Рис. 1. Принципиальная электрическая схема индикатора тока
Предлагаемый прибор предназначен для индикации относительных значений токов в печатных проводниках без их разрыва и подключения обычного амперметра. Чувствительность прибора такова, что он может воспринимать ток до нескольких миллиампер и допускает сопряжение с проверяемой схемой по постоянному и переменному току.
Действие промышленных индикаторов тока основано на одном из двух принципов: восприятие небольшого падения напряжения на проводнике с током и использование эффекта Холла для фиксации магнитного поля, существующего в непосредственной близости от проводника с током.
В общем, индикаторы тока с использованием эффекта Холла лучше, так как не требуют прямого контакта с печатными проводниками. К сожалению, такие приборы довольно дороги.
Рис. 1. Принципиальная электрическая схема
индикатора тока
Электрическая схема индикатора тока показана на рис. 1. Прибор фиксирует небольшое падение напряжения вдоль печатного проводника (обычно несколько сот микровольт) и представляет собой инвертирующий операционный усилитель. Чтобы обеспечить широкий диапазон входных напряжений (от нескольких микровольт до сотен милливольт), операционный усилитель работает в режиме с логарифмической характеристикой, т. е. его коэффициент усиления по напряжению значительно уменьшается с увеличением уровня входного сигнала.
Тумблером S1 выбирается сопряжение входа микросхемы DA1 по постоянному или переменному току, а потенциометром R6 обеспечивается дополнительная ручная регулировка усиления (чувствительности). Мостовой выпрямитель VD1—VD4 подаёт на измерительный прибор сигнал правильной полярности независимо от полярности входного сигнала. Диоды VD5 и VD6 служат ограничителями, а конденсатор C3 определяет постоянную времени.
Вход "половинного" питания для операционного усилителя формируется с помощью стабилитрона VD7 и резистора R4. Конденсаторы C2 и C4 служат для развязки, а светодиод HL1 сигнализирует о включенном питании.
Собрать индикатор тока несложно. Все его элементы, за исключением батарейного соединения, собственно измерительного прибора, гнезда пробника и органов управления, монтируются на печатной плате.
Плата укрепляется в корпусе с помощью изолирующих стоек. Измерительный прибор, органы управления и гнёзда пробника размещаются на лицевой панели, куда наносятся и все необходимые надписи. Соединения с лицевой панелью осуществляются короткими изолированными проводами в соответствии со схемой на рис. 1.
Прежде всего следует проверить правильность монтажа индикатора тока, обратив особое внимание на подключение батареи и измерительного прибора. Затем нужно подключить батарею и включить питание. Светодиод HL1 своим свечением сигнализирует о наличии питания. С помощью мультиметра на диапазоне 10 В убедитесь, что напряжение на VD7 составляет от 4,5 до 5 В. В противном случае просмотрите все соединения и монтажную схему.
Для правильной работы прибора необходимо обеспечить его надёжный контакт с печатным проводником. С этой целью купите или сделайте два зонда. К каждому зонду подсоедините провод, заканчивающийся штырьком диаметром 2 мм. Проверка зондов производится в соответствии со схемой, показанной на рис. 2. Батарея с напряжением 1,5 В обеспечивает падения напряжения в соответствующих контрольных точках, равные 100 мкВ, 1 и 100 мВ.
Установите максимальную чувствительность прибора (потенциометр R6 поверните по часовой стрелке до упора) и коснитесь зондами точек A и D. Стрелка измерительного прибора при этом должна отклониться на всю шкалу, т.е. показать примерно 1 мА. Затем коснитесь зондами точек B и D. Прибор покажет примерно 0,6 мА. Наконец, при касании зондами точек C и D прибор должен показать приблизительно 0,3 мА. Отметим, что индикатор тока нечувствителен к полярности и зонды маркировать не нужно.
Рис. 2. Схема для проверки индикатора тока
Убедившись в правильности функционирования индикатора тока, необходимо его как следует освоить. Для этого потребуется печатная плата (с поданным питанием), содержащая разнообразные ТТЛ-микросхемы, и её подробное описание.
Зондами индикатора тока нужно поочерёдно касаться печатных проводников (питания) и наблюдать за показаниями прибора. На плате со стандартными ТТЛ-микросхемами индикатор должен фиксировать заметное отклонение стрелки, когда расстояние между зондами составляет примерно 10 мм. Конечно, при увеличении расстояния между зондами, отклонение должно увеличиваться. После приобретения некоторого практического опыта вы сможете делать обоснованное предположение о значении тока, потребляемого каждой микросхемой в отдельности.
Индикатор тока используется также для обнаружения дефектов в разъёмах (касаются зондами разъёмного соединения с разных сторон и наблюдают за показаниями прибора), высокоомных соединений и недостаточной фильтрации. В последнем случае прибор требуется перевести в режим переменного тока и коснуться зондами шины питания и земли.
