ПРОБНИК ДЛЯ ПРОВЕРКИ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ
А. КОЛДУНОВ, г. Гродно
На практике часто возникает необходимость проверки целостности печатной платы и/или правильности соединения отдельных элементов, особенно, если дорожек по какой-либо причине не видно. Для тех, кто имеет цифровой мультиметр, это не составляет труда, - такой прибор не реагирует на р-п переходы полупроводников и часто имеет в своем составе звуковой индикатор, облегчающий работу. Но для тех, у кого такого "навороченного" прибора нет (а их, скорее всего, большинство), проверка платы превращается в головную боль, устранить которую можно только двумя путями: или купить цифровой мультиметр (большие расходы, хотя это очень полезная вещь), или собрать какой-нибудь простенький пробник-индикатор. Если вы решите пойти по пути наименьшего сопротивления, то эта схема - специально для вас.
По сравнению с прототипом, опубликованным в [2] в данном устройстве в два раза меньше количество деталей. Для включения пробника (выключение автоматическое, через несколько минут после окончания последнего измерения) не нужно нажимать кнопки (их в нем вообще нет), а достаточно просто замкнуть щупы.
Принципиальная электрическая схема пробника приведена на рис. 1.
Puc.1
Сразу после включения питания ключи DD1.1 и DD1.2 разомкнуты, генератор звуковой частоты, собранный на элементах DD1.3 и DD1.4 не работает. Ток потребления в этом состоянии очень мал, в авторском варианте он составляет 4,5 нА. Для сравнения у батарейки типа "Крона" ток саморазряда раз в 100 больше.
Если теперь замкнуть щупы XS1, то через разряженные конденсаторы С1 и С2 на выводе 13 DD1.2 появится высокий уровень напряжения и ключ замкнется, подав питание на операционный усилитель DA1, включит элемент DD1.1, светодиод VD5 и через переходы транзистора VT1 подаст на оба входа усилителя потенциалы, близкие к напряжению питания. Так как щупы до сих пор замкнуты (а весь вышеописанный процесс занимает по времени несколько микросекунд), то на выходе DA1 появится напряжение высокого уровня (DA1 балансируется подстроечным резистором R5 так, что при одинаковых потенциалах на его входах на выходе устанавливается напряжение высокого уровня), которое через диод VD4 окончательно заряжает конденсатор С2 и через резистор R6 начнет заряжать конденсатор СЗ генератора звукового частоты. Как только он зарядится до напряжения, равного 0,5 напряжения питания микросхемы DD1, ключ DD1.3 замкнется и через конденсатор СЗ напряжение на его входе (вывод 12) скачком повысится до напряжения питания микросхемы (в этот момент времени конденсатор является источником напряжения 5 В, минусовой вывод которого соединен с выводом 10 элемента DD1.3, а вывод 10 соединен с шиной +U, т.к. элемент замкнут). "Лишние" 5 В, которые поступили "благодаря" конденсатору СЗ на вывод 12 DD1.3, гасятся встроенным в микросхему защитным диодом, включенным между входом и выводом 14 ИМС К561КТЗ, который, кстати, и предназначен специально для такого использования. Некоторые авторы недооценивают возможности защитных диодов, которые есть во всех микросхемах серий К561 и К564, и загромождают схемы внешними цепями защиты, изрядно опустошая при этом "золотые запасы" радиодеталей на домашнем мини складе. Далее конденсатор СЗ начинает разряжаться через резистор R7 (т.к. R6"R7) и как только напряжение на выводе 12 DD1.3 снизится до половины напряжения питания, ключ разомкнется. Напряжение на выводе 12 DD1.3 скачком упадет до отрицательного значения, но ограничится на уровне 0,7 В внутренним защитным диодом между выводами 12 и 7 микросхемы (в данный момент времени конденсатор СЗ является источником напряжения 5 В, положительный вывод которого соединен с резистором R8). Все процессы заряда-разряда конденсатора происходят с частотой в несколько килогерц, которую пьезокерамический излучатель BQ1 преобразует в акустические волны. Нормальная работа генератора обеспечивается только в том случае, если сопротивление резистора R6 более чем в 3...5 раз превышает сопротивление резистора R7. Сопротивление резистора R8 должно быть несколько меньше сопротивления резистора R7. Для "красоты" можно последовательно с резистором R8 включить светодиод. Изменяя емкость конденсатора СЗ, можно изменять частоту генератора (подбор емкости конденсатора СЗ необходим для настройки генератора на резонансную частоту излучателя BQ1 - для получения большей громкости звука). От отношения R6/R7 зависит скважность импульсов и, соответственно, громкость звука и потребляемый генератором ток. Схема генератора с небольшими изменениями взята из [2].
Как только щупы разомкнуться (или сопротивление между ними возрастет до десятков Ом), компаратор DA1 переключится и на его выходе появится напряжение низкого уровня. Генератор прекратит работу, а конденсатор С2 начнет медленно разряжаться через обратное сопротивление диода VD4. Этот диод должен быть с очень большим обратным сопротивлением, так как значительно увеличивать емкость конденсатора С2 без ущерба для схемы нельзя. Из всех известных автору диодов для этой схемы подходят только КД409 (Rобр около 40 ГОм; у КД521 - около 700 МОм). Если данных типов диодов у вас нет, то диод можно заменить любым современным кремниевым транзистором в пластмассовом корпусе (КТ209, КТ3102), использовав его переход база-коллектор в диодном включении (вывод эмиттера можно откусить - он не нужен). Как только напряжение на конденсаторе С2 снизится до половины напряжения питания (это произойдет через несколько минут после последнего измерения), выключится элемент DD1.2 (сопротивление канала у микросхемы К561КТЗ изменяется не резко как у кнопки, а плавно, как у переменного резистора). Напряжение на базе транзистора VT1 и на левой по схеме обкладке конденсатора С2 начнет уменьшаться (начнет влиять резистор R3, - до этого напряжение на резисторе R2 было равно "почти" напряжению питания), и, по закону сохранения энергии, оно еще сильнее начнет уменьшаться на правой по схеме обкладке конденсатора С2. Процесс выключения элемента DD1.2 начнет лавинообразно ускоряться. Схема перейдет в режим пониженного энергопотребления, отключившийся элемент DD1.1 предотвратит разряд источника питания через резисторы R2...R4 и инверсный вход операционного усилителя.
Диоды VD1...VD3, предохранитель FU1 и транзистор VT1 нужны для защиты входа от внешнего напряжения (например, если в проверяемой схеме, которую перед проверкой обязательно нужно обесточить, есть заряженные электролитические конденсаторы большой емкости). Диоды VD1 и VD3 - необязательны, с их функцией отлично справляется транзистор. Если установлен диод VD1, то резистор R2 можно не устанавливать. Во избежание выхода микросхемы DA1 из строя, щупами XS1 нельзя касаться проверяемой схемы в те моменты, когда питание на микросхему не подается (не горит светодиод VD5).
Для работы в этой схеме лучше всего подходит операционный усилитель КР140УД8Б. Эта микросхема - одна из немногих, способных работать с напряжениями на входах, близкими к напряжению питания. Ток потребления устройства - 1,5...2,5 мА (без светодиода), напряжение питания - выше 6 В. Единственный недостаток этой микросхемы - для каждого конкретного значения напряжения питания нужно подстраивать смещение входных каскадов подстроечным резистором R5. Однако это одновременно и преимущество, - если в качестве элемента питания использован аккумулятор, и если схема включилась (горит светодиод), но нет звука, значит, аккумулятор нуждается в подзарядке. Также неплохих результатов можно добиться с микросхемой К553(К153)УД2 - она не нуждается в подстроечном резисторе, но ток потребления в этом случае возрастет до 5 мА.
При изготовлении устройства нужно позаботиться о хорошей изоляции дорожек, подходящих к выводу 13 микросхемы DD1. Расстояние между этими дорожками и соседними должно превышать 1 ...2 мм. Если длина дорожки, подходящей к конденсатору С2 или диоду VD4, превышает 0,5 см, имеет смысл заменить ее монтажным проводом в хорошей изоляции. После сборки и настройки пробника следы канифоли нужно удалить с помощью иголки или любого растворителя, а саму плату покрыть несколькими слоями лака с хорошими электроизоляционными свойствами.
Литература
1. Звирбулис А. Современная "прозвонка". - Радиолюбитель, 2001, №1, с. 32.
2. Шелестов И. П. Радиолюбителям: полезные схемы. - М.: Солон-Р, 2000, с.32.
РЛ 3/2002, с.25-26.