Проблема тестирования свежепроложенной локальной сети актуальна всегда. Когда-то мне в руки попала железка под названием «Rapport II», которая, вообще говоря, тестер для систем CCTV, но витую пару прозванивать умеет тоже. Железка та давно уже умерла, а вот впечатление осталось: при тестировании витой пары она показывала не просто переполюсовку и распарку, но точную схему обжима! Например, для кроссовера это выглядело 1 → 3, 2 → 6, 3 → 1, и так далее. Но заплатить порядка 800 нерусских рублей за устройство, в котором я реально буду использовать всего одну функцию? Увольте! Как же это работает, может, проще сделать самому? Гугл в руки, и… сплошное разочарование. Вывод поиска состоит на 80% из мигалок светодиодами на сдвиговом регистре / AVR / PIC / свой вариант, и на 20% из глубокомысленных обсуждений форумных гуру на темы «купите %название_крутой_железки_за_100499.99_вечнозеленых% и не парьтесь». Посему, хочу предложить хабрасообществу свое решение данной проблемы в стиле DIY. Кого заинтересовало — прошу под кат (осторожно, некоторое количество фото!).
Подсветка мультиметра
Функция которой не хватает мультиметру в плохо освещенных местах — подсветка дисплея. Решить эту проблему не сложно, достаточно применить:
- 2 светодиода последовательно припаянных друг к другу
- отражатель — обыкновенная золотинка от жвачки
- микровыключатель любого типа
Проделываете в корпусе сбоку отверстие для выключателя. Приклеиваете отражатель под дисплеем индикации и припаиваете два проводка к контактам кроны.
От них подается питание на выключатель и далее на светодиоды. Конструкция готова.
В конечном результате самодельная доработка подсветки мультиметра будет выглядеть вот так:
Батарейка с подсветкой будет расходоваться значительно быстрее, поэтому не забывайте отключать выключатель когда естественного освещения будет вполне достаточно.
Фонарик
Самой простой способ проверки любого типа батареек – вставить их в заведомо исправный прибор. Чаще всего фонарик.
У него хороший ток потребления и в случае неисправности элемента питания, все сразу станет ясно-понятно.
По силе свечения лампочки или светодиода определяется ПРИМЕРНАЯ степень заряда или разряда. Для точных измерений без мультиметра не обойтись.
Приставка ВЧ детектор к мультиметру
Простейшая схема приставки к цифровому мультиметру для измерения переменного тока ВЧ. Подходит для замера мощности усилителя звука или радиопередатчика. Мультиметр нужно дополнить несложной выносной измерительной головкой, содержащей высокочастотный детектор на германиевых диодах. Эта схема выпрямляет и фильтрует переменное напряжение сигнала, превращая его в легко измеряемую постоянку.
Входная емкость ВЧ-головки менее 3 пФ, что позволяет её подключать прямо к контуру каскада. Можно использовать высокочастотные советские диоды Д9, ГД507 или Д18. ВЧ-головка собрана в экранированном корпусе, на котором расположены клеммы для подключения щупа или проводников к измеряемой схеме. Связь с тестером должна быть при помощи экранированного ТВ кабеля.
Приложение для смартфона
После того, как переходник спаян, скачиваем приложение на (активная ссылка на приложение) и устанавливаем. Запускаем приложение и подключаем переходник. Все должно работать. Если замкнуть щупы, то вы услышите звуковой сигнал, значит все нормально и можно пользоваться. Изначально показываются нули:
А когда вы замкнете щупы между собой появиться вот такое слово и телефон пищит.
Варианты колпачков под щупы
Сменные колпачки для щупов можно приобрести в любом радиомагазине Отдельные колпачки для наконечников контактов мультиметра можно приобрести в радиомагазине. Часто эти детали теряются, а хранение инструмента без них недопустимо, так как велик риск излома. Можно использовать варианты из подручных средств.
- Берем обычный колпачок от гелевой ручки, внутрь наливаем термоклей.
- Обязательно смазываем маслом или вазелином наконечник щупа.
- Вставляем щуп внутрь изделия и ждем пока клеевая основа застынет.
- Аккуратно вынимаем наконечник и вытираем смазку.
Далее делаем таким же образом второй колпачок.
Подключение мультиметра для измерения напряжения следует выполнять только при условии, что инструмент полностью работоспособен. В противном случае эксплуатация тестера считается небезопасной.
Конструктор для сборки популярного тестера транзисторов
Сегодня я попробую рассказать об одном из самых популярных самодельных измерительных приборов. Вернее не только о самом приборе, а о конструкторе для его сборки. Скажу сразу, его можно найти дешевле в уже собранном виде, но что заменит интерес от сборки прибора своими руками? В общем кому интересно, заходите Этот прибор не зря считается одним из самых популярных мультиизмерительных приборов. Заслужил он это за счет своей простоты в сборке, большой функциональности и довольно неплохих характеристик. Появился он довольно давно, придумал его немец Маркус Фрейек, но как то так получилось, что на одном из этапов он перестал развивать этот проект и дальше им занялся другой немец, Карл-Хайнц Куббелер. Так как деталей он содержит не очень много, то его сразу стали повторять и дорабатывать различные радиолюбители и энтузиасты своего дела. Я примерно с год назад выкладывал пару вариантов для повторения. Первый имел дополнение в виде автономного питания от литиевого аккумулятора и зарядное для него. Второй я дорабатывал чуть больше, основные отличия — немного доработана схема подключения энкодера, переделано управление повышающим преобразователем для проверки стабилитронов, произведена программная доработка, в результате которой при проверке стабилитронов не надо держать кнопку нажатой, ну и на эту плату также перенесены преобразователь для аккумулятора и зарядное. На момент публикации второй вариант был почти максимальным, не хватало только разве что графического индикатора.
Ремонт и эксплуатация
Ремонт собранной собственными руками паяльной станции сводится к замене неисправных элементов. Наиболее часто выходит из строя сенсор на паяльнике. Эксплуатация в правильно выбранном диапазоне рабочих температур продляет срок работы жала и качество спаечных работ.
Паяльные установки, собранные собственноручно, работают не хуже заводских моделей. Минимум затрат, немного труда, и установка прослужит долго. Правильно выбранные элементы схемы упрощают сборку и запуск станции.
Подгонка и монтаж
Чтобы сделать тестер точным, нужно подогнать номиналы резисторов. Эта часть работы самая кропотливая. Подготовим плату для монтажа. Для этого надо расчертить ее на квадратики размером сантиметр на сантиметр или немного меньше.
Затем, сапожным ножом или чем-нибудь подобным по линиям прорезается медное покрытие до основы из стеклотекстолита. Получились изолированные контактные площадки. Отметили, где будут расположены элементы, получилось подобие монтажной схемы прямо на плате. В дальнейшем, к ним будут припаяны элементы тестера.
Чтобы самодельный тестер выдавал правильные показания с заданной погрешностью, все его компоненты должны иметь характеристики по точности такие же, как минимум, и даже выше.
Внутреннее сопротивление катушки в магнитоэлектрическом механизме микроамперметра будем считать равным заявленным в паспорте 3000 Ом. Количество витков в катушке, диаметр провода, электропроводность металла, из которого сделана проволока известны. Значит, данным завода-изготовителя верить можно.
А вот напряжения батареек на 1,5 В могут немного отличаться от заявленных производителем, а знание точного значения напряжения потом потребуются для измерения тестером сопротивления резисторов, кабелей и других нагрузок.
Тестер для проверки в корпусе, со звуком
У меня есть есть тестер, не самый крутой, но со своими обязанностями он справляется. Но практика показывает, что в 80 процентов использования этого тестера, это проверка проводов, катушек, обмоток, диодов и транзисторов. Еще 10 процентов это определение сопротивления резисторов, и 10 процентов – это проверка различного напряжения. И что бы не гонять основной тестер для прозвонки можно воспользоваться простым тестером, который для этого и предназначен.
Если у вас такая же ситуация, то вы можете повторить схему, так как она очень простая. Это тестер для прозвонки на обрыв. Им легко можно проверить на обрыв провода, обмотки трансформаторов, пробои транзисторов и диодов и все остальное, где нужна простая проверка или прозвонка.
Замена кроны в мультиметре на литий ионный аккумулятор от телефона
В последние годы стала очень популярной переделка мультиметра по замене питания с оригинальной кроны на литий ионную батарейку от сотовых телефонов и смартфонов. Для этих целей помимо самого аккумулятора понадобится зарядно-разрядные платы. Покупаются они на Алиэкспрессе или других интернет магазинах.
Плата защиты от переразряда у подобных элементов питания изначально встроена в батарейку в верхней ее части. Нужна она чтобы аккумулятор не разрядился свыше номинально допустимых норм (примерно 3 Вольт и ниже).
Зарядная же плата не дает перезарядить аккумулятор свыше 4,2 Вольт (ссылка на aliexpress).
Кроме этого понадобится плата повышающая напряжение от 4В до необходимых 9В (ссылка на aliexpress).
Сама батарейка компактно помещается на задней крышке и нисколько не мешает ее закрытию.
Предварительно на повышающем модуле необходимо выставить выходное напряжение в 9 Вольт. Подключаете его проводками к еще не переделанному мультиметру и отверткой выкручиваете требуемое значение.
В корпусе под зарядный разъем микро или мини usb придется проделать отверстие.
Сам повышающий модуль располагается в месте где должна стоять крона.
Обязательно позаботьтесь о том, чтобы проводки от модуля до батарейки были необходимой длины. В будущем это позволит без проблем снимать крышку, и располовинив корпус, заниматься при необходимости внутренней ревизией мультиметра.
После размещения внутри всех деталей остается запаять проводки согласно схемы и залить все термоклеем, чтобы ничего не шевелилось при перемещении прибора.
Термоклеем желательно залить не только корпус, но и контакты с проводами, чтобы продлить их срок службы.
Существенным недостатком такого мультиметра на литий ионном аккумуляторе является его работа, а вернее не работа при отрицательных температурах.
Стоит вашему мультиметру полежать в багажнике машины или в сумке зимой в течение длительного времени, и вы сразу же вспомните о батарейке кроне.
И задумаетесь, а была ли полезна такая переделка? Решать в конечном итоге конечно же вам, исходя из условий эксплуатации прибора.
Программная часть
Для написания программы я использовал среду AVR Studio 4, язык C. Ниже я опишу алгоритм работы, а вот код не покажу, и тому есть причины. Во-первых, он несколько ужасен (картинка с лошадью, блюющей радугой). Во-вторых, раз уж это DIY, то реализацию ниже описанных алгоритмов не грех и самому написать — а то что же это за DIY такое? Ну а в-третьих, если писать не хочется, то в приложениях откомпилированный .hex присутствует.
Описывать стандартные процедуры типа работы с АЦП, реализации обмена с HD44780-совместимым дисплеем и тому подобные очевидные вещи смысла не вижу. Все давно сказано до меня.
Работа тестера делится на несколько этапов, которые повторяются циклически.
Этап 1. Начальные проверки
- проверим, не подключено ли к линии какое-либо активное оборудование. Все управляющие линии (порт C, напомню) переводим в Hi-Z состояние, измеряем напряжение на всех линиях. Они должны быть околонулевыми. В противном случае мы понимаем, что с другой стороны провода подключено что угодно, но не наша ответная часть, и дальше продолжать смысла не имеет. Зато имеет смысл сообщить пользователю, что «на линии есть напряжение!».
- проверим уровень сигнала на PB2. Если там 0, то батарея разряжена. Сообщим о неполадке пользователю, если все ОК — идем далее.
Этап 2. Проверка целостности линий и наличия коротких замыканий
Для каждой из 8 линий проделываем следующее. Подаем на нее +5В с порта C, сохраняя все остальные линии порта в высокоимпедансном состоянии, и измеряем напряжение на остальных линиях. Если на всех линиях околонулевые значения — исследуемая линия оборвана. Если же на какой-то из линий тоже появилось +5В — это КЗ. В норме мы увидим некие промежуточные значения.
Этап 3. Выяснение схемы кроссировки
Вот и подобрались к самому интересному. Отсеяв все заведомо неисправные линии (перебитые и закороченные провода), приступим к измерению сопротивлений оставшихся линий (пусть их количество N, 0 <= N <= 8). Введем обозначения: Rxy — сопротивление между линиями x и y. Rx — номинал сопротивления, подключенного к линии x. Ясно, что Rxy = Rx + Ry
Замеряя сопротивления между линиями, мы получаем систему линейных уравнений. Сравнив полученные значения R1… RN с эталонными, мы выясним схему кроссировки.
Сопротивление вычислить несложно. Подадим на линию X высокий уровень, на линию Y — низкий, а прочие линии порта C оставим в Hi-Z. В цепи (см. рис. 3) падение напряжения на известном нам сопротивлении, образованном параллельным включением R1.Y и R2.Y по схеме составляет U1, а на неизвестном Rxy падает (U2 — U1). Значит, Rxy = (R1 || R2) * (U2 — U1) / U1. Рис. 3. Принцип измерения сопротивления
Если N < 3 — мы бессильны. Мы можем произвести всего одно измерение сопротивления между ними, в то время, как имеем 2 неизвестных — сопротивление, подключенное к каждой из них. Система, в которой число уравнений меньше числа неизвестных, имеет бесконечное множество решений. Придется показать пользователю знаки вопроса на этих линиях — они вроде бы исправны, но выяснить схему кроссировки возможным не представляется.
При N = 3 у нас есть лишь один возможный вариант. Измерив все доступные сопротивления R12, R13, R23, мы получим систему: R1 + R2 = R12 R1 + R3 = R13 R2 + R3 = R23 Легко показать, что: R1 = 1/2 * (R12+ R13 — R23) R2 = R12 — R1 R3 = R13 — R1.
При бо
льших значениях N мы можем составлять систему уравнений множеством способов, проводя замеры различных сопротивлений Rxy. На первый взгляд, разницы, как выбирать, какие сопротивления измерить, нет. Однако, дьявол обитает в мелочах. На примере N = 8 поясню, что я имею в виду. В первой реализации алгоритма я делал измерения так: R1 + R2 = R12 R1 + R3 = R13 … R1 + R8 = R18 R2 + R3 = R23 Сложив два первых уравнения и вычтя последнее, получим то же самое 2R1 = R12 + R13 — R23, а все остальные сопротивления найдем из уравнений 1 — 7, где R1 уже известно.
Проблема кроется в том, что при некоторых видах кроссировки значение R1 оказывалось велико (15 кОм и выше), а погрешность измерения сопротивления с его увеличением возрастает. В итоге, получалось так, что малые относительно R1 сопротивления номиналом 1-2 кОм измерялись с погрешностью в 70-80%! Очевидно, что для обеспечения хорошей точности нам стоит составить систему так, чтобы на месте R1 оказалась другая неизвестная, минимальная из всех. Для этого нам придется выполнить все возможные измерения (хорошо, что их не так много, в худшем случае 28). Фактически, мы получили матрицу 8 х 8, симметричную относительно главной диагонали (ясно, что Rxy = Ryx). Выберем из всех результатов минимальный, пусть это Rij = Ri + Rj. В строке i найдем Rik, такое, что Rik > Rij, но меньше прочих элементов строки. Получим: Ri + Rj = Rij Ri + Rk = Rik Rj + Rk = Rjk Решаем и находим среди Ri, Rj, Rk наименьшее (предположим, им оказалось Ri). оставшиеся неизвестные Rx находим из Rx = Rix — Ri.
Этап 4. Определение точки обрыва, если таковая имеется
Умные и дорогие железки измеряют расстояние до точки обрыва с помощью TDR. Сложно, дорого, круто. У нас возможности куда скромнее, да и не так уж часто требуется знание положения обрыва до сантиметров — обычно понимания в стиле «прямо возле меня», «на том конце», «посередине, где недавно стенку долбили» более чем достаточно. Так что — измерение емкости кабеля.
Переводим все линии порта C, кроме той, которая подключена в той жиле, где есть обрыв, в Hi-Z. Подаем на жилу +5В, заряжая ее. Измерим напряжение на ней, это будет наше начальное U0. Переводим все линии в Hi-Z. Начинается разряд кабеля через резистор R2.X сопротивлением 1 МОм. Выждав 1 мс, измеряем напряжение на этой линии U.
Нельзя забывать, что цепи на плате, разъем и т.д. тоже имеют свою емкость, так что устройство нужно откалибровать на паре кусков кабеля разной длины. У меня получилось при нулевой длине 1710 пФ, и емкость кабеля 35 пФ / м. Практика использования показала, что даже если и врет оно, то не сильно, процентов на 10. Ситуация вида «где ж недожали контакт, в шкафу на патч-панели или в розетке?» решается мгновенно.
Виды щупов
Универсальные щупы Щупы, как и проводники, являются одной из главных частей измерительного прибора. С их помощью удается точно определить контакт, проанализировать наличие напряжения и утечку. Они всегда входят в комплект. Различают несколько видов конструкций.
Универсальные
В этих приспособлениях предусмотрены ПВХ проводники, которые в жару имеют свойство трескаться. Сами наконечники выполнены из нержавеющей стали. В комплекте к ним идет набор дополнительных насадок. Опытные электрики считают, что эти детали ненадежные, так как быстро теряют контакт с проводником.
Фирменные
Щупы имеют провода с улучшенным свойством гибкости. Наконечники имеют отличную герметизацию, ручки прорезинены, поэтому с ними удобно работать. На таких деталях предусмотрены специальные колпачки, которые создают защиту от пыли и влаги.
Для SMD-монтажа
Щуп-пинцет для проверки SMD компонентов Устройства удобно подключать. Они используются для периодических замеров во время монтажа типа SMD. Наконечники имеют форму иглы, снабжены защитными колпачками. С помощью щупов удается проколоть изоляцию кабеля, а также очистить паяльную маску на платах и других поверхностях.
«Крокодилы»
Также считаются удобными для электромонтажных работ. Они намного эффективнее острых электродов, способны во время эксплуатации предотвратить короткое замыкание. Размеры таких щупов обычно варьируются. Детали обязательно находятся в диэлектрической оболочке.
Назначение и виды проводов для мультиметра
Недорогие мультиметры комплектуются соответствующими щупами Проводники, которые ведут к щупам, играют большую роль в правильном тестировании любых электроприборов. Однако при нарушении контакта устройство не способно с точностью выполнить замер имеющегося напряжения и определить работоспособность конкретного прибора.
Обычно эта деталь идет в комплекте с мультиметром, однако лучше иметь запас проводников на случай залома основных. Большинство из них имеют ПВХ изоляцию, которая начинает трескаться при длительном использовании. Зачастую эти детали универсальные, поэтому подходят к большинству моделей измерителей.
Проводники могут быть жесткими (в резиновой оболочке) и эластичными (в силиконе). Последний вариант считается наиболее практичным, так как легко поддается скручиванию и любому другому виду деформации. Такие детали считаются надежными и легко применяются даже во время работы в любых условиях.
Проводники в жесткой изоляции больше подходят для выполнения прозвона напряжения в местах, где мало свободного пространства. Прорезиненные детали считаются безопасными, так как не пропускают электричество. Подходят на тот случай, если в проверяемом электроприборе образовался пробой на корпус.
Даже если мультиметр оснащен новыми проводами и щупами, необходимо учитывать правила техники безопасности — надевать резиновые перчатки во время работы.
Измерительные приборы
Для проверки работоспособности аккумулятора используют несколько приборов и выполняют ряд нехитрых манипуляций:
- Мультиметр — доступный и удобный прибор, позволяющий с приемлемой точностью определить состояние АКБ.
- Нагрузочная вилка — устройство, позволяющее имитировать стартовую нагрузку на аккумулятор при запуске двигателя и одновременно производить замер просадки вольтажа на клеммах батареи.
- Ареометр служит для проверки плотности электролита в банках батареи.
- Специализированное окошко на корпусе АКБ — цветовой индикатор состояния зарядки необслуживаемых и малообслуживаемых аккумуляторов. Зелёный цвет обозначает 100% заряд, белый — малый уровень электролита, а чёрный говорит о необходимости зарядки.
Определение точного напряжения батарейки
Для того чтобы самому выяснить действительное напряжение батарейки потребуется хотя бы один точный резистор номиналом 2 или 2,2 кОм с погрешностью 0,5%. Этот номинал резистора выбран из-за того, что при последовательном подключении с ним микроамперметра, общее сопротивление цепи составит 5000 Ом. Следовательно, проходящий через тестер ток будет около 300 мкА, и стрелка отклонится на полную шкалу.
I=U/R=1,5/(3000+2000)=0,0003 А.
Если тестер покажет, к примеру, 290 мкА, значит, напряжение батареи равно
U=I*R=0,00029(3000+2000)=1,45 В.
Теперь зная точное напряжение на батарейках, имея одно точное сопротивление и микроамперметр можно подобрать необходимые номиналы сопротивления шунтов и добавочных резисторов.
Аппаратная часть
Принцип работы: ответная часть представляет из себя набор сопротивлений различных номиналов. Измерим их. Зная их номиналы и распайку ответной части, мы можем точно выяснить, как кроссирован кабель. Ниже представлена схема устройства (все иллюстрации кликабельны). Конкретные номиналы сопротивлений выбраны скорее с учетом наличия в магазине, чем осознанно, хотя получился кусочек ряда Фибоначчи.
Рис. 1. Схема тестера
Рис. 2. Схема ответной части
Сердцем схемы является микроконтроллер ATMega16. Почему именно он? Спор «AVR vs PIC» есть типичный холивар, поэтому скажу просто: моим произволом пусть будет AVR. А из всей их линейки Mega16 самый дешевый кристалл, имеющий на борту АЦП на 8 каналов. Усложнять схему коммутаторами аналоговых сигналов мне откровенно не хотелось. Немаловажный плюс: эту модель можно купить даже в моем замкадье, где на весь город один магазин электронных комплектующих с ценами по 150-500% от Москвы.
Порт A микроконтроллера — это входы АЦП, на порту B у нас ISP и пара служебных функций, порт C используем для формирования тестовых сигналов, ну а порт D — для общения с пользователем посредством HD44780-совместимого дисплея.
Питаем схему от батарейки типа «Крона», через стабилизатор LP2950, DA1 по схеме. Почему не ШИМ, а обычный линейный стабилизатор, пусть и low-dropout? Ток потребления невелик, на одной батарейке я провел все тестирование и отладку схемы, запустил уже пару реальных объектов по полсотни портов — пока не разрядилась. А вот высокочастотные помехи, которые есть спутник любого ШИМа, могут снизить точность работы АЦП. Усложнять схему, опять же, не хочется. Почему именно LP2950? Он был в магазине.
Входные цепи защитим с помощью супрессоров VD1.1 — VD1.8, я взял 1,5КЕ6,8СА. От попадания в 220В они, конечно, не спасут, а вот 60В с какой-нибудь телефонной линии погасить вполне смогут.
Цепочка VD2 — R4 служит для обнаружения разряда батареи. На стабилитроне падает 5,1В, Таким образом, когда напряжение батареи упадет ниже 6В, на PB2 появится лог. 0. Тут по уму нужен бы триггер Шмитта, но не нашлось.
Информацию выводим с помощью HD44780-совместимого дисплея, мне попался WH-1604A-YYH-CT#. Схема подключения типовая и пояснений не требует. Стоит сказать только о номинале сопротивления R5, задающего яркость подсветки. Чем больше номинал, тем дольше будет жить батарейка — вся остальная схема потребляет менее 5 мА, основной потребитель именно подсветка дисплея. Но если переусердствовать, в темноте ничего не увидишь на экране. Я остановился на 100 Ом.
