Transistor Curve Tracer: 7 ขั้นตอน (พร้อมรูปภาพ)

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:03

ฉันต้องการตัวติดตามเส้นโค้งทรานซิสเตอร์เสมอ เป็นวิธีที่ดีที่สุดในการทำความเข้าใจว่าอุปกรณ์ทำงานอย่างไร เมื่อสร้างและใช้งานอุปกรณ์นี้ ในที่สุดฉันก็เข้าใจความแตกต่างระหว่างรสชาติต่างๆ ของ FET

มันมีประโยชน์สำหรับ

• จับคู่ทรานซิสเตอร์
• การวัดเกนของทรานซิสเตอร์สองขั้ว
• การวัดขีดจำกัดของ MOSFETs
• การวัดจุดตัดของ JFETs
• การวัดแรงดันไปข้างหน้าของไดโอด
• การวัดแรงดันพังทลายของซีเนอร์
• และอื่นๆ

ฉันประทับใจมากเมื่อซื้อเครื่องทดสอบ LCR-T4 ที่ยอดเยี่ยมโดย Markus Frejek และคนอื่นๆ แต่ฉันต้องการให้อุปกรณ์บอกข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับส่วนประกอบต่างๆ ดังนั้นฉันจึงเริ่มออกแบบเครื่องทดสอบของตัวเอง

ฉันเริ่มต้นด้วยการใช้หน้าจอเดียวกันกับ LCR-T4 แต่มีความละเอียดไม่สูงพอ ดังนั้นฉันจึงเปลี่ยนเป็น LCD ขนาด 320x240 2.8 ปรากฏว่าเป็นหน้าจอสัมผัสสีที่ดี ตัวติดตามเส้นโค้งทำงานต่อไป Arduino Pro Mini 5V Atmega328p 16MHz และใช้พลังงานจากเซลล์ AA 4 เซลล์

ขั้นตอนที่ 1: วิธีใช้งาน

เมื่อคุณเปิดเครื่องติดตามเส้นโค้ง หน้าจอเมนูหลักจะปรากฏขึ้น

เลือกประเภทอุปกรณ์โดยแตะที่ "PNP NPN", "MOSFET" หรือ "JFET" คุณสามารถทดสอบไดโอดในโหมด "PNP NPN"

ใส่อุปกรณ์ภายใต้การทดสอบ (DUT) ลงในซ็อกเก็ต ZIF หน้าจอเมนูจะแสดงให้คุณเห็นว่าควรใช้หมุดใด PNPs, p-channel MOSFETS และ n-channel JFETS จะอยู่ทางด้านซ้ายของซ็อกเก็ต NPNs, n-channel MOSFETS และ p-channel JFETS จะอยู่ทางด้านขวาของซ็อกเก็ต ปิดซ็อกเก็ต ZIF

หลังจากนั้นครู่หนึ่ง ผู้ทดสอบจะรู้ว่ามีส่วนประกอบและจะเริ่มวาดเส้นโค้ง

สำหรับทรานซิสเตอร์ PNP หรือ NPN จะแปลง Vce (แรงดันไฟฟ้าระหว่างตัวสะสมและตัวปล่อย) กับกระแสที่ไหลเข้าสู่ตัวสะสม มีการวาดเส้นสำหรับกระแสฐานที่ต่างกัน - เช่น 0uA, 50uA, 100uA เป็นต้น อัตราขยายของทรานซิสเตอร์จะแสดงที่ด้านบนของหน้าจอ

สำหรับ MOSFET จะแปลง Vds (แรงดันไฟฟ้าระหว่างท่อระบายน้ำและแหล่งจ่าย) เทียบกับกระแสที่ไหลลงสู่ท่อระบายน้ำ มีการลากเส้นสำหรับแรงดันเกตที่แตกต่างกัน - 0V, 1V, 2V ฯลฯ เกณฑ์การเปิดของ FET จะแสดงที่ด้านบนของหน้าจอ

สำหรับ JFET จะแปลง Vds (แรงดันไฟฟ้าระหว่างท่อระบายน้ำและแหล่งกำเนิด) กับกระแสที่ไหลลงสู่ท่อระบายน้ำ มีการวาดเส้นสำหรับแรงดันเกตที่แตกต่างกัน - 0V, 1V, 2V ฯลฯ ด้วย JFET ที่หมดลง กระแสจะไหลเมื่อแรงดันเกตเท่ากับแรงดันต้นทาง เนื่องจากแรงดันเกตถูกเปลี่ยนให้อยู่ไกลจากแรงดันระบายออก JFET จะปิด เกณฑ์การตัดของ FET จะแสดงที่ด้านบนของหน้าจอ

ส่วนที่น่าสนใจที่สุดของเส้นโค้ง MOSFET หรือ JFET อยู่ที่แรงดันไฟฟ้าเปิดหรือปิดบวกหรือลบสองสามร้อย mV ในเมนูหลัก ให้แตะปุ่มการตั้งค่า และหน้าจอการตั้งค่าจะแสดงขึ้น คุณสามารถเลือกแรงดันเกทต่ำสุดและสูงสุดได้: จะมีการวาดเส้นโค้งเพิ่มเติมในภูมิภาคนั้น

สำหรับทรานซิสเตอร์ PNP หรือ NPN หน้าจอการตั้งค่าช่วยให้คุณเลือกกระแสฐานต่ำสุดและสูงสุดได้

ด้วยไดโอด คุณสามารถเห็นแรงดันไปข้างหน้าและด้วยซีเนอร์ แรงดันพังทลายแบบย้อนกลับ ในภาพด้านบน ฉันได้รวมส่วนโค้งของไดโอดหลายตัวเข้าด้วยกัน

ขั้นตอนที่ 2: มันทำงานอย่างไร

ลองพิจารณาทรานซิสเตอร์ NPN เราจะวาดกราฟของแรงดันระหว่างตัวสะสมและตัวปล่อย (แกน x คือ Vce) กับกระแสที่ไหลเข้าสู่ตัวสะสม (แกน y คือ Ic) เราจะลากเส้นหนึ่งเส้นสำหรับกระแสฐาน (Ib) ที่ต่างกันแต่ละอัน - เช่น 0uA, 50uA, 100uA เป็นต้น

อีซีแอลของ NPN เชื่อมต่อกับ 0V และตัวสะสมเชื่อมต่อกับ "ตัวต้านทานโหลด" 100ohm แล้วต่อกับแรงดันไฟฟ้าที่ค่อยๆเพิ่มขึ้น DAC ที่ควบคุมโดย Arduino กวาดที่ทดสอบแรงดันไฟฟ้าจาก 0V ถึง 12V (หรือจนกว่ากระแสผ่านตัวต้านทานโหลดจะถึง 50mA) Arduino วัดแรงดันไฟฟ้าระหว่างตัวสะสมและตัวส่งและแรงดันข้ามตัวต้านทานโหลดและวาดกราฟ

ทำซ้ำสำหรับกระแสฐานแต่ละอัน กระแสฐานถูกสร้างขึ้นโดย DAC 0V-to-12V ตัวที่สองและตัวต้านทาน 27k DAC ผลิต 0V, 1.35V (50uA), 2.7V (100uA), 4.05V (150uA) เป็นต้น (อันที่จริง แรงดันไฟฟ้าต้องสูงขึ้นเล็กน้อยเนื่องจาก Vbe - ถือว่า 0.7V)

สำหรับทรานซิสเตอร์ PNP อิมิตเตอร์จะเชื่อมต่อกับ 12V และตัวสะสมเชื่อมต่อกับตัวต้านทานโหลด 100ohm แล้วต่อกับแรงดันไฟฟ้าที่ค่อยๆ ลดลงจาก 12V เป็น 0V DAC ฐานปัจจุบันลดลงจาก 12V

MOSFET การปรับปรุง n-channel นั้นคล้ายกับ NPN แหล่งจ่ายเชื่อมต่อกับ 0V ตัวต้านทานโหลดเชื่อมต่อกับท่อระบายน้ำและแรงดันไฟฟ้าที่กวาดจาก 0V ถึง 12V DAC ที่ควบคุมกระแสฐานจะควบคุมแรงดันเกตและขั้นตอนที่ 0V, 1V, 2V เป็นต้น

MOSFET การเพิ่มประสิทธิภาพ p-channel นั้นคล้ายกับ PNP แหล่งจ่ายเชื่อมต่อกับ 12V ตัวต้านทานโหลดเชื่อมต่อกับท่อระบายน้ำและกับแรงดันไฟฟ้าที่กวาดจาก 12V ถึง 0V แรงดันเกทขั้นบันได 12V, 11V, 10V เป็นต้น

JFET การพร่อง n-channel นั้นยากขึ้นเล็กน้อย โดยปกติคุณจะจินตนาการถึงแหล่งที่มาที่เชื่อมต่อกับ 0V การระบายน้ำที่เชื่อมต่อกับแรงดันไฟฟ้าบวกที่แตกต่างกันและประตูที่เชื่อมต่อกับแรงดันไฟฟ้าเชิงลบที่แตกต่างกัน โดยปกติ JFET จะดำเนินการและปิดโดยแรงดันเกตเชิงลบ

ตัวติดตามเส้นโค้งไม่สามารถสร้างแรงดันไฟฟ้าเชิงลบได้ ดังนั้นการระบาย n-JFET เชื่อมต่อกับ 12V แหล่งที่มาเชื่อมต่อกับตัวต้านทานโหลด 100ohm จากนั้นไปยังแรงดันไฟฟ้าที่ค่อยๆ ลดลงจาก 12V เป็น 0V เราต้องการให้ Vgs (แรงดันเกต-ซอร์ส) ก้าวจาก 0V, -1V, -2V ฯลฯ เราต้องการให้ Vgs คงที่เนื่องจาก Vds (แรงดันแหล่งจ่าย) แตกต่างกันไป ดังนั้น Arduino จึงตั้งค่าแรงดันไฟฟ้าที่ตัวต้านทานโหลด จากนั้นจึงปรับแรงดันเกต DAC จนกระทั่ง Vgs เป็นค่าที่ต้องการ จากนั้นจะตั้งค่าแรงดันไฟฟ้าใหม่ที่ตัวต้านทานโหลดและปรับแรงดันเกตอีกครั้ง ฯลฯ

(ตัวติดตามเส้นโค้งไม่สามารถวัดแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับเกตได้ แต่รู้ว่ามันบอกให้ DAC ทำอะไรและนั่นก็แม่นยำเพียงพอ แน่นอนว่านี่จะวัดเฉพาะส่วนเกทลบของการตอบสนอง JFET หากคุณต้องการดู ส่วนประตูบวกให้ถือว่าเป็น MOSFET)

การพร่อง p-channel JFET ได้รับการปฏิบัติในทำนองเดียวกัน แต่ค่า 0 ถึง 12V ทั้งหมดกลับด้าน

(ตัวติดตามเส้นโค้งไม่ได้จัดการกับ MOSFET ที่พร่องหรือเพิ่มประสิทธิภาพ JFET อย่างเฉพาะเจาะจง แต่คุณสามารถถือว่าเป็น JFET ที่พร่องและ MOSFET ที่เพิ่มประสิทธิภาพได้)

เมื่อสร้างกราฟเสร็จแล้ว ตัวติดตามเส้นโค้งจะคำนวณอัตราขยาย เกณฑ์ หรือจุดตัดของทรานซิสเตอร์

สำหรับทรานซิสเตอร์สองขั้ว Arduino จะพิจารณาระยะห่างเฉลี่ยของเส้นแนวนอนของเส้นโค้ง ขณะที่วาดเส้นโค้งสำหรับกระแสฐาน จะบันทึกกระแสของตัวสะสมเมื่อ Vce เท่ากับ 2V การเปลี่ยนแปลงของกระแสสะสมจะถูกหารด้วยการเปลี่ยนแปลงของกระแสฐานเพื่อให้ได้ค่าเกน การได้รับไบโพลาร์นั้นเป็นแนวคิดที่คลุมเครือ ขึ้นอยู่กับว่าคุณวัดอย่างไร ไม่มีมัลติมิเตอร์สองยี่ห้อใดที่จะให้คำตอบเดียวกันได้ โดยทั่วไป สิ่งที่คุณถามคือ "กำไรสูงหรือไม่" หรือ "ทรานซิสเตอร์สองตัวนี้เหมือนกันหรือไม่"

สำหรับ MOSFET Arduino จะวัดเกณฑ์การเปิดเครื่อง มันตั้งค่าแรงดันโหลดเป็น 6V แล้วค่อยๆ เพิ่ม Vgs จนกระทั่งกระแสผ่านโหลดเกิน 5mA

สำหรับ JFETs Arduino จะวัดแรงดันไฟตัด มันตั้งค่าแรงดันโหลดเป็น 6V แล้วค่อยๆ เพิ่ม (ลบ) Vgs จนกว่ากระแสที่ผ่านโหลดจะน้อยกว่า 1mA

ขั้นตอนที่ 3: วงจร

นี่คือคำอธิบายสั้น ๆ ของวงจร คำอธิบายที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้นอยู่ในไฟล์ RTF ที่แนบมา

ตัวติดตามเส้นโค้งต้องการแรงดันไฟฟ้าสามระดับ:

• 5V สำหรับ Arduino
• 3.3V สำหรับ LCD
• 12V สำหรับวงจรทดสอบ

วงจรจะต้องแปลงให้แรงดันต่าง ๆ เหล่านี้จากเซลล์ AA ทั้ง 4 เซลล์

Arduino เชื่อมต่อกับ DAC แบบ 2 ช่องสัญญาณเพื่อสร้างแรงดันไฟฟ้าทดสอบต่างๆ (ฉันลองใช้ Arduino PWM เป็น DAC แต่มีเสียงดังเกินไป)

DAC สร้างแรงดันไฟฟ้าในช่วง 0V ถึง 4.096V สิ่งเหล่านี้ถูกแปลงเป็น 0V เป็น 12V โดย op-amps ฉันไม่พบรางผ่านรูใด ๆ สำหรับราง op-amps ที่สามารถจ่าย/จม 50mA ดังนั้นฉันจึงใช้ LM358 เอาต์พุตของ LM358 op-amp จะต้องไม่เกิน 1.5V ที่ต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้าที่จ่าย (เช่น 10.5V) แต่เราต้องการช่วงเต็มของ 0-12V

ดังนั้นเราจึงใช้ NPN เป็นอินเวอร์เตอร์ open-collector สำหรับเอาต์พุตของ op-amp

ข้อดีคือเอาท์พุต "open-collector op-amp" ที่ทำเองที่บ้านนี้สามารถจ่ายไฟได้ถึง 12V ตัวต้านทานป้อนกลับรอบ op-amp ขยาย 0V ถึง 4V จาก DAC เป็น 0V ถึง 12V

แรงดันไฟฟ้าที่ Device-Under-Test (DUT) จะแตกต่างกันไประหว่าง 0V และ 12V Arduino ADC ถูกจำกัดไว้ที่ 0V ถึง 5V ตัวแบ่งที่มีศักยภาพทำการแปลง

ระหว่าง Arduino และ LCD เป็นตัวแบ่งที่อาจเกิดขึ้นที่ปล่อย 5V ถึง 3V LCD หน้าจอสัมผัสและ DAC ถูกควบคุมโดยบัส SPI

ตัวติดตามเส้นโค้งใช้พลังงานจากเซลล์ AA 4 เซลล์ซึ่งให้ 6.5V เมื่อเป็นใหม่และสามารถใช้งานได้ถึงประมาณ 5.3V

6V จากเซลล์จะลดลงเหลือ 5V โดยมีตัวควบคุมการเลื่อนออกที่ต่ำมาก - HT7550 (หากคุณไม่มี zener 5V และตัวต้านทาน 22ohm ก็ไม่ได้แย่ไปกว่านี้มากนัก) การบริโภคในปัจจุบันของแหล่งจ่ายไฟ 5V อยู่ที่ประมาณ 26mA

6V จากเซลล์ลดลงเหลือ 3.3V พร้อมตัวควบคุมการเลื่อนออกต่ำ - HT7533 ปริมาณการใช้กระแสไฟ 3.3V อยู่ที่ประมาณ 42mA (78L33 มาตรฐานจะใช้งานได้ แต่มี 2V dropout ดังนั้นคุณจะต้องทิ้งเซลล์ AA ของคุณให้เร็วขึ้น)

6V จากเซลล์ถูกเพิ่มเป็น 12V ด้วย SMPS (Switched Mode Power Supply) ฉันเพิ่งซื้อโมดูลจากอีเบย์ ฉันมีปัญหาในการหาตัวแปลงที่เหมาะสม สิ่งสำคัญที่สุดคืออย่าใช้ตัวแปลง XL6009 มันเป็นอันตรายอย่างยิ่ง เมื่อแบตเตอรี่หมดและเหลือต่ำกว่า 4V XL6009 จะทำงานอย่างบ้าคลั่งและให้พลังงานสูงถึง 50V ซึ่งจะทอดทุกอย่าง สิ่งที่ดีที่ฉันใช้คือ:

www.ebay.co.uk/itm/Boost-Voltage-Regulator-Converter-Step-up-Power-Supply-DC-3-3V-3-7V-5V-6V-to-12V/272666687043? hash=item3f7c337643%3Ag%3AwsMAAOSw7GRZE9um&_sacat=0&_nkw=DC+3.3V+3.7V+5V+6V+to+12V+Step-up+Power+Supply+Boost+Voltage+Regulator+Converter&_from=R40&rt=m570.l

มีขนาดเล็กและมีประสิทธิภาพประมาณ 80% ปริมาณการใช้กระแสไฟเข้าอยู่ที่ประมาณ 5mA เมื่อรอให้ DUT ถูกแทรกและสูงสุด 160mA ชั่วขณะเมื่อวาดเส้นโค้ง

เนื่องจากเซลล์ AA ถูกคายประจุ แรงดันไฟฟ้าจึงแตกต่างกันไป ซอฟต์แวร์จะชดเชยโดยใช้แรงดันอ้างอิง Arduino วัดแหล่งจ่ายไฟ 12V Arduino ADC ใช้แหล่งจ่าย "5V" เป็นแรงดันอ้างอิง แต่ "5V" นั้นถูกปรับเทียบอย่างแม่นยำกับแรงดันอ้างอิง 1.1V ภายในของ Arduino DAC มีแรงดันอ้างอิงภายในที่แม่นยำ

ฉันชอบวิธีที่ LCR-T4 มีปุ่มสำหรับเปิดและปิดตัวเองโดยอัตโนมัติเมื่อหมดเวลา น่าเสียดายที่วงจรมีแรงดันไฟฟ้าตกซึ่งฉันไม่สามารถจ่ายได้เมื่อจ่ายไฟจากเซลล์ AA 4 เซลล์ แม้แต่การออกแบบวงจรใหม่เพื่อใช้ FET ก็ไม่เพียงพอ ดังนั้นฉันจึงใช้สวิตช์เปิด/ปิดอย่างง่าย

ขั้นตอนที่ 4: ซอฟต์แวร์

แนบร่าง Arduino ไว้ที่นี่ รวบรวมและอัปโหลดไปยัง Pro Mini ตามปกติ มีคำอธิบายมากมายเกี่ยวกับวิธีการอัปโหลดโปรแกรมบนเว็บและใน Instructables อื่นๆ

สเก็ตช์เริ่มต้นด้วยการวาดเมนูหลัก จากนั้นรอให้คุณแทรกส่วนประกอบหรือแตะปุ่มใดปุ่มหนึ่ง (หรือส่งคำสั่งจากพีซี) จะทดสอบการแทรกส่วนประกอบหนึ่งครั้งต่อวินาที

มันรู้ว่าคุณได้เสียบส่วนประกอบเพราะด้วยแรงดันฐาน/เกตที่ตั้งไว้ที่ครึ่งทาง (DAC = 128) และแรงดันต้านทานโหลดตั้งไว้ที่ 0V หรือ 12V กระแสของ mA หลายตัวจะไหลผ่านตัวต้านทานโหลดตัวใดตัวหนึ่งหรือตัวอื่น รู้เมื่ออุปกรณ์เป็นไดโอดเพราะการเปลี่ยนแรงดันฐาน/เกตไม่ได้เปลี่ยนกระแสโหลด

จากนั้นจะดึงเส้นโค้งที่เหมาะสมและปิดกระแสไฟฐานและกระแสโหลด จากนั้นจะทดสอบวินาทีละครั้งจนกว่าส่วนประกอบจะถูกถอดออก มันรู้ว่าไม่ได้เสียบปลั๊กส่วนประกอบเพราะกระแสโหลดตกเป็นศูนย์

จอ LCD ILI9341 ขับเคลื่อนโดยห้องสมุดของฉันชื่อ "SimpleILI9341" ห้องสมุดแนบมากับที่นี่ มีชุดคำสั่งการวาดมาตรฐานที่คล้ายกับไลบรารีดังกล่าวทั้งหมด ข้อดีของไลบรารี่อื่นคือใช้งานได้ (บางอันใช้ไม่ได้!) และแชร์บัส SPI อย่างสุภาพกับอุปกรณ์อื่นๆ ไลบรารีที่ "เร็ว" บางตัวที่คุณดาวน์โหลดได้นั้นใช้การวนรอบเวลาพิเศษและไม่พอใจเมื่อมีอุปกรณ์อื่นๆ ที่อาจช้ากว่านั้นถูกใช้บนรถบัสคันเดียวกัน มันเขียนด้วยภาษา C ธรรมดาและมีค่าใช้จ่ายน้อยกว่าห้องสมุดบางแห่ง มีการแนบโปรแกรม Windows ซึ่งช่วยให้คุณสร้างแบบอักษรและไอคอนของคุณเอง

ขั้นตอนที่ 5: Serial Comms ไปยัง PC

ตัวติดตามเส้นโค้งสามารถสื่อสารกับพีซีผ่านลิงก์อนุกรม (9600bps, 8 บิต, ไม่มีความเท่าเทียมกัน) คุณจะต้องใช้ตัวแปลง USB เป็นซีเรียลที่เหมาะสม

คำสั่งต่อไปนี้สามารถส่งจากพีซีไปยังตัวติดตามเส้นโค้ง:

• คำสั่ง 'N': ติดตามเส้นโค้งของทรานซิสเตอร์ NPN
• คำสั่ง 'P': ติดตามเส้นโค้งของทรานซิสเตอร์ PNP
• คำสั่ง 'F': ติดตามเส้นโค้งของ n-MOSFET
• คำสั่ง 'f': ติดตามเส้นโค้งของ p-MOSFET
• คำสั่ง 'J': ติดตามเส้นโค้งของ n-JFET
• คำสั่ง 'j': ติดตามเส้นโค้งของ p-JFET
• คำสั่ง 'D': ติดตามเส้นโค้งของไดโอดที่ด้าน NPN ของซ็อกเก็ต
• คำสั่ง 'd': ติดตามเส้นโค้งของไดโอดที่ด้าน PNP ของซ็อกเก็ต
• คำสั่ง 'A' nn: ตั้งค่า DAC-A เป็นค่า nn (nn คือไบต์เดี่ยว) จากนั้นส่งคืน 'A' ไปยังพีซี DAC-A ควบคุมแรงดันโหลด
• คำสั่ง 'B' nn: ตั้งค่า DAC-A เป็นค่า nn จากนั้นคืนค่า 'B' ไปยังพีซี DAC-B ควบคุมแรงดันเบส/เกต
• คำสั่ง 'X': ส่งค่า ADC กลับไปยังพีซีอย่างต่อเนื่อง
• คำสั่ง 'M': แสดงเมนูหลัก

เมื่อติดตามเส้นโค้งตามคำสั่งใดคำสั่งหนึ่ง ผลลัพธ์ของเส้นโค้งจะถูกส่งกลับไปยังพีซี รูปแบบคือ:

• "n": เริ่มพล็อตใหม่ วาดแกน ฯลฯ

• "m (x), (y), (b)": เลื่อนปากกาไปที่ (x), (y)

  • (x) คือ Vce ในจำนวนเต็ม mV
  • (y) คือ Ic ในจำนวนเต็มร้อยบน uA (เช่น 123 หมายถึง 12.3mA)
  • (b) เป็นกระแสฐานในจำนวนเต็มuA
  • หรือ (b) คือ 50 เท่าของแรงดันเกตเป็นจำนวนเต็ม mV
• "l (x), (y), (b)": ลากเส้นที่ปากกาไปที่ (x), (y)
• "z": ท้ายบรรทัดนี้

• "g (g)": จุดสิ้นสุดของการสแกน

  (g) คือค่าเกน แรงดันไฟตามเกณฑ์ (x10) หรือแรงดันไฟตัด (x10)

ค่าที่ส่งไปยังพีซีเป็นค่าที่วัดได้ดิบ Arduino ทำให้ค่าต่างๆ เรียบขึ้นก่อนที่จะวาดโดยการหาค่าเฉลี่ย คุณควรทำเช่นเดียวกัน

เมื่อพีซีส่งคำสั่ง "X" ค่า ADC จะถูกส่งกลับเป็นจำนวนเต็ม:

• "x (p), (q), (r), (s), (t), (u)"

  • (p) แรงดันไฟฟ้าที่ตัวต้านทานโหลดของ PNP DUT
  • (q) แรงดันไฟฟ้าที่ตัวสะสมของ PNP DUT
  • (r) แรงดันไฟฟ้าที่ตัวต้านทานโหลดของ NPN DUT
  • (s) แรงดันไฟฟ้าที่ตัวสะสมของ NPN DUT
  • (t) แรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟ "12V"
  • (u) แรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่าย "5V" ในหน่วย mV

คุณสามารถเขียนโปรแกรมพีซีเพื่อทดสอบอุปกรณ์อื่นๆ ตั้งค่า DAC เพื่อทดสอบแรงดันไฟฟ้า (โดยใช้คำสั่ง 'A' และ 'B') จากนั้นดูว่า ADC รายงานอะไร

ตัวติดตามเส้นโค้งจะส่งข้อมูลไปยังพีซีหลังจากได้รับคำสั่งแล้วเท่านั้นเนื่องจากการส่งข้อมูลทำให้การสแกนช้าลง นอกจากนี้ยังไม่ทดสอบการมีอยู่/ไม่มีส่วนประกอบอีกต่อไป วิธีเดียวที่จะปิดตัวติดตามเส้นโค้งคือส่งคำสั่ง 'O' (หรือถอดแบตเตอรี่)

มีการแนบโปรแกรม Windows ซึ่งสาธิตการส่งคำสั่งไปยังตัวติดตามเส้นโค้ง

ขั้นตอนที่ 6: สร้าง Curve Tracer

ต่อไปนี้คือส่วนประกอบหลักที่คุณอาจต้องซื้อ:

• Arduino Pro Mini 5V 16MHz Atmel328p (£ 1.30)
• ซ็อกเก็ต Zif 14 พิน (1 ปอนด์)
• MCP4802 (£2.50)
• HT7533 (£1)
• LE33CZ (1 ปอนด์)
• IL9341 2.8" จอแสดงผล (£6)
• 5V ถึง 12V เพิ่มพาวเวอร์ซัพพลาย (£1)
• ที่ใส่แบตเตอรี่เซลล์ 4xAA (£0.30)

ค้นหา eBay หรือซัพพลายเออร์ที่คุณชื่นชอบ นั่นคือทั้งหมดประมาณ 14 ปอนด์

ฉันได้จอแสดงผลของฉันที่นี่:

www.ebay.co.uk/itm/2-8-TFT-LCD-Display-Touch-Panel-SPI-Serial-ILI9341-5V-3-3V-STM32/202004189628?hash=item2f086351bc:g: 5TsAAOSwp1RZfIO5

และการเพิ่ม SMPS ที่นี่:

www.ebay.co.uk/itm/DC-3-3V-3-7V-5V-6V-to-12V-Step-up-Power-Supply-Boost-Voltage-Regulator-Converter/192271588572? hash=item2cc4479cdc%3Ag%3AJsUAAOSw8IJZinGw&_sacat=0&_nkw=DC-3-3V-3-7V-5V-6V-to-12V-Step-up-Power-Supply-Boost-Voltage-Regulator-Converter&_from=R40&rt=m&_trks l1313

ส่วนประกอบที่เหลือคือสิ่งที่คุณอาจมีอยู่แล้ว:

• BC639 (3 ปิด)
• 100nF (ลด 7)
• 10uF (2 ปิด)
• 1k (2 ปิด)
• 2k2 (5 ปิด)
• 3k3 (5 ปิด)
• 4k7 (1 ปิด)
• 10k (ลด 7)
• 27k (1 ปิด)
• 33k (8 ปิด)
• 47k (ลด 5)
• 68k (2 ปิด)
• 100R (2 ปิด)
• สวิตช์สไลด์ (1 ปิด)
• LM358 (ลด 1 รายการ)
• แผ่นกระดาน
• ซ็อกเก็ต IC 28 พินหรือส่วนหัว SIL
• ถั่วและสลักเกลียว

คุณจะต้องใช้เครื่องมืออิเล็กทรอนิกส์ทั่วไป เช่น หัวแร้ง คัตเตอร์ บัดกรี ลวดแปลก ๆ ฯลฯ - และตัวแปลง USB เป็นซีเรียลเพื่อตั้งโปรแกรม Arduino

ตัวติดตามเส้นโค้งสร้างขึ้นบนแผ่นกระดาน หากคุณเป็นคนประเภทที่ต้องการเครื่องติดตามความโค้ง คุณจะรู้วิธีจัดวางแผ่น Stripboard อยู่แล้ว

เลย์เอาต์ที่ฉันใช้แสดงไว้ด้านบน เส้นสีฟ้าคือทองแดงที่ด้านหลังของแผ่นกระดาน เส้นสีแดงคือลิงค์ที่ด้านส่วนประกอบหรือเป็นลีดที่ยาวเป็นพิเศษของส่วนประกอบ เส้นโค้งสีแดงเป็นเส้นลวดที่มีความยืดหยุ่น วงกลมสีน้ำเงินเข้มมีรอยขาดในแถบแถบ

ฉันสร้างมันขึ้นมาบนกระดานสองแผ่น อันละ 3.7" x 3.4" บอร์ดหนึ่งประกอบด้วยจอแสดงผลและวงจรทดสอบ อีกบอร์ดมีที่ใส่แบตเตอรี่และอุปกรณ์ 3.3V, 5V และ 12V ฉันเก็บส่วนแรงดันต่ำ ("5V") และแรงดันสูง ("12V") ของวงจรทดสอบแยกจากกันโดยมีตัวต้านทานค่าสูงเท่านั้นที่ข้ามพรมแดน

กระดานทั้งสองและจอแสดงผลประกอบเป็นแซนวิชแบบสามชั้นที่ยึดด้วยสกรู M2 ฉันตัดท่อพลาสติกให้ยาวเพื่อทำหน้าที่เป็นตัวเว้นวรรคหรือคุณสามารถใช้หลอดปากกาลูกลื่น ฯลฯ

ฉันเชื่อมต่อเฉพาะหมุด Arduino Mini ที่ฉันต้องการและมีเพียงหมุดที่ด้านข้างเท่านั้น (ไม่ใช่ที่ปลายด้านบนและด้านล่างของ Mini PCB) ฉันใช้ลวดที่มีความยาวสั้น ๆ แทนที่จะใช้หมุดสี่เหลี่ยมแถวปกติที่ Arduinos ให้มา (หมุดที่บัดกรีกับ PCB เป็นรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัสในรูปวาด) ฉันต้องการให้ Arduino ชิดกับแผ่นกระดานเพราะใต้จอแสดงผลมีความสูงไม่มาก

Pinout Arduino ProMini ค่อนข้างแปรปรวน หมุดที่ขอบด้านยาวของบอร์ดได้รับการแก้ไขแล้ว แต่หมุดที่ขอบด้านสั้นจะแตกต่างกันระหว่างซัพพลายเออร์ เลย์เอาต์ด้านบนใช้บอร์ดที่มีหมุดตั้งโปรแกรม 6 ตัว โดยมี Gnd อยู่ถัดจากขา Raw และมี DTR ติดกับ Tx ที่ขอบด้านยาว ที่ปลายอีกด้านของบอร์ดจะมีแถวของ 5 พิน โดยมี 0V ถัดจาก D9 และ A7 ถัดจาก D10 ไม่มีหมุดขอบสั้นใดๆ ถูกบัดกรีในสตริปบอร์ด คุณจึงสามารถใช้สายไฟหลวมได้หาก ProMini ของคุณแตกต่างออกไป

ใช้ซ็อกเก็ตส่วนหัว SIL เพื่อยึดจอแสดงผล หรือตัดซ็อกเก็ต IC 28 พินครึ่งหนึ่งแล้วใช้ชิ้นส่วนเพื่อทำซ็อกเก็ตสำหรับจอแสดงผล ประสานหมุดสี่เหลี่ยมที่มาพร้อมกับจอแสดงผล (หรือมาพร้อมกับ Arduino) เข้ากับจอแสดงผล พวกมันอ้วนเกินกว่าจะเสียบเข้ากับเต้ารับแบบหมุนได้ - เลือกซ็อกเก็ตที่มีพินแบบ "คลิปสปริง"ซ็อกเก็ต IC แบบ "คลิปหนีบ" บางประเภทสามารถทนต่อการแทรก/การถอด LCD ได้เพียงครึ่งโหลเท่านั้น ดังนั้นพยายามค้นหาสิ่งที่ดีในลิ้นชักส่วนประกอบของคุณ

LCD มีซ็อกเก็ตสำหรับการ์ด SD (ซึ่งฉันไม่ได้ใช้) มันเชื่อมต่อกับ 4 พินบน pcb ฉันใช้หมุดและชิ้นส่วนของส่วนหัว SIL หรือซ็อกเก็ต IC เพื่อช่วยรองรับ LCD

โปรดสังเกตว่ามีลิงก์บางส่วนภายใต้ซ็อกเก็ต ZIF ประสานพวกเขาก่อนที่คุณจะพอดี

ฉันเพิ่มตัวเชื่อมต่อการเขียนโปรแกรมด้วย Tx, Rx, Gnd และปุ่มรีเซ็ต (ตัวแปลง USB เป็นซีเรียลของฉันไม่มีพิน DTR ดังนั้นฉันต้องรีเซ็ต Arduino ด้วยตนเอง) ฉันขายตัวเชื่อมต่อการเขียนโปรแกรมเมื่อโครงการเสร็จสิ้น

เพื่อป้องกันอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ ฉันทำปกจากแผ่นโพลีสไตรีน

ไฟล์สำหรับวงจรในรูปแบบ EasyPC แนบมาด้วย

ขั้นตอนที่ 7: การพัฒนาในอนาคต

มันอาจจะดีที่จะสร้างเส้นโค้งสำหรับส่วนประกอบอื่น ๆ แต่อันไหน? ไม่ชัดเจนสำหรับฉันว่าข้อมูลเพิ่มเติมที่เส้นโค้งของไทริสเตอร์หรือไตรแอกจะบอกฉันว่าผู้ทดสอบ LCR-T4 ทำอะไร เครื่องทดสอบ LCR-T4 ยังสามารถใช้กับออปโต-ไอโซเลเตอร์ได้อีกด้วย ฉันไม่เคยใช้ MOSFET แบบพร่องหรือตัวเสริม JFET หรือทรานซิสเตอร์แบบ unijunction และไม่ได้เป็นเจ้าของเลย ฉันคิดว่าตัวติดตามเส้นโค้งสามารถปฏิบัติต่อ IGBT เป็น MOSFET ได้

คงจะดีถ้าตัวติดตามเส้นโค้งสามารถจดจำส่วนประกอบได้โดยอัตโนมัติและบอกว่าขาใดคือขาใด ตามหลักการแล้วมันจะสร้างเส้นโค้งต่อไป น่าเสียดายที่วิธีการขับเคลื่อนและวัดพิน DUT นั้นต้องใช้ส่วนประกอบและความซับซ้อนเพิ่มเติมมากมาย

วิธีแก้ปัญหาที่ง่ายกว่าคือการคัดลอกวงจรทดสอบ LCR-T4 ที่มีอยู่ (เป็นโอเพ่นซอร์สและง่ายมาก) ด้วยโปรเซสเซอร์ Atmega ตัวที่สอง ขยายซ็อกเก็ต ZIF เป็น 16 พินเพื่อให้มีพินพิเศษสามพินสำหรับเสียบส่วนประกอบที่ไม่รู้จัก Atmega ใหม่ทำหน้าที่เป็นทาสบนบัส SPI และรายงานไปยัง Arduino Mini หลักถึงสิ่งที่เห็น (สามารถดูสเก็ตช์ SPI สเลฟได้บนเว็บ) ซอฟต์แวร์ของผู้ทดสอบ LCR-T4 พร้อมใช้งานและได้รับการจัดทำเป็นเอกสารอย่างดี ไม่มีอะไรยากโดยเนื้อแท้ที่นั่น

Arduino หลักแสดงประเภทส่วนประกอบและไดอะแกรมของวิธีเสียบส่วนประกอบเข้ากับส่วนตัวติดตามเส้นโค้งของซ็อกเก็ต ZIF

ฉันได้แนบเค้าโครงพื้นผิวที่สามารถใช้กับ Arduino ProMini หรือ Atmega328p เปล่า (ในรูปแบบ EasyPC) หากมีความต้องการเพียงพอ (และสั่งซื้อด้วยเงิน) ฉันสามารถผลิต SM PCB หนึ่งชุด คุณช่วยซื้อให้ฉันพร้อมสร้างได้ไหม ใช่แน่นอน แต่ราคาจะโง่ ข้อดีของการติดต่อกับจีนคือสามารถซื้อโมดูลอิเล็กทรอนิกส์ดีๆ จำนวนมากได้ในราคาถูก ข้อเสียคือมันไม่คุ้มที่จะพัฒนาอะไรเลย ถ้าสำเร็จก็จะถูกโคลน ดีที่ตัวติดตามเส้นโค้งนี้เป็นอย่างไร ฉันไม่เห็นว่ามันเป็นโอกาสทางธุรกิจที่เป็นไปได้