Zener diode tester - type 1 =max.90V, type 2=max.45V

By Administrator at April 27, 2016 17:20
Filed Under: Non-Atari

Už sa vám stalo že máte doma viacero Zenerových diód (v skratke ZD) a neviete ktorá je na aké ZD napätie ? Síce na obale býva označenie, ale ak je v sklenom púzdre tak sa to zle číta a väčšinou sa Vám to po čase podarí rozmazať a potom už zostáva len možnosť pripojiť ju na stabilizovaný zdroj, nastaviť minimálny prúd a dúfať že sa zmestíte rozsahom zdroja do hodnoty meraného zenerovho napätia. A môžete sa modliť a potichu dúfať že na výstupe zdroja nie je použitá tak veľká výstuoná kapacita že Vám dokáže v okamžiku Zenerovu díódu poslať do večných lovíšť ... väčšinou to potom urobí z polovodiča celkom plnohodnotný vodič. (Ale to asi nechceme, že.)  Tí šikovnejší vedia a predradia si tam nejaký odpor, ale zase meniť každú chvíľu odpor aby sme mali potrebný priečny prúd - bŕŕŕ, zase nič šikovné pre denné meranie. Vlastný merač používa dvojicu oddelených malých transformátorov, teda je jasné že je určený na postavenie niekde na stôl v domácich podmienkach. Tento tester slúži na rýchle orientačné zmeranie ZD aby ste vedeli či sa hodí práve pre Vaše konkrétne využitie.

 

Upozornenie:

Zásahy a stavba  zariadenia sú na vlastné riziko majiteľa zariadenia. Autor týchto stránok nenesie žiadnu

zodpovednosť za škody  spôsobené používaním zariadení postavených podľa tu uverejnených

schém alebo zobrazených úprav.


Dnes popíšem dve varianty merača Zenerových diód ktoré som postavil,

čiže zase raz (dve) zapojenie ála Igi - prvá varianta merača meria do

zenerovho napätia ZD= 90V,

druhá varianta  meria do polovičnej hodnoty, teda Uzd=max.45V.


 


Už som dlhšie rozmýšľal ako si postaviť niečo jednoduché a hlavne z domácich zásob. Takže sa v obchode kupovala naozaj iba univerzálka doska, ostatné veci boli z doteraz nepoužitých domácich zásob (diódy, vlastný merák, trafáky a kondenzátory, 9V stabilizátor). Použité su 2 transformátory, ktoré dodávajú tzv. "mäkké" napätie, pretože sú určené na malý výkon. V praxi to znamená že na ich výstupe je podstatne vyššie napätie "naprázdno" ako zodpovedá štítkovým údajom. Toto sa mi práve maximálne hodí. 9V/AC pri minimálnom odbere dáva po usmernení na kapacite 1000uF (presnejšie je tam 2x 470uF/35V, stačí aj iba jeden, spotreba je naozaj malá) napätie vyše 20V, teda 9V stabilizátor pracuje v požadovanom rozmedzí potrebného vstupného napätia a na jeho výstupe máme potrebných 9V pre DMM. Je použitá výkonnejšia verzia stabilizátoru, ktorý sa tu ale pri odbere =1mA vlastne len fláka. Proste čo dom dal, to som tam dal  a funguje to tak isto a dobre. V prípade ak by ste nemali na výstupe stabilizátoru hodnotu +9V tak je dobré použiť tzv. predzáťaž, vtedy je dobré použiť napríklad odpor 3k3 zavesený na výstupe stabilizátoru a jeho druhú stranu pripojiť na zem. Priečny prúd na výstupe bude aj naprázdno = 2.72mA a potom by sa už stabilizátor určite mal "umravniť". Síce je toto málo pravdepodobné, ale občas aj stabilizátor má zaujímavého výrobcu a takto si môžeme ušetriť zdĺhavé hľadanie problému s ktorým by sme ani vo sne nepočítali.

 

Ešte upozorním:

Uverejnené zapojenia na meranie ZD vyžadujú vždy dva oddelené zdroje napätia, ktoré nesmú mať spoločnú zem ! Ak tie zeme navzájom spojíte väčšinou to odnesie práve DMM tým že sa odpáli. Preto sa dôsledne riaďte schémou - v konečnom výsledku to naozaj vyjde lacnejšie.


Zapojenie testeru pre testovanie ZD do napätia = 90V:


 

Transformátor, ktorý vyrába potrebné  "vysoké napätie" používa diódový celovlnný násobič x2, na jeho výstupe je bez záťaže napätie tesne cez 112V (niekedy možno aj mierne o pár voltov viac) a samozrejme to tu mierne môže kolísať. Vzhľadom k tomu že trafo je na 24V je to celkom slušný rozdiel smerom nahor, ale zase teraz sa to tu hodí. Sami uznáte že to je už hodne - teda cez 110V, takže je zapojený dvojtranzistorový zdroj prúdu, ktorý dodáva trvalý prúd (aj do skratu) = 12.2mA, čo by mala byť bezpečná dotyková hodnota - je to 2x menej ako hovorí predpis (25mA). Výstupné napätie násobiča pri tejto záťaži klesne na úroveň niečo cez 94V. V konečnom dôsledku to značí že sme schopní merať ZD diódy a diódy v rozmedzí od 0V do 90V, čo je celkom slušný rozsah. Použitý prúd je zvolený ako kompromis medzi bezpečnosťou a schopnosťou transformátoru dodať potrebný prúd. Uvedený prúd zabezpečí že ZD už má na sebe potrebný úbytok a teda potom priamo zobrazí výsledné zenerovo napätie. Tranzistor NPN C3296 sa dá nahradiť tranzistorom s Uce=160V, v prípade 45V verzie stačí na tomto mieste aj tranzistor s Uce=100V. Pretože som chcel aby to naozaj bolo čo nejbezpečnejšie, tak zariadenie je zrealizované tak že používa dve tlačítka. Jedno je úplne vľavo, druhé úplne vpravo. Založíte ZD a až po stlačení obidvoch tlačidiel naraz (princíp ako u lisu) sa objaví napätie z násobiča na vlastnej meranej ZD. Akonáhle pustíte tlačítko tak napätie sa odpojí, čiže meriate iba krátky časový úsek čím zaručene nepreťažíte použité zapojenie (overené - zapojenie prežije aj trvalý priamy skrat na svorkách). Neviem, mne táto jednoduchá ochrana pripadá dostatočná, pritom sám obvod pre nastavenie konštatného prúdu zabezpečuje, že hodnota prúdu neprekročí spomínaných 12.2mA. Prúd je naschvál zvolený tak malý, pretože pri priamom skrate máme na chladiči tranzistora tepelnú stratu 100V*12.2mA=1.22W, preto je naozaj potrebné pre tranzistor použiť chladič. Otestoval som to tak, že som to nechal bežať 2 hodiny pri skrate na vstupných svorkách, prúd bol stále rovný 12.2mA, chladič bol iba mierne teplý, teda možno jeho teplota bola 40 stupňov, čiže vo výsledku je to naozaj blbuvzdorné.


Ďalším dôvodom pre použitie prúdového zdroja s nízkou hodnotou prúdu je aj to, že ak napríklad zapojíte malú 40V ZD v sklenom púzdre tak je na nej pri meraní dosiahnutá tepelná strata 40V x 12.2mA = 0.488W čo je už celkom dosť a preto som prúd už nezvyšoval. Zmyslom merania má byť niečo namerať a nie to odpáliť, nie ?
 
Pri meraní je nastavený iba jeden rozsah - 0 až 200V, pomocou vstupného deliča - 999k a 1k vo výsledku zaťažujeme meranú ZD paralelným odporom meráku =1MOhm. Znamená to že napätie na ZD vieme odčítať s presnosťou na desatinu voltu čo je skutočne na tento účel postačujúce. Vlastný merák má vstupnú citlivosť =200mV, čo majú fakticky všetky dostupné LCD DMM.
 

A teraz k vlastnej stavbe:

Najprv som zapojil v násobiči kondenzátory 3x 470uF/100V, ale ako sa ukázalo, posledný stupeň mal výstupné napätie už nad touto hodnotou, preto som tam nakoniec použil kondenzátor 470uF/200V. Kondenzátory na 100V použité na prvom stupni stačia, pretože maximálne napätie na nich dosahuje cca 56V, čo je v pohode. Odpor 91k ktorý spúšťa zdroj prúdu je trvale zapojený a teda aj po vypnutí zariadenia spoľahlivo vybije náboj kondenzátoru 470uF/200V. Ale ako sa hovorí - čert nikdy nespí a preto je tam ešte aj tá spomínaná dvojtlačítková ochrana. Primitívne, ale účinné. Pri stavbe som si urobil jumper, ktorým som vedel odpojiť násobič, netreba aby ste pri bastlení dostali kopanec odniekiaľ kde to nečakáte, na druhej strane 470uF nabitých na 112V dá do skratu určite celkom slušnú "pecku" (neskúšal som), tak isto aj cez ruku to už je určite cítiť. Proste opatrnosť je tu na mieste. Pre ešte opatrnejších - dajte si ku kondenzátorom 470uF/100V paralelne odpory o hodnote cca 2M2, ktoré zabezpečia ich vybitie v každej situácii.

Je jasné, že pri použití odlišnej dvojice tranzistorov môže mať výsledný stabilizovaný prúd mierne odlišné hodnoty, ale v konečnom dôsledku to v tomto prípade nie je až také dôležité, pretože to zásadne neovplyvní meranie ZD. Použil som paralelne zapojené 2 odpory 100 Ohm aby som dosiahol potrebnú hodnotu 50 Ohm.

Nastavenie merača je veľmi jednoduché:

 

Krok 1 - zmeranie prúdu:

- dočasne skratujeme tlačítko (tlačítka)

- výsledný stabilizovaný prúd ľahko odmeriame prepnutím multimetra na meranie DC prúdu a pripojením meráku na výstupné svorky namiesto ZD
- zapneme zariadenie a prečítame priečny prúd

- vypneme zariadenie

- odstránime skrat tlačítka (tlačítiek)

- odpojíme multimeter


Krok 2 - nastavenie meracieho prístroja:

- dočasne skratujeme tlačítko (tlačítka)

- potom na meracie svorky pripojíme multimeter nastavený teraz na merací rozsah 200V
- zapneme zariadenie

- potom dostávame na výstupe testovacích svoriek trvale napätie. (Ja tam mám práve pre toto jumper ktorý vie skratovať dočasne tlačítka, práve pre toto konkrétne nastavovanie). Pomocou trimru na DMM teraz zosúladime údaj s pripojeným druhým voltmetrom (nastavíme rovnaký číselný údaj ako je na multimetri)

- vypneme zariadenie

- odstránime skrat tlačítka (tlačítiek)

- odpojíme multimeter


Sieťové napätie mierne kolíše, takže treba chvíľku čakať

a potom nastaviť rovnaký číselný údaj.

Na pripojených obrázkoch je vidieť, že napätie občas vylezie aj cez 114V.

Je to napätie na svorkách naprázdno, bez záťaže..

 



Následne potom zrušíme skrat tlačítiek, hotovo !


Zapojenie môžete aj zmeniť a použiť zapojenie, ktoré dokáže merať ZD do napätia ZD=max.45V.


Ak nepoužijete násobič a teda idete cestou že použijete iba graetzov usmerňovač a za ním kondenzátor 470uF/100V tak na ňom dostanete napätie cca 56V, čiže potom by ste mali byť schopní merať ZD do hodnoty napätia cca 45V, niekomu postačí aj tento rozsah - tu už netreba dve tlačítka, stačí iba jedno - to napätie je v domácich podmienkach O.K. Priečny prúd cez ZD zostáva na hodnote 12.2mA. Tu je ešte potrebné zmeniť odpor 91k na hodnotu v rozsahu 56k÷47k - tu vyhovejú obidve uvedené hodnoty.

 

Nakoniec pozrite si upravenú schému merača ZD do hodnoty 45V:

 



Na uvedenom zariadení môžete merať aj diódy - naprv prechod - Si =0.6V, Ge - 0.2V, Schottky diódy by som tu na tomto merať neriskoval, pretože ich záverné napätie sa pohybuje do 40÷60V (BAT85 a podobne) takže tu by sme si skôr urobili škodu ako úžitok (prišlo by k prierazu). Takže záver - v dnešnej dobe je to dobré mimo merania ZD ešte tak na radu diód 1N4001 až 1N4007. Ja to používam iba na tie Zenerky.


Rozbehal som to - a idem vyskúšať nejaké ZD čo mám aby som zistil ako sa to správa. Pred časom som nejaké ZD kúpil ako ochrany do počítačov, teda hodnota ZD=5.6V. Trošku to rozoberiem - používam to do starších 8 bitových počítačov, dávam ich paralelne na napájacie napätie, zapojené sú v závernom smere. Ak sa z akéhokoľvek dôvodu napájacie napätie 5V zvýši na hodnotu viac ako 5.4V tak začne tiecť veľký prúd cez ZD a vlastne nastane nevratný jav zo ZD sa stane skrat. Preložené do slovenčiny z polovodiča sa stane vodič. Laughing  Síce Zenerka je potom reálne v pérdeli, ale ochráni naše zariadenie pred prepätím. A práve preto potrebujem Zenerku na 5.6V. Pozerám, pozerám - na skle natlačené 5.1V. Toto nepotrebujem ! (ani som si také neobjednal - pomyslel som si), založím ZD, stlačím tlačítka a do čerta ZD=5.6V ! Takže zase sa raz potvrdilo že je dobré mať niečo čím si súčiastky viete sami skontrolovať a nespoliehať sa vždy iba na nápisy priamo na súčiastke. Tu je to zase kurvítko v praxi priamo od výrobcu - v obchode to ale mali v správnom boxe. Síce asi správne predpokladám že to v obchode nemerali ale založili podľa dodanej krabičky. Zase raz platí - ak chceš dôveruj, ale v praxi radšej pred použitím vždy meraj ...

Max. napätie môže chvíľami dosiahnuť aj vyššiu hodnotu, závisí od max. hodnoty sieť.napätia. Na tomto snímku je vidieť skratovaný jumper, tu sa pripoja potom tie dve tlačítka do série, pri skúške to bolo vyradené. Stabilizátor 9V nemá na sebe chladič, pretože požadovaný odber na jeho výstupe je tak malý že sa vôbec neohreje. Zato výkonový tranzistor C3296 je umiestnený na slušnom chladiči (na foto vľavo), pri skrate na výstupe je na ňom strata cez 1.2W.

 

Na snímku je na pravej strane medzi kondenzátormi videť zdvojovač napätia (6 diód).

 

Vpredu vpravo je stabilizátor prúdu, naľavo zdroj 9V.

 

Dtto, napravo v strede s označením SW - je pripojenie tlačítok,

pri nastavovaní je tam umiestnený skratovací jumper.

(Ten v schéme nie je zakreslený.)

 

Použité transformátorčeky, "čokoládka" využíva na 230V iba krajné vývody.

Použité sú 4 vývody - preto lebo je to dostatočne robustné, neviklá sa to.

 

Teraz ma už len čaká konečne to dať do nejakej slušnej krabičky (plastovej), potom nemusím riešiť uzemnenie a kade by tých 100V prebíjalo voči zemi a či aj nie cez moje ruky. A dať tie dve tlačítka pekne čo najďalej od seba aby ruky boli zamestnané pri meraní niečím iným ako kontaktom s vývodmi Zenerovej diódy ...

________________________________________________________________________________

Vaše hodnotenie, Rate post:

Comments

12/8/2018 7:36:21 PM #

trackback

Directory Non-Atari.

Directory Non-Atari.

Igi blog |

Comments are closed

Info o autorovi

Volám sa Igor Gramblička, bydlisko: Bratislava, Slovakia. Môj nick: Igi. Blog je o mojich záujmoch - je to môj pohľad na veci, dúfam že na mojich stránkach nájdete aj to čo hľadáte ...