل.
لو استخدمنا التوصيل التقليدى سنحتاج لتقليل المقاومات مما يسبب زيادة التيار المسحوب من البطارية وهذا غير اقتصادى و تصميم غير جيد ، لذا نستخدم هذه الدائرة و المتوقع منها نسبة دوام 50% لكنها تعتمد على مواصفات دائرة الخرج للمتكاملة لذا لا يتحقق ذلك إلا فى الترددات المنخفضة و بتقليل المكثف لأقل قيمة مناسبة لزيادة قيمة المقاومة لتتغلب على فروق خرج المتكاملة 555 نحصل على نتائج جيدة.
كان من الممكن أستخدام 4047 ولكن تيار خرجها أقل بكثير من 555 و ستحتاج لدائرة قيادة لاحقة.
ESR Modif OSC.png
من المهم وضع المكثف C2 على طرفى المتكاملة 555 مباشرة لكونها تسبب ضوضاء على خط التغذية و تسبب ظهور خرج غير صحيح.
تعطى 555 نبضات مربعة من الخرج طرف 3 إلى المقاومة R2 .
لو نتذكر القنطرة فى النموذج السابق كانت من مقاومة 1 ك مع 22 أوم لتعمل أيضا كمجزئ جهد ، وهو ما أضطرنا لإستخدام مقاومات ذات دقة عالية 1% ، هنا سنستخدم القيمة ذاتها تقريبا كمقاومتين فى مرشح تمرير تردد منخفض ليحول الموجة المربعة لجيبية وهو مكون من مرحلتين R2 و C3 ثم R3 و C4

هكذا نكون خفضنا الجهد بهذه المقاومات و القنطرة ستكون من مقاومات قريبة القيمة و لا نحتاج للدقه العالية .
القنطرة من R4 - R5 بقيمة 100 أوم و R7 - R6 بقيمة 47 أوم و يمكن استخدام المقاومات العادية ذات الدقة 5%.
أيضا الثنائيان هنا فقط لكونهما 1 أمبير لكن الفولت لا يهم.

يوضع المكثف قيد الإختبار على الطرفين PAD1,PAD2 مع مراعات القطبية.
خرج القنطرة من الطرفين كما بالرسم إلى أليمين إلى حيث المكبر.

المكبر هو الجزء الأول من المتكاملة LM358. سبق الذكر أنها ليست فى جودة TL084 و هذا حقيقى لكنها مع التردد 100 ك هرتز قادرة على إعطاء كسب و خرج يصل إلى فولت واحد متردد وهذا يكفى للقياس بواسطة أى آفو.
نفس المزايا للدائرة الأصلية حيث المكثف يعطى قياس بحسب سعته وجودته و لو به تسريب فسيخل بإتزان جهد القنطرة المستمر و يسبب إضاءة الليد.

خرج المكبر يذهب لدائرة تقويم نصف موجة من الجزء الثانى من المتكاملة و يمكن أيضا وضع مجزئ جهد للمعايرة حسب المطلوب.

هكذا تكون الدائرة المعدلة كاملة.
رجو أن تكون الدائرة مفيدة ولو لديكم طلب لأى دائرة أخرى رجاء أن لا تترددوا فى ذكرها