Тестер контроля целостности цепи со светодиодом

Журнал РАДИОЛОЦМАН, март 2020

Raju R Baddi

EDN

Иногда нам требуется узнать, превышает ли сопротивление установленный предел. Тестер контроля целостности цепи на Рисунке 1 позволяет установить этот факт для сопротивлений от 0.5 Ом до 10 кОм. Основой схемы является пара транзисторов Q₁ и Q₂, эмиттеры которых получают ток через общий резистор R_E. Поверяемая цепь, имеющая сопротивление R_CY, подключается между точками A и B. Чтобы установить предел, используйте в качестве R_CY известное сопротивление и вращайте потенциометр подстройки до тех пор, пока светодиод не начнет светиться.

Рисунок 1.	Тестер контроля целостности цепи позволяет узнать, превышает ли сопротивление установленный предел.

Ток резистора R_E делится между Q₁ и Q₂ в соотношении, определяемом сопротивлениями двух контуров, обозначенных на схеме как КОНТУР 1 и КОНТУР 2. Схема позволяет установить нижний порог сопротивления, равным всего 0.5 Ом, так как ток эмиттера Q₂ может резко изменяться при небольших изменениях его напряжения база-эмиттер. Остальной ток резистора R_E проходит через эмиттер транзистора Q₁, коллекторное напряжение которого затем изменяется на величину порядка примерно 100 мВ, потому что большая часть тока эмиттера транзистора уходит в его коллектор.

При очень низких пределах большое изменение эмиттерного тока может легко компенсировать падение напряжения на R_CY в КОНТУРЕ 2. Остальной ток проходит через КОНТУР 1. При критическом значении сопротивления R_CY КОНТУР 1 проводит намного больший ток, чем КОНТУР 2, а это опять означает, что изменение напряжения база-эмиттер транзистора Q₂ будет намного меньше.

Здесь [1] вы можете загрузить приложение, содержащее подробный анализ схемы по постоянному току.

Когда R_CY представляет разрыв или имеет сопротивление, превышающее установленный верхний предел, основная  часть тока R_E течет в эмиттер Q₁, создавая падение напряжения на R₃. Это напряжение близко к напряжению на эмиттере Q₃.Таким образом, напряжения между базой и эмиттером транзистора Q₃ недостаточно для его включения. Соответственно, транзистор Q₄ тоже закрыт, и светодиод не светится.

Когда сопротивление R_CY ниже установленного предела, Q₂ начинает получать свою долю тока от R_E. Этот шаг уменьшает коллекторный ток Q₁, и падение напряжения на R₃ также уменьшается. Разность между напряжениями на коллекторе Q₁ и эмиттере Q₃ превышает V_BE. Затем Q₃ открывается, включает Q₄ и зажигает светодиод.

Ток покоя тестера составляет 10 мА, что позволяет использовать его в качестве настольного прибора. Однако, если вы хотите сделать портативное устройство с питанием от никель-кадмиевых или литий-ионных батарей с напряжением 3.6 В, можно уменьшить последовательное сопротивление в цепи светодиода до значения менее 47 Ом и изменить эмиттерное напряжение транзистора Q₃ (см. [1]).

Используйте два включенных последовательно потенциометра с сопротивлениями, различающимися на порядок, например, 1 кОм и 100 Ом. Это позволит точнее устанавливать пороги на нижних пределах.

Номиналы в круглых скобках относятся к элементам, которыми можно заменить компоненты базовой схемы. Пять диодов 1N4148 можно заменить стабилитроном на 3.2 В. Оба варианта работают одинаково хорошо. У нижнего предела (порядка 0.5 Ом) яркость светодиода может немного падать, поэтому лучше использовать светодиод с прозрачной линзой.