1 апреля 2021

Устройство для распознавания и тестирования радиодеталей

Сергей Новиков

Введение

Практически во всех цифровых мультиметрах, начиная с самых древних серии D830, имеется в наличии функция проверки биполярных транзисторов с отдельным круглым разъёмом. Однако в том мультиметре, который я приобрел для себя (HoldPeak HP-41B), данный функционал отсутствовал. И такая покупка была осознанной, ибо к моменту приобретения мультиметра я уже знал про такой класс приборов, как тестеры транзисторов. Один из них в конечном итоге пополнил мою домашнюю лабораторию, и о нём сегодня пойдёт речь.

Но перед тем, как перейдём непосредственно к обзору прибора, хотелось бы сказать пару слов о том:

Что такое «тестер транзисторов»?

В учебной литературе про тестеры транзисторов говорится, что это приборы для проверки электрических свойств транзисторов и полупроводниковых диодов. Но в нашем случае проверкой и тестами только транзисторов и диодов дело не обходится. Впрочем, и измерять все параметры транзисторов наш гаджет не сможет, особенно те, которые касаются предельных токов, напряжений и частот.

Помимо измерения параметров радиодеталей и их характеристик, данный класс приборов автоматически распознаёт (не всё, конечно – зависит от конкретной модели и даже прошивки), что за электронные компоненты подключены к нему, их тип и разводку выводов (цоколёвку).

Поход к выбору модели

Сразу оговорюсь, что это сугубо мой личный подход со своими критериями по параметрам и характеристикам, что в итоге привело к покупке именно того прибора, который и будет обозреваться.

Мои требования к будущему тестеру транзисторов вылились всего в три пункта:

• Доступность по цене;
• Функциональность;
• Готовность к использованию из коробки.

Первый пункт сразу отрезал путь поиска в направлении профессиональных приборов, а последний заставил изучать ассортимент предложений на AliExpress, т.к. на рынке имеется множество подобных приборов, выполненных в виде готового конструктора (чаще – только в виде платы), для которого нужно ещё подобрать соответствующий корпус. Если вам не чужда работа с ножовкой или есть 3D принтер, то можете смело брать тестеры транзисторов в варианте «Только плата». На худой конец можно выбрать готовый корпус для таких плат.

Но так как я решил не заморачиваться с бескорпусными тестерами транзисторов, то мой список отбора сразу сократился до следующих моделей:

• BSIDE ESR02 PRO;
• Различные коробочные версии тестеров серии «М328» с монохромными и цветными дисплеями ;
• Тестеры серии TC1 (LCR-TC1);
• Тестеры серии T5 (LCR-T5);
• Тестеры серии T7 (LCR-T7 и T7-H).

Кратко рассмотрим возможности каждого из тестеров, а также их плюсы и минусы:

BSIDE ESR02 PRO

Данный прибор выделяется своим назначением – тестирование и измерение параметров мелких SMD деталей, для чего на его корпусе разработчики расположили несколько контактных площадок различной формы. В наличии также специальные контактные площадки для тестирования выводных деталей. Среди тестируемых деталей значатся диоды (в т.ч. составные), биполярные и полевые транзисторы, тиристоры симисторы, резисторы, конденсаторы и индуктивности. Кроме того, y некоторых продавцов указана возможность для данной модели автоматически определять стабилитроны с напряжением стабилизации не более 4,5 вольт.

Плюсы:

• Качественный корпус, на задней панели которого присутствует таблица допустимых значений ESR (Equivalent Series Resistance – эквивалентное последовательное сопротивление) конденсаторов в зависимости от их ёмкости и напряжения;
• Возможность питания от внешнего 12-вольтового адаптера в дополнение к автономной работе от батареи напряжением 9 вольт (типа «Крона»);
• Наличие места для размещения (не тестирования) мелких деталей;
• Площадка для разрядки конденсаторов;
• Информативная разметка контактных площадок;
• SMD щупы в комплекте;
• Подсветка дисплея.

Минусы:

• Малое разрешение экрана, которое накладывает ограничение на количественное и качественное отображение информации.

Стоимость на момент написания обзора (минимальное предложение со всеми скидками от продавца без учета купонов): 21,2$.

Тестеры серии «М328»

Данная серия тестеров транзисторов по функциональности практически ничем не отличается от предыдущей, за исключением того факта, что дисплей имеет большее разрешение, а информация может выводиться в цвете (для моделей с цветным дисплеем). В отличие от функционала, качество сборки у M328 сильно «гуляет» от модели к модели, и есть большой шанс приобрести неработоспособный прибор.

Плюсы:

• Большой информативный дисплей разрешением 128х160 пикселей (модели с монохромным дисплеем, как правило, с меньшим разрешением);
• Большое количество прошивок, которые подходят от одноименных бескорпусных моделей (например, серия FISH8840) и расширяют функционал прибора.

Минусы:

• Некоторые экземпляры «болеют» повышенным энергопотреблением;
• ZIF разъём плохо держится в разъёме самого тестера;
• Есть большой шанс приобрести прибор с низкокачественной сборкой.

Стоимость на момент написания обзора (без учета купонов): 13,9$.

Тестеры серии TC1, T5, T6 и T7

Данные тестеры внутрисхемно, внешне и функционально мало чем отличаются друг от друга, в том числе и по части интерфейса. Основное отличие между ними заключается в том, что модели TC1 и T7 оснащаются цветным дисплеем разрешением 128х160 пикселей (T7-H – 128х128), а T5 и T6 – монохромным разрешением 128х64 пикселей.

При этом модель T7 отличается от TC1, согласно документации от продавца, лишь небольшим приростом скорости в работе, а также тем, что у TC1 дисплей чуть-чуть больше. В свою очередь модель, T7-H выделяется значительно большим приростом производительности при снижении разрешения дисплея и напряжения для тестирования стабилитронов (20 вольт вместо 30 вольт у остальных моделей серии).

Модели T5 и T6 с монохромными дисплеями имеют тот же функционал, что и серия T7, за одним исключением: модель T5 не имеет отдельной площадки контактов для тестирования стабилитронов с напряжением стабилизации свыше 4,5 вольт. Тем не менее, исправные стабилитроны с напряжением стабилизации до 4,5 вольт определяются T5 автоматически (как и все модели серии).

В дополнение к стандартному набору проверки и тестирования диодов, стабилитронов, транзисторов (биполярных и полевых), тиристоров с симисторами, резисторов, конденсаторов и индуктивностей, в рассматриваемой линейке тестеров имеется возможность получения формы сигнала и его цифрового кода с ИК-пультов дистанционного управления, совместимых со стандартом Hitachi. Кроме того, все модели серии оснащены встроенным аккумулятором, который может заряжаться от любого зарядного устройства с microUSB-разъёмом.

Стоимость мультиметров с учетом стоимости доставки на момент написания обзора (без учета купонов):

• TC1: 13,88$
• T5: 25,8$
• T6: 31,96$
• T7: 13,82$
• T7-H: 16,13$

Плюсы:

• Высокая скорость работы;
• Более продуманный пользовательский интерфейс, который в полной мере задействует возможности цветного дисплея;
• Возможность проверять стабилитроны с повышенным напряжением стабилизации;
• Тестирование ИК-пультов (сомнительно);
• Компактные размеры;
• Питание от встроенного аккумулятора.

Минусы:

• Пока нет возможности задействовать в сторонних прошивках функционал по проверке стабилитронов с повышенным напряжением стабилизации (>4,5 В) и возможности ИК-датчика;
• После «заливки» в прибор сторонней прошивки нет возможности сделать откат на родную прошивку (кроме модели TC1).

Мой выбор

Из приведенных тестеров транзисторов практически сразу отпали модели LCR-T5 и LCR-T6 из-за своей высокой цены и небольшого предложения. Далее аналогичная участь ждала всю 328-ю серию из-за наличия больших проблем с качеством продукции. Модель BSIDE ESR02 PRO также уступила оставшимся моделям серии T7 и TC1 – в первую очередь из-за своей относительно высокой цены при чуть меньших функциональных возможностях, даже несмотря на более качественное исполнение. К тому же T7 и TC1 питались от аккумуляторов и имели цветные дисплеи большего разрешения.

Из оставшейся тройки приборов первой выбыла модель T7-H: при мало что значащей и не видимой на глаз повышенной скорости работы, она имела дисплей меньшего разрешения, а также обладала более узким диапазоном измеряемых стабилитронов (до 20 вольт вместо 30).

Если бы я делал покупки сегодня, а не месяц назад, то в итоге в обзоре, возможно, оказалась бы совсем иная модель тестера транзисторов. На момент покупки она стоила почти на 5$ дешевле остальных рассматриваемых моделей, и поэтому мой выбор пал на модель LCR-T7. Однако сейчас она стоит почти так же, как и TC1, которая имеет возможность отката на оригинальную прошивку. Но я не собирался проводить эксперименты по перепрошивке приборов, и поэтому мой выбор был в пользу более дешевой модели, как это ни банально.

Так что дальше нас ждёт небольшой:

Обзор тестера транзисторов LCR-T7

К моменту написания обзора по тестеру транзисторов как раз вовремя приехала из Китая паяльная станция на жалах типа T12, с помощью которой по-быстрому отпаял со сгоревшего блока питания от компьютера несколько радиодеталей, которые участвовали в испытаниях тестера:

Внешний вид

Прибор приехал в запаянном антистатическом пакете:

Внутри этого пакета лежали сам прибор, три щупа-зажима типа «крючок» с разъёмом DuPont, а также ещё один пакет с прочими аксессуарами:

Во втором антистатическом пакете лежали короткий microUSB-кабель для зарядки встроенного аккумулятора, трехконтактная перемычка для проведения самотестирования прибора, маленький электролитический конденсатор на 25 вольт и ёмкостью 10 микрофарад, а также красный светодиод для возможности перейти к проверке тестера прямо из коробки:

На передней панели прибора находятся дисплей, на котором отображается вся информация о тестируемых деталях, всего одна кнопка, с помощью которой производится всё управление, ZIF-разъём, в который вставляются проверяемые детали или щупы в случае, если детали слишком крупные или очень мелкие. А между кнопкой и разъёмом находится небольшое круглое окошко для ИК-фотодиода, с помощью которого LCR-T7 определяет форму сигнала с пультов дистанционного управления и их цифровые коды.

Сам ZIF-разъём имеет несколько дублирующих контактных площадок, пронумерованных 1-2-3, а также отдельный блок контактов в нижнем левом углу для тестирования стабилитронов с повышенным напряжением стабилизации (>4,5 В) и обозначением КАА (катод-анод-анод). Следует учитывать, что в этом блоке «распиновка» стабилитронов не определяется автоматически и их нужно подключать так, как указано в обозначении контактов.

Снизу корпуса прибора находится microUSB-разъём, через который подзаряжается прибор, и светодиодный индикатор состояния зарядки (красный – идёт процесс разрядки, а зелёный сигнализирует об окончании этого процесса):

Первое включение

Короткое нажатие на единственную кнопку прибора запустит процесс определения и тестирования вставленной в него радиодетали:

На экране выводятся сообщение о том, что проводится процесс тестирования, информация о напряжении встроенного аккумулятора и подсказка с распиновкой ZIF-разъёма. По окончании тестирования, если в прибор не была вставлена радиодеталь или же она оказалась неисправной, а также если она не поддерживается для распознавания, получим такое сообщение:

Через 20 секунд или меньше, в зависимости от заводской настройки прибора, он выключится автоматически. Его можно также выключить вручную – длительным нажатием кнопки. Короткое нажатие на кнопку запустит повторный тест.

Перед началом тестирования радиодеталей тестер транзисторов рекомендуется откалибровать. Делается это очень просто: для этого необходимо вставить в выключенный тестер тройную перемычку из комплекта поставки, замкнув все три контакта 1-2-3 (в любом месте), а затем нажать на кнопку «Start». После этого запустится самодиагностика прибора:

Через некоторое время прибор попросит избавиться от перемычки и продолжит процесс самотестирования, который завершится выводом информации о версии микропрограммного обеспечения прибора:

После этого уже можно приступить непосредственно к:

Проверка радиодеталей

Для проверки радиодеталей их выводы необходимо подключить к прибору, вставив их непосредственно в ZIF-разъём или с помощью щупов-зажимов из комплекта. Выводы нужно подключать так, чтобы они попали в контактные площадки под разными номерами, т.е. трехвыводные детали обязательно должны быть на контактных площадках под номерами 1-2-3, тогда как двухвыводные – в любых двух из трёх.

Обычный резистор на 51 Ом с 5-процентным допустимым отклонением от номинала:

Прибор правильно определил, что вставленная деталь – это резистор с сопротивлением 50 Ом (отклонение 2%, что в пределах нормы), который был подключен к контактным площадкам прибора под номерами 1 и 2.

Трехвыводные переменные резисторы тоже можно проверить:

Определение обычных конденсаторов и их ёмкости:

При тесте электролитических конденсаторов, помимо их ёмкости, определяется эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) и нестандартный параметр Vloss (падение напряжения, выраженное в процентах):

Хотелось бы немного пояснить по поводу эквивалентного последовательного сопротивления, вернее, наличия великого множества таблиц допустимых значений ESR для электролитических конденсаторов, которые присутствуют на просторах Всемирной паутины. Дело в том, что производители в спецификациях на каждый тип конденсаторов указывают свои допустимые величины этого параметра. Поэтому одно и то же значение ESR для конденсаторов одинаковой ёмкости и напряжения, но различного типа (напр., алюминиевого и танталового), будет указывать на то, что танталовый конденсатор более низкого качества, (вероятность того, что алюминиевый конденсатор получился сравнимым по качеству с танталовым, очень низкая).

Отсюда вывод – ищите правильные таблицы для своих конденсаторов, чтобы не отправить на свалку исправную деталь.

А вот что касается отображаемого параметра Vloss, то тут, как правило, имеется в виду падение напряжения во время измерения ёмкости конденсатора, выраженное в процентах. И чем оно ниже, тем лучше.

Вот, например, другой электролитический конденсатор с очень маленьким значением ECR, но с Vloss вдвое большим, чем у предыдущего экземпляра:

Обычный диод:

Тестер автоматически определяет, что это диод, к каким контактам подключены анод и катод, а также выводит его параметры: напряжение падения (Uf=703 мВ), ёмкость p-n перехода (C=4 пФ) и ток утечки (Ir=31 нА).

При тестировании диодов Шоттки прибор не показывает ёмкость (у таких диодов нет привычного p-n перехода):

Прибор отлично справляется с определением сдвоенных диодов, показывая для каждого из диодов напряжение падения:

Микросхема стабилизатора напряжения TL431 также определяется как сдвоенный диод:

Обычные биполярные транзисторы:

Тут мы видим:

• Тип транзистора (BJT – Bipolar Junction Transistor, т.е. биполярный транзистор);
• Проводимость (PNP или NPN);
• К каким контактам подключены база (B), коллектор (C) и эмиттер (E);
• Коэффициент усиления по току в схеме с общим эмиттером (hFE);
• Напряжение перехода база-эмиттер (Ube);
• Ток коллектора, при котором производилось измерение (Ic).

Полевой транзистор:

Тут отображаются:

• Тип транзистора (MOS, он же MOSFET – Metal–Oxide–Semiconductor Field-Effect Transistor, металл-оксидный-полупроводниковый транзистор с полевым эффектом);
• Тип MOSFET транзистора (N-E: МОП транзистор с индуцированным N-каналом);
• К каким контактам подключены исток (Source), сток (Drain) и затвор (Gate);
• Vt – напряжение открывания перехода;
• Cg – ёмкость затвора;
• Rds – прямое сопротивление открытого канала d (сток) – s (исток);
• Uf – напряжение падения на защитном (паразитном) диоде и схема его включения.

Мощные симисторы и тиристоры прибор определяет как резисторы:

Хотя такое поведение может быть и с неисправными полупроводниками.

С маломощными симисторами ситуация с их определением вполне нормальная:

Стабилитронов в моей коллекции не оказалось, поэтому для проверки выделенной контактной площадки для стабилитронов, в которой они проверяются, я использовал обычные диоды, которые также могут выступать в этой роли (если ток небольшой):

Исправные дроссели показывают индуктивность и сопротивление:

Несправный дроссель, который имеет большее количество витков и больший диаметр сердечника, показывает на приборе мизерное значение индуктивности и малое сопротивление, что указывает на наличие межвиткового замыкания в нём:

Справляется прибор и с определением обычных батареек, но долго (как с конденсаторами):

И напоследок – неоднозначная функция проверки формы сигнала с пультов дистанционного управления и получения цифрового кода:

Здесь красный кружок в верхнем правом углу говорит о том, что прибор получает сигнал по ИК-каналу. Ниже – форма сигнала и его цифровой код для значения UserCode (он же код производителя – для одного пульта ДУ не меняется), а чуть ниже – аналогичные данные для DataCode, управляющего кода с клавиш пульта управления. Единственное место, где это может пригодиться – универсальные пульты управления, которые программируются по коду производителя с неизвестной маркой.

Вывод

Хороший прибор в качестве дополнения к мультиметру, который, однако, не заменяет его. Может сильно выручить в ситуациях, когда у детали стёрта маркировка и ты не знаешь не то что распиновку, а даже вид радиодетали. С ним легко подобрать детали с близкими характеристиками, особенно если деталей очень много. Но стоит учитывать, что полагаться на точность показаний таких приборов не стоит.

Какой из приборов себе брать – каждый решает сам исходя из своих требований. Тем более что такой прибор можно собрать и самому.

Ссылки по теме

• Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 1. Муки выбора мультиметра
• Лаборатория радиолюбителя с нуля. Часть 2. Обзор таинственного мультиметра
• Мелочи жизни радиолюбителя