Лед тестер своими руками схема
Автор: serg_svd
Опубликовано 11.05.2017
Создано при помощи КотоРед.
Предисловие.
Вы спросите: «Зачем нужен такой тестер?»
Периодически у радиолюбителя возникает небольшая проблемка при установке светодиода в ту или иную конструкцию. В основном она заключается в ответах на несколько простых вопросов:
— какой ток нужен для светодиода и как он будет светиться при выбранном токе (особенно в устройствах, где критична потребляемая мощность от источника питания);
— расчет гасящего резистора в цепи светодиода.
Несколько лет назад, увидев на aliexpress простейший тестер для светодиодов ценой в 2-3 USD, я захотел его приобрести.
Но после поиска информации о нем желание купить пропало. По сути это была коробочка с кучей разъемов, с питанием от 9 В батарейки. Питание светодиодов осуществлялось от этой батарейки через гасящие резисторы. Ерунда в общем…
Следующей мыслью было сделать самому простейший стабилизатор тока либо на LM317, либо на стабилизаторе 1117 и питать светодиод заданным током, а падение напряжения на нем измерять при помощи тестера. Но посчитав идею громоздкой и неудобной, я отказался от нее.
И вот недавно я случайно наткнулся на вот эту статью https://robotroom.com/LED-Tester-Pro-1.html.
Автор этой статьи пошел этим же путем. Причем он также вначале делал просто плату стабилизатора тока, а измерял ток и падение напряжения тестером. Но также, посчитав это неудобным, он применил микроконтроллер для измерения вместо тестера. Идея мне очень понравилась. Но, так как автор не выкладывал прошивку, пришлось писать ее самому. Заодно и изучил использование АЦП в микроконтроллере. По функционалу получившийся тестер на 99% аналогичен тестеру, приведенному в статье. Я добавил режим индикации короткого замыкания на измерительных площадках для подключения светодиода.
Тестер умеет:
— измерять и выводить на дисплей падение напряжения на светодиоде или p-n переход;
— измерять и выводить на дисплей протекающий через светодиод ток;
— рассчитывать сопротивление гасящего резистора в цепи светодиода при заданном напряжении источника питания (режим встроенного калькулятора);
— отображает приглашение на подключение светодиода;
— отображает короткое замыкание клемм.
В качестве микроконтроллера применил ATmega8A в корпусе TQFP . Он был в наличии. Вообще в устройстве постарался применить детали, которые можно наковырять с б/у материнских плат и прочего компьютерного (и не только) барахла. Дисплей 8х2 тоже был в наличии. Я использовал без подсветки, чтобы не тратить энергию батареи.
Долго думал с питанием. У автора применена 9 В батарея. Я их очень не люблю. И в первую очередь от ее цены, а во вторую – из-за ее емкости. После взвешивания всех «За» и «Против» пришел к выводу, что не стоит городить питание от лития. И тем более использовать элементы АА или ААА. Данный тестер действительно нужен нечасто и одной батарейки хватит на несколько лет в обычной радиолюбительской практике.
Напряжение с батареи через выключатель подается на стабилизатор тока, выполненный на микросхеме U2. Применен регулируемый стабилизатор, который выпаян с первой попавшейся б/у материнки. С нее же взяты все конденсаторы 100нФ типоразмера 0603, конденсатор 1 мкФ (1… 10 мкФ, что найдете) типоразмера 0805, резисторы 10 кОм типоразмера 0603.
Желательно применить в качестве резисторов R3, R4, R5 резисторы с 1% точностью.
Резистором R1 регулируется ток. Пределы регулировки составляют от 2 до 26 мА, что вполне достаточно для большинства светодиодов.
Стабилизатор U1 обеспечивает питанием микроконтроллер. Вместо указанного на схеме можно применить любой LDO стабилизатор с выходным напряжением 5 В.
Измерение протекающего через светодиод тока и падения напряжения на нем возложено на микроконтроллер ATmega8A. Вся информация отображается на вот на таком LCD дисплее.
Так как на нем мало места, это повлияло на способ отображения информации. В частности применен такой же символ «мА» для указания тока и ограничена величина напряжения источника питания, которая задается для калькулятора, на уровне 9,9 В.
Резисторы R8, R9 на схеме указаны без номинала. Их надо предварительно подобрать по необходимому контрасту на дисплее. Для моего индикатора (как впрочем и для большинства китайских дисплеев) R8 не установлен, а в качестве R9 установлена перемычка.
Резистором R6 задается напряжение источника питания для калькулятора.
Тестер отображает следующие данные.
В первой строчке отображается падение напряжения на светодиоде и ток, протекающий через него.
Во второй строчке – расчетное напряжение источника питания светодиода и минимальное расчетное сопротивление гасящего резистора на основе измеренных параметров светодиода.
Расположение элементов на плате.
Сторона деталей (верх платы)
Фото собранной платы.
После отмывки и проверки монтажа к плате припаивается дисплей.
Русского языка нет, так как не получилось придумать коротких названий без сокращений, чтобы влезали на этот дисплей.
PS. На фото отсутствует подстроечный резистор R1 500 Ом. Еще не приехал от китайских товарищей. Вместо него временно перемычка, поэтому ток максимальный.
Чертежи платы и схемы в программе Diptrace, а также прошивка в прикрепленном файле.
Ну и напоследок хочу показать очень интересный тестер от китайских товарищей (НЕ РЕКЛАМА! Я бы сам собрал с удовольствием такой же, если была бы схема).
Который позволяет проверять как отдельные светодиоды так и линейки из светодиодов. И может выдавать напряжение где-то до 200 В автоматически. Подробнее о нем можно почитать в интернете https://mysku.ru/blog/china-stores/40849.html
У него один недостаток – цена в районе 3,5 тыс. руб. И он больше пригодится ремонтнику, чем простому радиолюбителю.
Источник
Falconist. Мемуары
Автономный тестер стабилитронов и светодиодных линеек
Запись опубликована Falconist · 5 апреля 2020
6 088 просмотров
Здесь я описывал простой тестер стабилитронов и светодиодов в виде приставки к блоку питания + мультиметру. Работает нормально, но в эксплуатации несколько неудобен из-за необходимости привязки к БП. А тут совпали два момента: первый — не пришла посылка из Китая на три 3-проводных вольтметра, я выкатил претензии продавцу и он послал товар повторно, но я успел перезаказать такие же вольтметры у другого продавца. И пришли обе посылки. Второй — самоизоляция, когда сидя дома подгоняю старые проекты.
Полазил по сусекам, нашел заваренный трансформатор для питания электронных часов «Электроника» (перемотать не получится),
корпус от китайского адаптера с сетевой вилкой заподлицо с корпусом (в евророзетку уже не вставить без переходника), поэтому вилка была тупо удалена
ну, и остальные деталюшки.
Схема, в общем-то, ничего особенного собой не представляет:
Трехпроводной вольтметр реально может измерять до 99,9 В, если питать его от 3. 4 В, что и было реализовано. Ток потребления от этого напряжения составляет 20 мА. Напряжение, подаваемое на стабилизатор тока, выпрямленное диодным мостом, составляет 50 В, а схемой удвоения — 100 В, чего более, чем достаточно для большинства стабилитронов, даже высоковольтных, ну, и для светодиодных линеек. Ток составляет 8 мА, что я тоже посчитал достаточным для поставленной задачи.
Печатная плата, поскольку устройство изготовлялось в единичном экземпляре и «для себя», делалась методом рисования иглой от шприца лаком для ногтей. Для таких простых плат не вижу никакого смысла заморачиваться с ЛУТ, а тем более, с фоторезистом.
Подчеркиваю в очередной раз: ПЛАТА ДЕЛАЕТСЯ ПОД КОРПУС. А не наоборот
Монтаж в корпусе:
Ну, и «изюминка на торте»: стабилитрон на 11,6 В. К сожалению, вспышка забила индикацию.
При настройке неожиданно столкнулся с неприятным эффектом. В исходном состоянии транзисторы VT1 и VT4 были типов КТ361Б/КТ315Б. Как только к контактам был подключен стабилитрон, пробились их базово-эмиттерные переходы, хотя в LED-тестере работают безукоризненно. Пробились также 50-вольтовые 2SA1015/2SC1815. Пришлось ставить 120-вольтовые, с которыми устройство и работает. Почему так произошло — буду выяснять. Собственно, как раз из-за этого наблюдения я и сделал данную запись, т.к. по другому она и на пост не сильно тянула.
Добавлено:
По рекомендации К.Мороза (статья под спойлером) добавил между базами VT2 и VT3 конденсатор на 0,1 мкФ. Запускаться стабилизатор стал стабильно, ток держит 8,3 мА, НО! при тестировании стабилитронов сжег ТРИ из них . При подключении даже была видна искра. Т.е., любая емкость в цепи стабилизатора тока является убийцей тестируемых деталей. Емкость конденсатора оказалась достаточной 22 нФ, НО! (опять это проклятое «но». ) искра при замыкании электродов всё равно проскакивала. Пришлось последовательно со стабилизатором тока ставить токоограничительный резистор R5.
Источник
Универсальный высоковольтный тестер
Захотелось заиметь себе в хозяйстве прибор для проверки светодиодов, стабилитронов, и прочих случаев, где может потребоваться относительно большое напряжение при малом токе. Китайцы делают подобные устройства, найти можно по словосочетанию LED Tester, но просто купить не интересно, да и вообще не наш метод. Поэтому в данной статье я подробно расскажу о процессе разработки, создания и применения подобного девайса.
Разберем кратко общий принцип работы. По сути своей прибор — это источник тока с максимальным напряжением на выходе около 260-270 вольт. Выходной ток можно выбирать из трех вариантов : 1 мА, 10 мА и 20 мА (выбор осуществляется клавишным переключателем, где положение «0» это ток в 1 мА, «l» — 10 мА, «ll» — 20 мА). Встроенный вольтметр показывает напряжение на выходных клеммах при установившемся токе.
Теперь рассмотрим подробно схему и принципы ее работы.
Источник исходного высокого напряжения собран на популярной микросхеме IR2153, по полумостовой топологии. Обычно в маломощных устройствах, каковым является данный прибор, используют различные варианты однотактных обратноходовых топологий, но у таких вариантов, несмотря на простоту реализации и меньшее число внешних компонентов, есть один неприятный момент — это количество витков в обмотках. Так как то количество витков, которое требовалось бы намотать в случае однотактного преобразователя для получения необходимого напряжения вряд ли бы удалось разместить на имеющимся сердечнике, выбор пал на двухтактную топологию и мостовой вариант выпрямителя, что позволило обойтись минимальным числом витков да и просто намотать все обмотки проводом 0,5 мм, что был в наличии, на сердечник ETD29/16/10, который так же имелся под рукой. В итоге получилось 51 виток в первичке и 86 во вторичной обмотке. Для расчетов как всегда использовал программу Владимира Денисенко, широко известного в узких кругах как Starichok.
Расчет обмотки основного преобразователя:
Включение и обвязка микросхемы вполне себе типовые. Частота работы преобразователя выбиралась минимально возможной, но так, чтобы влезли все обмотки, поэтому она немного выше, чем в большинстве блоков питания и составляет в моем случае около 55 кГц, задается резистором R23 и конденсатором С27 (на схеме они обозначены с индексом T). Если ее сделать еще меньше то увеличится количество витков в обмотках и они просто не поместятся на каркасе. При частоте в 55 кГц все работает как надо, ключи при работе немного теплые, на плате предусмотрено место для их радиатора.
Для питания микросхемы предусмотрена отдельная обмотка самозапитки. Оптимально напряжение для управления ключами примерно 15 вольт, на это напряжение и рассчитывается эта обмотка или чуть больше:
Эта обмотка подключена к выводам 2,3,4 трансформатора 2,3 — начало и конец обмотки 4 — средняя точка.
В самой микросхеме имеется встроенный стабилитрон на 15,6 вольт, но для уменьшения ее нагрева и увеличения надежности работы лучше дополнительно использовать внешний на чуть меньшее напряжение (ровно на 15 вольт в моем случае). Первоначальный запуск происходит после зарядки конденсатора С8 через резистор R1 номиналом 330 ком, после запуска преобразователя питание микросхемы идет уже от обмотки. Если конденсатор заряжается слишком долго и, соответственно, запуск происходит медленно, можно уменьшить номинал этого резистора до 100-70 Ком.
После трансформатора мы получаем основное напряжение порядка 220-240 вольт, в моем случае получилось 260, но точного соответствия расчетным параметрам здесь не требуется, т.к. стабилизация все равно происходит по току.
Далее по схеме следует параметрический стабилизатор напряжения на 30 вольт, выполненный на транзисторе Q1, стабилитроне D7 и резисторе R24.
На выходе получаем напряжение чуть больше, чем напряжение стабилизации стабилитрона. Резистор в цепи базы подбирается таким образом, чтобы ток базы умноженный на коэффициент усиления транзистора по току был равен требуемому току нагрузки или немного больше. В моем случае ток базы Iб = 1 мА, коэффициент усиления транзистора h21э = 20, соответственно, ток нагрузки Iн = 20 мА, чего хватает, даже с большим запасом.
Это напряжение используется для питания операционного усилителя и для получения опорного напряжения +5в. Транзистор во время работы нагревается, поэтому его необходимо установить на радиатор, место для которого предусмотрено на плате.
Конечно для питания операционного усилителя хорошо бы было намотать отдельную обмотку, но в данном случае она бы просто уже не влезла. Да и к тому же потребление ОУ небольшое и нагрев транзистора вполне приемлемый.
Опорное напряжение (примерно 5 вольт) формируется с помощью микросхемы TL431, включенной по схеме стабилизатора напряжения. Потенциометром, обозначенным на схеме как 5VREF, можно в небольших пределах регулировать опорное напряжение, подаваемое на прямой вход ОУ и, как следствие, выходной ток прибора.
Теперь непосредственно о стабилизации выходного тока.
Операционный усилитель сравнивает опорное напряжение, подаваемое на его прямой вход и напряжение с датчика тока (шунта) выполненного на резисторах R4, R18, R19, и в зависимости от результата открывает или закрывает транзистор Q2, поддерживая постоянное напряжение на шунте и, как следствие, постоянный ток в цепи нагрузки. От резисторов шунта сделаны отводы для подключения переключателя, с помощью которого можно закорачивать резисторы, тем самым меняя общее сопротивление шунта и, соответственно, стабилизируемый ток (включены все — 5,2 КОм, замкнут R4 — 510 Ом, замкнуты R4, R18 — 240 Ом). Резисторы лучше использовать с допуском 1%. Инверсный вход операционного усилителя защищен супрессором D12 на 18 вольт, его наличие необязательно, но я решил перестраховаться. Транзистор Q2 также нагревается во время работы и тоже должен быть смонтирован на радиатор.
Итак, основная задача решена, на выходе прибора есть необходимое напряжение и стабильный ток. Осталось решить вопрос с измерением и отображением этого напряжения.
Существует много различных модулей вольтметров, но в данной ситуации подходят далеко не все. Дело в том, что при минимальном токе (1 мА) входное сопротивление вольтметра будет серьезно влиять на выходное напряжение, просаживая его (например, при входном сопротивлении 100 КОм и стабильном токе 1 мА больше 100 В на выходе получить не удастся; два из трех модулей, которые были у меня в наличии, имели сопротивление 60КОм и 120 КОм). Если измерять выходное напряжение мультиметром, то таких проблем уже нет, т.к. их входное сопротивление обычно составляет от 1 мегаома и выше.
После недолгого поиска был найден подходящий вольтметр со входным сопротивлением порядка 800 КОм, чего вполне достаточно. Выглядит он таким образом:
Приобретался тут. Это совмещенный модуль амперметра и вольтметра. По заявленным характеристикам на 200 вольт и 10 ампер. По факту он может измерять напряжение вплоть до 240 вольт. Амперметр, входящий в его состав, не нужен, т.к. ток стабилизирован и известен, поэтому табло амперметра просто отключено. Продаются похожие, более дешевые приборы с тремя цифрами на экране, но они не подходят, т.к. там слишком маленькое входное сопротивление, у этого модуля 4 цифры! Можно, конечно, попробовать перепаять делитель входного напряжения, но это если нет других вариантов.
Вторая проблема, которую необходимо решить, это питание этого самого вольтметра. Конечно он может питаться и от измеряемого напряжения, но это нам не подходит, опять же слишком большое потребление. Однако, от 30 вольт, которыми питается ОУ, его питать тоже нельзя, т.к. земля и минус выходного напряжения в данной схеме — это не одно и то же, и между ними может быть достаточно большое напряжение. Выход — использовать отдельную обмотку. Она состоит из двух половин со средней точкой по три витка в каждой, средняя точка подключается к отрицательной выходной клемме (V_led на схеме) отвод 10 у трансформатора на схеме, начало и конец к выводам 9 и 11. На выходе с этой обмотки мы имеем примерно 6 вольт, которые выпрямляются диодной сборкой D14, подаются на линейный пятивольтовый стабилизатор, от которого и питается вольтметр.
Немного об общей конструкции устройства. Трансформатор намотан на сердечнике ETD29/16/10 проводом 0,5 мм, на каркасе B66359B1013T001 (горизонтальный). Т.к. используется полумост и мостовой выпрямитель на выходе, направление намотки основных обмоток особого значения не имеет. Ошибиться можно разве что в намотке дополнительных обмоток (самозапитки и питания вольтметра), их следует мотать в последнюю очередь, возможно использовать более тонкий провод; начинаем с одного конца, мотаем половину, делаем отвод и мотаем дальше в ту же строну. Плата рассчитывалась под установку в корпус Gainta G1098. Размер платы примерно 99мм*67мм, это значит, что при заказе у китайцев пойдет по минимально возможной цене. Общий вид платы:
Низ 
Общий вид (3D модель):
Теперь непосредственно об использовании устройства. Первое, для чего оно задумывалось, — это тестирование светодиодов, диодных сборок:
Тут все просто: подключаем, выставляем требуемый ток и наблюдаем работу диодов и падение напряжения на них. Стоит только аккуратно работать с одиночными светодиодами, особенно синими (белыми) — они не любят переполюсовки и их лучше подключать до включения устройства, чтобы избежать повреждения высоким напряжением.
Следующее применение — это проверка напряжения стабилитронов:
Еще один вариант применения — это проверка максимально допустимого рабочего напряжения конденсаторов:
Как видно, исправные конденсаторы выдерживают напряжение даже с небольшим запасом. При подключении конденсатора к тестеру напряжение на нем начинает постепенно расти до тех пор, пока ток утечки не становится равным току стабилизации (тестировать конденсаторы стоит на минимальном токе в 1 мА), тогда показания вольтметра стабилизируются. На фото первый конденсатор на 25 вольт 470 микрофарад, как видно, держит напряжение до 35 вольт, второй на 100 вольт и 470 микрофарад — соответственно, держит до 122 вольт.
Хотя этот способ описывается в нескольких источниках, у меня были опасения, что таким образом можно повредить конденсатор, все-таки происходит его пробой, хотя ток при этом ограничен всего 1 мА. Но после многократного повторения опыта каких-либо изменений характеристик конденсатора (ёмкости, эквивалентного последовательного сопротивления (ESR), добротности (Vloss)) мне обнаружить не удалось, поэтому делаю вывод, что проверка таким образом максимально допустимого напряжения вполне безопасна.
Еще один, в принципе, очевидный момент, но все же: при стабилизации тока в 1мА на резисторе будет падать напряжение в вольтах численно примерно равное номиналу резистора в килоомах:
Конечно, из-за большой погрешности, непосредственно для измерений использовать данный метод представляется маловероятным, но как оценочный вариант может где и сгодится.
Ну и осталось проверить заявленные характеристики, а именно ток стабилизации.
И с потребителем:
Еще один очень важный момент: на выходе тестера имеется достаточно высокое напряжение, и, хотя максимальный ток и ограничен на безопасном уровне (для постоянного тока вроде до 50 мА допустимо), а также есть гальваническая развязка от питающей электросети, но все люди разные, поэтому во время работы необходимо соблюдать все меры предосторожности и не касаться непосредственно оголенных выводов! Хоть это и не смертельно, но довольно неприятно.
Проект как всегда открытый, полностью доступен по ссылке.
Источник
