Разработка конструкции прибора

 

 

Введение

 

Многие  из нас сталкивались с проблемой  в «опознании» «безымянных» активных компонентов, или компонентов в  маленьких SMD корпусах, на которых не видна маркировка. Специально для  решения этих задач было разработанно данное устройство. Оно позволяет определить параметры и расположение выводов всех видов активных компонентов (число выводов у которых не больше трёх), а также значения активных величин, таких как сопротивление или емкость.

В качестве процессора используется 8 разрядный Atmel микроконтроллер с RISC архитектурой, что обеспечивает высокое быстродействие измерений. Все данные о расположении выводов, параметрах и исправности компонентов выводятся на 16 строчный ЖК дисплей, что делает измерения ещё более удобными. Данное устройство максимально ускорит работу как студентам, так  опытным специалистам.

 

 

 

1. Анализ технических требований

Наименование устройства: Тестер полупроводниковых  приборов.

Назначение: Предназначен для определения  типа неизвестных полупроводниковых  устройств и их параметров, измерения ёмкостей и сопротивлений резисторов.

Комплектность: один блок.

Технические параметры:

-напряжение  питания U = 9В;

-ток  потребления 0.01…0.1А;

-габариты  устройства (86х46х24) мм ;

-масса  не более 0.094 кг.

Внешний вид должен отвечать современным требованиям к бытовой аппаратуре.

Характеристики внешних воздействий:

-температура  окружающей среды -40°С...+55°С;

-относительная  влажность 93% при температуре  25° С;

-атмосферное  давление 750 мм.рт. cm;

-вибрации  в диапазоне частот от 10Гц до 30Гц ударным ускорением 98g

Все элементы управления и индикации  должны быть вынесены на

 переднюю панель.

Среднее время наработки на отказ, не менее 72670 часов.

Тип производства - единичное.

 

 

2. Обзор существующих  схем и конструкций

Микроконтроллерный определитель выводов транзисторов

Рисунок 1. Схема микроконтроллерного определителя выводов транзисторов

 

Данный прибор потребляет от источника  питания напряжением 3...6 В ток  не более 0,2 мА в режиме ожидания и  не более 20 мА во время проверки. Напряжение, приложенное к проверяемому транзистору, не превышает напряжения питания прибора, а ток, текущий через него, — 5 мА. 
    Принцип действия определителя транзисторов основан на том, что на любом из выводов микроконтроллера, настроенном как выходной, может быть программно установлен высокий (близкий к напряжению питания) или низкий (близкий к нулевому) уровень напряжения. Вывод можно программно перевести и в высокоимпедансное состояние, в котором его выходные узлы фактически отключены от внешних цепей. Напряжение, поданное на такой вывод извне, микроконтроллер воспринимает как имеющее высокий (если оно больше приблизительно половины напряжения питания) или низкий (если оно меньше этого значения) уровень.

 

Для проверки каждый вывод проверяемого транзистора соединяют через резисторы разных номиналов с несколькими выводами микроконтроллера. Программа изменяет уровни напряжения на них, одновременно анализируя уровни напряжения непосредственно на выводах транзистора. 
Можно утверждать, что "жизненны" только два варианта. В первом случае транзистор оказывается включенным по схеме с общим эмиттером. Резистор R2 — его коллекторная нагрузка, а резистором R1 задан ток базы. При изменении уровня на том выводе микроконтроллера, к которому подключен левый (по схеме) вывод резистора R1, от низкого (UL) до высокого (Uh) и обратно, напряжение между коллектором и эмиттером транзистора изменяется в противоположной фазе.

 

К недостаткам данного аналога  можно отнести:

 

- Меньшую наглядность результата,

- Ограниченный диапазон определения  параметров,

- Применение нескольких ИС (что  не технологично),

- Отсутствие возможности определять  сопротивления, ёмкости.

 

 

3. Выбор и  анализ электрической схемы

Рисунок 2. Тестер полупроводниковых приборов

Типы  тестируемых элементов 
(имя элемента - индикация на дисплее): 
- NPN транзисторы - на дисплее "NPN" 
- PNP транзисторы - на дисплее "PNP" 
- N-канальные-обогащенные MOSFET - на дисплее "N-E-MOS" 
- P-канальные-обогащенные MOSFET - на дисплее "P-E-MOS" 
- N-канальные-обедненные MOSFET - на дисплее "N-D-MOS" 
- P-канальные-обедненные MOSFET - на дисплее "P-D-MOS" 
- N-канальные JFET - на дисплее "N-JFET" 
- P-канальные JFET - на дисплее "P-JFET" 
- Тиристоры - на дисплее "Tyrystor" 
- Симисторы - на дисплее "Triak" 
- Диоды - на дисплее "Diode" 
- Двухкатодные сборки диодов - на дисплее "Double diode CK" 
- Двуханодные сборки диодов - на дисплее "Double diode CA" 
- Два последовательно соединенных диода - на дисплее "2 diode series" 
- Диоды симметричные - на дисплее "Diode symmetric" 
- Резисторы - диапазон от 0,5 К до 500К [K] 
- Конденсаторы - диапазон от 0,2nF до 1000uF [nF, uF]

Описание  дополнительных параметров измерения: 
- H21e (коэффициент усиления по току) - диапазон до 10000 
- (1-2-3) - порядок подключенных выводов элемента 
- Наличие элементов защиты - диода - "Символ диода" 
- Прямое напряжение – Uf [mV] 
- Напряжение открытия  (для MOSFET) - Vt [mV] 
- Емкость затвора (для MOSFET) - C= [nF] 

В целом  прицип действия не отличается от аналогичной  схемы на PIC

(Раздел 2)

ЖК  индикатор подключен к микроконтроллеру по 4-битной шине. Программа для микроконтроллера написана на Си в среде AVR Studio с пользованием Си-компилятора CodeVisionAVR, для программирования микроконтроллера необходимо иметь параллельный программатор.

 

Процесс измерения достаточно прост: подключите тестируемый элемент к разъему (1,2,3) и нажмите кнопку "Тест". Тестер покажет измеренные показания  и через 10 сек. перейдет в режим  ожидания, это сделано для экономии заряда батареи. Батарея используется напряжением 9V типа "Крона".

 

Прошивка fusebits микроконтроллера

 

Для ATMega8:

lfuse = 0xc1

hfuse = 0xd9

 

Для ATMega48:

lfuse = 0x42

hfuse = 0xdf

efuse = 0xff

 

Также требуется прошивка основной программы  и внутренней памяти EEPROM