Стенд проверки исправности операционных усилителей, оптопар, оптосимисторов и оптодрайверов

Автор: Simurg, ghjdflf@mail.ru
Опубликовано 17.09.2014
Создано при помощи КотоРед.
Участник Конкурса "Поздравь Кота по-человечески 2014"

Поздравляю радиокота!
Хороший возраст – 9 лет!
Открытий время и побед,
С каждым днем взрослеешь ты.
С годами мудреют схемы твои.
Творить, придумывать, паять,
Больших успехов достигать!

     В нашу цифровую эру в устройствах остается большой процент операционных усилителей, компараторов, оптопар и другой мелочевки, которую при ремонте так или иначе необходимо проверять. И каждый раз с ремонтом подобных устройств возникает проблема проверки этих компонентов на исправность, особенно счетверенных. А быстро их проверить не получается.

      Поэтому возникла идея сделать стенд для быстрой проверки почти любых операционных усилителей, оптопар и др. Чтобы было достаточно приложить проверяемые микросхемы и неважно какую smd или дип, и через пару секунд получить результат «годен» или «не годен», а также проверить оптопару на скорость переключения на высоких частотах с помощью осциллографа. В конечном итоге работа приобрела такой вид:

Вид сверху с расключенным разьемом для SOIC LM324 / TL084:

Стенд особенно полезен для ремонта электроприводов, где имеется огромное множество оптопар (в развязке входов), оптодрайверов для управления силовым модулем.

И неисправность хотя бы одного оптодрайвера управления силовым модулем приводит к выходу из строя всего силового модуля. К чему может привести всего лишь один непроверенный оптрон:

    На данном стенде можно проверить практически любой операционный усилитель или оптоприбор. Для этого выбираете нужный переходник в зависимости от типа корпуса, расключайте схему согласно datasheet на конкретную ИС, нажимается пуск и через пару секунд - готовый результат. Проверка проводится на отрицательных и положительных напряжениях на входах. На все плюсовые входа подается пилообразное напряжение амплитудой плюс семь с половиной, минус семь с половиной вольт. На выходах проверяются как верхний ключ, так и нижний ключ. Если компаратор с открытым коллектором, то проверяется только нижний ключ. Результат индицируется светодиодами. Каждый светодиод подписан. На минусовые входа подается фиксированное значение напряжений -4,-1,+2,+5. Проверка оптопар проводится на разных частотах и разной ширине импульса. Выхода проверяются также - верхний ключ, нижний ключ. Для оптосимисторов проверяется верхняя полуволна, нижняя полуволна.
    Сейчас почти у каждого есть паяльная станция. И снять горячим воздухом все микросхемы операционных усилителей и оптопар для проверки займет несколько минут. Еще несколько минут чтобы их проверить (особенно однотипные). После проверки так же горячим воздухом запаять назад.
    Схема проста и понятна. Собрать может любой мало-мальски знакомый с паяльником:

     Схема состоит из генератора пилообразных импульсов, собранном на таймере 555 и стабилизаторе тока заряда емкости на прямых транзисторах, повторителе напряжения, усилителе с коэффициентом усиления примерно = 3 (настраивается отношением резисторов R9/R7), компаратора для регулировки ширины импульса для светодиодов оптронов, индикаторов на светодиодах состояний входов / выходов, двухполярном блоке питания плюс минус 10в, переменных 12в и плюс 5в. С помощью переключателя sa 1 можно переключать частоту для проверки оптопар осциллографом на скорость переключения. Транзисторы VT1 - VT3 желательно выбрать с близкими коэффициентами усиления.
    Итоговый сигнал в точке С:

    Стабилизатор тока на транзисторах VT1 - VT3 можно заменить переменным резистором на 100 килоом c ограничительным резистором 1 килоом последовательно, при этом наклонная пилы будет загнута кверху.
Схема блока питания:

     Блок питания собран на регулируемых стабилитронах TL431. Благодаря использованию TL431 можно выставить плюс минус 10 вольт с высокой точностью. В канале отрицательного напряжения также используем TL431. А транзистор VT3 инвертирует сигнал, так как TL431 положительного напряжения. Трансформатор используется маломощный, поэтому защита стабилизаторов от короткого замыкания и перегрузки, при неисправном подключаемого операционном усилителе или оптопары, не нужна. Плата несложная, поэтому дорожки вырезал кусочком ножовочного полотна. На плате размещен также усилитель на 3.

     Разъем для SOIC микросхем делаем из PCI разъема материнской платы. Для этого отверткой поддеваем сам пластмассовый каркас и снимаем его с материнской платы. Сами металлические штыри не нужны и оставляем их на плате. Они сделаны из железа и жесткие, также имеют очень тонкий налет позолоты, до которого микросхема не достанет ножками, а будет соприкасаться с белым металлом и контакт будет плохой. Выводы делаем из нового операционного усилителя в металлическом корпусе с позолоченными выводами, например К140УД6. Для 16 выводов их потребуется две штуки. Под корешок откусываем ему выводы. Для того чтобы выводы были пружинными они должны быть длинными.

Ножовкой по металлу распиливаем пополам разъем. Далее на наждаке убираем лишнее. Должно получиться то, что показано на картинке под номером 3 и 4.

    Приклеиваем клеем «момент» пластмассовые планки. Вставляем проволочные выводы в пазы и припаиваем. Получится подпружиненные позолоченные контакты. Фиксируем пластмассовые планки клеем расплавом. Припаиваем провода и заливаем их клеем расплавом, чтобы не переламывались. Сюда становятся как SOIC оптопары и операционники с 16 выводами, так и с 4 выводами.

Разъем для DIL микросхем оптопар делаем из позолоченного разъема похожего на разъем ISA, найденного в КИПовском барахле. Ламель достаем и разгибаем.

    Так как оптопары в электроприводах часто используется в планарных корпусах для поверхностного монтажа необходимо сделать разъем на 8 выводов. Нужно обеспечить запас ширины для более широких оптопар. Поэтому с одной стороны делаем контакты более длинными, чтобы доставали для обычных, не широких корпусов.
Вид сбоку:

С установленной оптопарой:

    В данных двух разъемах, перед включением кнопки пуск, необходимо прижимать испытываемые микросхемы для обеспечения контакта.
Разъем для DIP микросхем делаем из обычной панельки для DIP микросхем.

     С DIP микросхемами все понятно. Вставил микруху и проверил. Сюда становятся как DIP оптопары с 16 выводами, так и с 4 выводами.
На место, где будут становиться различные панельки, приклеивают на клей «момент» широкую липучку, а на сами платы с панельками - ответную часть липучки. Тогда она не будет елозить по панели стенда, и удобно будет подключать провода под конкретный компонент.

В качестве подсказок по цоколевке распространенных операционников привожу сводную табличку:

И отечественных:

   С операционными усилителями все более менее понятно.
   Приступим к оптопарам, которые наиболее часто применяются в частотных приводах ведущих мировых фирм в этой области.
Далее изложение будет таким. Картинка с оптопарой, где она используется (в каком частотнике), её фото, где запаяна, и цоколевка. Однотипные оптопары/оптодрайверы объединены в одну картинку.

,

,

,

,

,

,

,

    По примеру ремонта приводов Simodrive 611, Allen-Bradley и других...
    Дело в том, что проверить оптрон управления силовым модулем не выпаивая не получится, даже если подать от генератора на светодиод импульсы, то на выходе будет не ожидаемая картинка с красивыми большими прямоугольными импульсами, а большая составляющая постоянного напряжения примерно около 7 - 10 вольт, и если присмотреться амплитуда прямоугольных импульсов в пределах 1В. И при такой картинке невозможно ответить на вопрос «исправен» - «неисправен». Лучше выпаять и приложить к панельке на стенд и по светодиодам и осциллографу на повышенной частоте проверить достоверно.
     Вот замеры на оптопарах НЕ ВЫПАИВАЯ ИХ из схемы управления силовым модулем на Simodrive 611:
     На выходе в режиме измерения постоянного напряжения. Амплитуда 7 вольт постоянки и около 1 вольта – импульсы.

В режиме измерения переменного напряжения. Амплитуда около 1 вольта – импульсы:

      Лицевая панель делается из оргстекла. Под него клеим распечатанный лист из корела. Файл корела лицевой панели прилагается.
      Внешний вид лицевой панели стенда:

    Видео работы стенда при проверке операционного усилителя в SOIC корпусе LM324. Прижимаем операционник и включаем «пуск». Смотрим результат:

www.youtube.com/watch?v=myXmz3LfV1k

     Видео работы стенда при проверке скоростной оптопары в DIL корпусе HCNW4506:

www.youtube.com/watch?v=fVx34oionEQ

Светодиод верхнего ключа подсвечивает, из-за того, что подключен подтягивающий резистор внутри оптопары. Значит и резистор исправен.

Завершение.
C помощью данного стенда можно в считанные секунды проверять операционники, оптопары, экономя время на ремонте устройств. А сэкономить своё время – это продлить свою жизнь!

P.S. Тут поднимались в комментариях споры о радиолюбительстве. Типа, сейчас все можно купить и ничего не надо делать. Да, согласен, все что можно сделать своими руками, все это можно купить и гораздо дешевле, чем потраченное время и ресурсы на то, что вы делаете. Но купив готовую вещь, вы не получите то, что дает занятие радиолюбительством, а именно: эндорфины, ГАМК и серотонин. Это все естественные гормоны «счастья», «кайфа» по народному. Вообще задействование любых навыков - это совершение сложных действий, уже готовыми нейроцепями которые перезакрепляется (например, любишь чего-нибудь попаять, поэкспериментировать), а это уже кайф, который нигде не купишь, потому как это нереально (кроме запрещенного, но это уже могила). А мозг не обманешь. Не даешь ему этого, он подсадит тебя на куда крутые гормоны, слезть с которых очень сложно – окситоцин и адреналин. Каждый знает в своем окружении адреналинозависимых, рискующих своей жизнью чудиков, или окситоциновых «безбашни улюбленных». Но можете ничего и не творить и не паять, пойти путем «купить готовое». Поиграть в игру «бесконечная гонка потребления». Крысиные бега за иллюзией, что вот еще чуть-чуть и буду счастлив. Увы. Не будешь. Но попытки отдельных личностей на этом поприще весьма доставляют. Как правило они получают вечный стресс как фон всей жизни. Стать счастливым это не та штука, которую можно потребить. И ждать процесса потребления при созидании, в надежде ощутить прям вот тут счастье - невозможно.

Поэтому творите, созидайте, взаимодействуйте и тащите этот мир в сторону усложнения. Удачи на новом поприще!

Файлы:
поздравлялка
PCB_TESTER
панель print.rar

Все вопросы в Форум.