أجهزة القياس الإلكترونية و اختبار المكونات

[ماجد عباس محمد]

لقياس المكونات الإلكترونية، يجب أولا أن نعرف ما هى أدوات القياس
1- الآفو
2- الأوسيلوسكوب
3- ألآت الاختبار
الأوسيلوسكوب وضعت شرحا له فى هذا الرابط،
الأوسيلوسكوب - كل ما تريد أن تعرفه

لهذا سنتكلم هنا عن وسائل القياس الأخرى.
البعض يخلط بين الفولتميتر و الآفو فى حين أن الآفو حقيقة ليس جهازا واحدا و لكنه عدة أجهزة معا وهو حقيقة اسم ليس له معنى ولكن اختصار للحرف الأول من الخواص التى يقيسها وهى التيار و الفولت و الأوم
Ampere, Voltage, Ohm.
لنعرف كيف يستخدم و متى، يجب أن نعرف مما يتركب و ما هى أنواعه و فيم يستخدم كل نوع.
ينقسم الآفو لنوعين رئيسيين هما النوع التماثلى و النوع الرقمى والأول هو الأقدم وكلاهما يؤدى دورا عظيما فى عالم القياس.
النوع الأول و المسمى التماثلى و يسمى أيضا أداة الملف المتحرك وهو كما بالشكل التالى عبارة عن ملف من سلك نحاسى دقيق موضوع فى مجال مغناطيسى قوى و ثابت. عند مرور تيار به ، يتولد فى الملف مجال مغناطيسى يولد مع المجال الثابت (حسب قوانين اليد اليمنى ) قوة على سلك الملف والتى تولد بدورها عزم ازدواج يدير الملف فى اتجاه عقارب الساعة. نظرا لوجود سوسته (زنبرك أو ياى) يحدث اتزان بين قوة السوستة و قوة الملف، هذا الاتزان يعتمد على قيمة التيار ولذلك تكون العلاقة بين زاوية الانحراف و التيار علاقة خطية.

تقاس حساسية هذا الجهاز بالتيار اللازم لحدوث أقصى انحراف. وبلغت حتى 50 ميكرو أمبير أى 50 ميكرو أمبير تكفى لأقصى انحراف.
يوضع خلف المؤشر تدريج يبين القياس و بلغت زاوية الانحراف 120 درجة مما جعل من السهل تقسيمها إلى 100 قسم أى يمكن قياس نصف ميكرو أمبير . لزيادة الدقة وضعت مرآة مع التدريج حتى يتمكن القارئ من مطابقة المؤشر على صورته. ما زال كثير التواجد فى لوحات الكهرباء وغيره من القياسات لرخص ثمنه

لماذا نبحث وراء الماضى؟ العالم الآن رقمى و الآفو الرقمى موجود!!!
أجل ولكن بالفهم الصحيح نجد بعض التطبيقات – خاصة تلك التى يجب أن يوضع حمل ما على نقط القياس، لا شيء يتفوق على الملف المتحرك ، كما أنه مازال أسرع فى الاستجابة بكثير من الرقمى، و ربما عمدا فحركة المؤشر ترى و العين قادرة على تحديد المتوسط لها لكن التغير بين ثلاث أرقام بمعدل سريع يجعل العين غير قادرة على قراءة أى منها.
علمنا أنه يحتاج 50 ميكرو أمبير لينحرف لأقصى الانحراف. بتطبيق قانون أوم نجد
1 فولت = التيار × المقاومة = 0.000050 × م
م = 20 ك أوم أى أنه يوفر مقاومة دخول = 20 ك أوم / فولت
إذن لو وضع على مدى 5 فولت ستكون له مقاومة = 5 × 20 = 100 ك أوم وهكذا

نظرا لأنه أداة تعمل بالتيار، فهو لا يقيس سوى التيار و لقياس أى شيء آخر، يجب تحويله لتيار
لقياس الفولت، يجب توصيل مقاومة على التوالى و عليه يصبح التيار = الفولت ÷ المقاومة حسب قانون أوم
مثلا لقياس 100 فولت كأقصى انحراف نقسم 100 فولت ÷ 50 ميكرو أمبير = 2000000 أوم أو 2 ميجا أوم.
لقياس تيار فهو لها ولكن لزيادة التيار عن 50 ميكرو يجب استخدام مقاومة على التوازى "لتسريب" هذا التيار الزائد ولحساب قيمتها يجب قياس مقاومة الملف الأومية و لقياس 10 مرات التيار السابق إذن سيمر فى المقاومة 9 مرات التيار المار فى الملف أى ستكون المقاومة 1 ÷ 9 من مقاومة لملف
أما لقياس 1 أمبير فهو 20000 مرة قدر تيار الملف و عليه المفروض أن نقول أن المقاومة 1 ÷ 19999 مرة – هل حقا هناك فرق أن نقول 1 ÷ 20000 ؟ على أى حال لا توجد مقاومة أفضل فى دقتها من 0.1% أى 20 ÷ 20000

الآن لنقيس المقاومة ، يجب أن نحول المقاومة المجهولة لتيار! كيف هذا؟
سنحتاج أولا لبطارية لتمد بالتيار، مقاومات لتنسيق هذا التيار بحيث يمر التيار بالقدر الذى سمح به المدى المطلوب قياسه.
مهلا – كنا نتكلم عن أقصى قيمة تكون مناظرة لأقصى انحراف، لكن هنا البطارية داخل الجهاز والتيار يخرج منه، إذن أقصى تيار يساوى أقصى انحراف!!
أجل ولهذا نجد أن التدريج معكوس أى الصفر على أقصى انحراف ولا توجد أقصى قيمة!!
هل هذا يعنى أننا نقيس كل المقاومات على مقياس واحد؟ الإجابة نعم ولا - كيف؟
نلاحظ أن نصف التدريج يقابل نصف التيار اللازم لأقصى انحراف أى 25 مايكرو أمبير ولو استخدمنا بطارية 1.5 فولت بالقسمة ينتج 60 كيلو أوم أى أن من صفر إلى 60 ك لهم نصف التدريج و من 60 إلى مالا نهاية لهم نفس المدى أى نصف التدريج، لهذا يتضح أن النصفين غير متكافئين، أحدهما مفرود على 60 ك والآخر لمالا نهاية.
لتغيير المدى إما نوصل مقاومات على التوازى ليقل المدى أو نستخدم جهد أعلى و ستظل دوما النسبة واحدة و نصف التدريج هو نصف التيار و يكون على أطراف القياس نصف الفولت.
مما سبق ، ولأنه يعتمد أساسا على التيار، فهو يمثل مقاومة موضوعة بين طرفى القياس، ورغم كونها مقاومة كبيرة إلا أنها تؤثر على القياس كما سنرى لاحقا
المرة القادمة إن شاء الله نتناول الجهاز الرقمى

رابط 4shared




رابط Drop Box

[ماجد عباس محمد]

الأجهزة الرقمية DMM
أول اختلاف نلاحظه هو الاسم حيث تحول من AVO إلى DMM وهى اختصار Digital Multi Meter أى الجهاز الرقمى متعدد القياسات لأنه بالتقنية الرقمية أمكن إضافة قياسات كثيرة بكلفة قليلة و دقة عالية.
يعتمد هذا النوع على وحدة تحويل من تماثلى لرقمى والمعروفة باسم ADC وهى اختصار Analog to Digital Converter و إن شاء الله سيأتى شرحه فى السلسلة

شرح الدوائر الرقمية - ما تريد أن تعرفه

هذه الوحدات تبنى بتقنية MOSFET والتى تجعله ذو مقاومة دخول عالية جدا و ثابتة على كل مدى القياس وهو ما لم يكن متاحا فى أجهزة الملف المتحرك MCI السابق شرحها. و يكون خرجها عبارة عن أرقام تعرض على شاشات رقمية و المسماة 7Segment Display مما يقلل كثيرا من خطأ القراءة و الرؤية.
تصنف هذه الأجهزة حسب عدد الأرقام الممكن عرضها فمنها 3 ونصف أو 3 و ثلاث أرباع و 4 ونصف و أربعة و ثلاث أرباع رقم.
نصف رقم؟؟ ماذا يعنى نصف رقم أو ثلاث أرباع؟؟
"نصف رقم" اصطلاح يعنى يعرض صفر أو واحد فقط ، إذن الجهاز ذو ثلاثة ونصف رقم يعرض من 0000 إلى 1999 بينما ثلاثة وثلاث أرباع يعرض من 0000 إلى 3999 وهكذا بالنسبة لأربعة أرقام ونصف تعرض حتى 19999 أو 39999 بالنسبة لأربعة أرقام و ثلاث أرباع.
العلامة العشرية لا تدخل فى الحساب. كيف؟
كل هذه الوحدات تحول من صفر إلى +/-2 فولت إلى ثلاثة ونصف رقم، أو +/ - 4 فولت إلى 3 وثلاث أرباع رقم بصرف النظر عن القيمة التى تقاس و عليه فالدائرة الخارجية عليها تقسيم الجهد أعلى من هذه القيم أو تقوم بتكبيره إلى هذه القيم فتحدد بذلك المدى و تضيء العلامة العشرية المناسبة على الشاشة.
أو هناك حيلة ستخدمنا لاحقا كثيرا مبنية على خاصية المحول التماثلى الرقمى وهى أن المحول لا يحول الفولت مطلقا ليعطى أرقام ولكنه يقارن جهد الدخول بجهد مرجعى والذى هو +2.00 فولت و يعطى الرقم حسب هذه النسبة، أى لو الدخل 1.999 سيعطى قراءة 1999 و عليه فالحيلة أننا لو جعلنا المرجع +0.20 فولت سيعطى قراءة 1999 أيضا نظير جهد دخول 0.1999 فولت و هذا يتيح لنا نطاقين للعمل.
الأول +2.0 فولت لتفعيل أشباه الموصلات و الثانى 0.2 فولت لمنع تأثير أشباه الموصلات و التفاصيل لاحقا إن شاء الله.
هناك وحدات مثل MAX133-3-3-4Digit-DMM تستطيع أن تقوم بكل العمل و تغير المدى آليا و تقبل من +/- 400 مللى فولت إلى +/- 4000 فولت دون الحاجة لمفتاح.

هذه التقنية تقيس الفولت فقط أى يجب أن نحول كل ما نريد قياسه إلى فولت فمثلا لقياس التيار يجب أن نضع فى الجهاز مقاومات عياريه ليمر فيها التيار و نقيس الفولت الناتج.
لقياس المقاومات يجب أن نستخدم مصدر تيار ثابت ذو قيمة عياريه، و نجعل هذا التيار يمر فى المقاومة المجهولة ونقيس الجهد عليه. هذه التقنية وفرت أمرين غاية فى الأهمية بالنسبة للنوع السابق ذو الملف المتحرك:
أولا انتظام المدى فمثلا لقياس مدى 200 أوم نجد أن قياس المقاومات من صفر إلى 10 يحتوى 10 أقسام تماما كالمدى من 180 إلى 190
ثانيا انتظام دقة القياس ففى المثال السابق، دقة قياس 10 أوم يكون بنفس دقة قياس 180 أوم


هذه صورة آفو يستخدم الملف المتحرك و تجد منتصف التدريج الأعلى و المكتوب عليم OHMS قيمته 10 أى النصف الأيمن يقيس من صفر إلى عشرة أوم والجزء الأيسر يقيس من 10 إلى مالا نهاية، لذا الدقة فى الجانب الأيمن جيدة لكن كلما اتجهنا يسارا نحو القيم الأعلى نجد الدقة فى هبوط مستمر.
لكن هل حقيقة هى فقط 10 أوم؟ انظر لمفتاح اختيار مدى القياس ستجد أن به 4 أوضاع X1,X10,X1K,X10K ولكن التدريج واحد وهذا يؤكد ما قلناه المرة الماضية عن اعتماد قيمة نصف التدريج على جهد البطارية، و لهذا فهو غير مناسب لقياس أشباه الموصلات . ضع ثنائى ستجد أن المؤشر فى منتصف التدريج لكن لا تقل أنها 10 أوم فلو غيرت التدريج لن يتحرك المؤشر كثيرا ولا يمكن أن تكون القيمة 10 أوم على تدريج و 100 أوم على تدريج آخر و 10ك على ثالث!!! الفكرة أنه تحرك بنسبة 0.6 للثنائى إلى 1.5 للبطارية.
لم يكن الفضل فقط على مدى المقاومات ولكن على مدى الفولت أيضا حيث تجد أنه لقياس الفولت المتردد، يجب استخدام موحدات وهى تسبب حذف أول 0.7 فولت من القيمة المقاسة مما يسبب خطأ فى أول التدريج كما أن الملف لا يناسب الترددات العالية. هذه المشاكل كلها حلت باستخدام التقنية الرقمية حيث استخدام الدوائر المتكاملة جعل إضافة مكبر عمليات شيء سهل لأن كل الظروف موجودة. هذا جعل النطاق الترددى الذى يقيس فيه الفولت أوسع بكثير من النوع السابق.
استخدام تقنية المتكاملات IC's أمكن استخدام دوائر حساب True RMS مما يجعل القياس أكثر دقة خاصة للموجات الكهربية ذات الأشكال الغير قياسية، وهذا لم يكن متاحا فى النوع السابق أيضا.
وجود الصيغة الرقمية أتاح أيضا التحكم عن بعد حيث توصل الأجهزة بحاسب يدون النتائج و يتخذ قرارات.
استخدام تقنية المتكاملات IC's أمكن من قياس الملفات والمكثفات بدقة أعلى لأن النوع السابق كان يعتمد على استخدام مصدر جهد خارجى (50 أو 60 ذ/ث) و طبعا هو مصدر غير دقيق و يحتاج تجهيز مما يفقده مرونة الحركة لكن الأجهزة الرقمية تستطيع توليد الترددات المطلوبة بالدقة الكافية و هى جزء صغير داخل الجهاز لا يشكل وزن أو عقبة فى الحمل والانتقال.
أيضا قياس الترانزيستور قدم لنا نقلة أخري لأن الأجهزة السابقة كانت تقيس بالتيار المستمر فقط لكن هذه الأجهزة تقيس أداؤه كمكبر أيضا.

حسنا تكلمنا كثيرا عن الأجهزة، كيف نبدأ القياس و نحدد السليم من التالف؟ هذا إن شاء الله موضوع المرة القادمة

[ماجد عباس محمد]

قياس المكونات
قبل أن نبدأ الحوار سنقسم الموضوع لقسمين، الأول قياس المكون خارج الدائرة، والثانى داخل الدائرة.
الفرق طبعا لا يخفى على أحد لأن المكونات داخل الدائرة تتصل بغيرها وهذا يسبب مشكلة فى القياس.
أولا يجب أن نختار الخاصية المطلوبة

نجد أن الأجهزة لها خواص عديدة حسب الطراز ولكن كلها تشترك فى قياس
فولت مستمر – فولت متردد – تيار مستمر – تيار متردد – أوم – قياس توصيل – قياس أشباه موصلات
غالبية الأجهزة الحديثة أضافت قياس الترانزيستور و البعض أضاف FET
بعض الأجهزة أضافت قياس السعة للمكثفات – الحث للملفات – أخذ أعلى قراءة – تثبيت القراءة HOLD و البعض درجة الحرارة باستخدام مجس خاص.
عند تخطى القياس للمدى المختار إما يكتب حرفى O L على الشاشة بمعنى Over Load أو رقم 1 بأقصى يسار الشاشة دون أى أرقام على يمينه.
لنتكلم بسرعة عن القياسات المتاحة:
فولت مستمر:
الكل سيعرف الفولت المستمر بالثابت القيمة، حسنا هذا نظريا لكن الإمساك بالآفو يعنى أننا نبحث عن خطأ ما. قد يكون هذا الخطأ فعلا هو عدم ثبات هذا الفولت المستمر. للأسف الأجهزة الرقمية قد تعطى انطباعات خاطئة فى هذا المجال والأجهزة ذات الملف المتحرك هنا أفضل. لذلك لجأت بعض الشركات لوضع مبين شريطى لتمثيل حركة المؤشر. سبب هذا أن معدل أخذ القياس عادة يكون قليلا أى 2- 3 مرات فى الثانية مما يجعل القراءات تبدو غير مستقرة بينما مؤشر الملف المتحرك يتجاوب مباشرة مع تغيير الفولت.
فولت متردد:
مشكلة الفولت المتردد هى فى النطاق الترددى، المسألة ببساطة ليست مجرد 50 ذ/ث لذا يجب أن تقرأ كتالوج الخواص جيدا لتعرف المدى الذى يمكن استخدامه فى القياس، ولا شك أن النطاق الأوسع يوفر عليك شراء أجهزة أخرى. لاحظ أن المدى الترددى سيختلف باختلاف مدى الفولت المقاس لأن الفولت أقل من 2 فولت يحتاج مكبر لعمل دائرة تقويم تعوض الفقد فى الثنائيات وغالبا يكون أنسب للترددات الأعلى.

إن كنت تنوى القياس فى أماكن صعبة، فبعض الأجهزة تهيئ الغلاف الواقى بأماكن لتثبيت جسم المجس به و ذلك لتسهيل القياس كما بالصورة

يمكنك تثبيت مثلا المجس الأحمر بظهر الجهاز فى المجرى الخاصة بذلك و تضع الطرف السالب بيدك أليسرى على مكان Reference Point والتى قد تكون أرضى أو الصفر أو خلافه ثم تتحرك بالجهاز بيدك اليمنى على نقاط القياس فى داخل الماكينة أو المعدة و هذا يتيح لك رؤية أين تضع المجس و تقرا الشاشة دون أن نحول رأسك بعيدا.

التيار المستمر:
كما نعلم أنه لقياس التيار المستمر سيدخل الآفو على التوالى بين المصدر والحمل، ولهذا فهو لا بأس به حتى 6 أمبير أما إن كان أكثر من هذا فحتى لو كان الجهاز يقيس هذه القيمة إنما المجس أيضا يجب أن يتحمل هذا التيار و طريقة توصيلك للمجس فى الدائرة يجب أن تتحمل هذا التيار فلو لم يكن الاتصال جيدا، ستحدث شرارة تتلف المجس و ربما أطراف الحمل أو تسبب أضرار أخرى. ما لم تكن العملية مرة ولن تتكرر كثيرا، فمن الأفضل شراء وحدة "بنسة أمبير أو كليب أمبير" أو حسب المسمى المحلى


لقياس التيار المستمر أو المتردد
نفس ما قيل عن ثبات الفولت المستمر أو تغيره يقال هنا أيضا حيث أن القيم قد تتغير قيمته لعطل ما نبحث عنه.

المرة القادمة إن شاء الله نتحدث عن قياس الأوم

[rashad29]

موضوعك فى غاية الاهمية واصل شرحك الهايل وتقبل منى كل تحية

[alquds72]

شـكـرا لــك

[ماجد عباس محمد]

أشكر لكم مروركم الكريم
أسعدنى ردكم

[ماجد عباس محمد]

قياس الأوم
قياس الأوم حقيقة يتناول ثلاث نقاط هامة يجب استيعابها جيدا وهى قياس الأوم للمقاومات ، قياس الاتصال Continuity و قياس أشباه الموصلات


سنتناول لاحقا ألأمر تفصيلا لكن هكذا تبدو الدوائر، بمعنى أن غالبا تكون المقاومات على التوازى مع أشباه موصلات، لذا لو تمكنا من إخراج أشباه الموصلات من القياس، سنحصل على دقة أعلى.
لحسن الحظ نجد أنها وحسب النوع تحتاج على الأقل 0.3 فولت لتبدأ فى التوصيل (ثنائيات شوتكى) لذا كل نطاق قياس المقاومات يعمل بمصدر تيار ثابت لا يعطى جهدا أعلى من 0.2 فولت على أطراف القياس فى الأجهزة الرقمية، وهو لم يكن متاحا فى أجهزة الملف المتحرك التى تستخدم إما بطارية 1.5 فولت أو زوج 3.0 فولت. استخدام هذا الفولت المنخفض 0.3 فولت يضمن عدم دخول أى من أشباه الموصلات مرحلة التوصيل و من ثم فى الدائرة.
تجمع بعض الأجهزة قياس الاتصال Continuity و قياس أشباه الموصلات معا فى وضع واحد و البعض يفرق بينهما و رمز الاتصال يكون سماعة أو نوته موسيقية أى أنه يصدر صوتا بينما قياس أشباه الموصلات يكون رمزه هو "ثنائى" و تجد الرمزين معا إن كانا مجموعين.
قياس الاتصال هو مدى يقيس أوم قليل ولا تهم الدقة لأن الهدف هو معرفة أن بين الطرفين يوجد اتصال تام.
ما معنى اتصال تام؟ ارجع لكتالوج الخواص فكل طراز يصدر صوتا عند قيمة ما و قد تضعك الثقة فى مأزق لو كان الجهاز يعتبر بضعة أوم تصدر صفيرا و أنت تظن أن ألأمر قصر. وقد تعاملت مع بعض الطرازات تعتبر أى سحب فى التيار فى هذا المدى يصدر صفيرا (قرابة 100 أوم) أى أن العبرة عنده هل الخط مفتوح؟ بدلا من هل الخط مقفول؟
قياس أشباه الموصلات يتم باستخدام مصدر تيار ثابت يعطى أعلى جهد قرابة 2 فولت حتى يستطيع تشغيل أعلى ثنائى مثل مشع أو مستقبل الأشعة تحت الحمراء. هذا التيار يمر فى الوصلة ثم يقيس الجهد عليها.
المفروض فى الأجهزة الجيدة أن يقيس على مدى 2 فولت و هذا يجعل ثنائى من السليكون يقيس حول 0.6 فولت و غالبا تكتب 635 مثلا أى أنها مللى فولت وهذه ميزة هامة جدا سنتحدث عنها لاحقا لم تكن متوفرة فى الملف المتحرك. و إن كان قليل من الأجهزة تعبر عن القيمة بأرقام غير دقيقة وقد تعاملت مع جهاز يقرأ 1200 مع ثنائى السيليكون، لذا فمن الأفضل أن تستخدم ثنائى عادى و تجرب به جهازك فإن أعطى قراءة من 500 إلى 750 كان التعبير صحيحا و إلا فقد علمت أن الجهاز يقيس على تدريج مختلف و حاول أن تتعرف عليه عمليا لأن الكتالوج سيقول هذا الوضع لقياس أشبه الموصلات وكذا الخ من السمات الحسنة ، و لن يقول لك معذرة لا تعتمد كثيرا على القراءة لتعرف أى نوع من أشباه الموصلات هو.

أخذ أعلى قراءة
بعض الأجهزة مزودة بهذه الخاصية و تكون على هيئة مفتاح مكتوب عليه PH وهى اختصار Peak Hold وهى تسجل أعلى قراءة ولا تعرض القراءة الحالية. وهذه الخاصية ذات فائدة قصوى فى تحديد الأعطال اللحظية مثلا عند البدء يحترق شيء ما. بالقياس بهذه الخاصية تعلم ما إن كان الجهد هنا يصل لقيمة لحظية غير مسموح بها أم لا. هذه الخاصية يكون لها زر خاص لتفعيلها أو العودة للقياس العادى.

تثبيت القراءة HOLD
هذه الخاصية مفيدة جدا لأخذ القراءة من نقط صعبة الوصول ثم القراءة لاحقا حيث إما تراقب يدك أين تضع المجس أو تراقب الشاشة لتقرأ القيمة ، ستقدر هذه الخاصية جدا فى الماكينات حيث تخشى أن تضع المجسات فى الأماكن الخطأ أو أثناء توجه نظرك للشاشة ينزلق المجس منتجا ما لا تحمد عقباه. هذه الخاصية أيضا يكون لها زر خاص لتفعيلها أو العودة للقياس العادى.

نظرا لأن الأجهزة رقمية بطبيعتها أتاح ذلك إضافة خاصية مفيدة وهى أن تأخذ قياسا ما ثم تجعله مرجعا و القياسات التالية تكون منسوبة إليه.

نعود لموضوعنا الأساسى "قياس المكونات" حيث قلنا " أولا يجب أن نختار الخاصية المطلوبة "
و إن شاء الله سيكون موضوع المرة القادمة هو "ثانيا اختيار المدى"

[fathi-mohmed]

المهندس ماجد تحياتي
انا فعلا بحترم علمك واسلوب شرحك الرائع وانا متابع عملك علي عدة مواقع حضرتك مشرف فيهم
وبجد صعوبه في معرفه مواضيع الشرح للدوائر المتكاملة المبرمجة ارجوك دلني عليهم
والف شكر وتقدير لشخصك المتواضع