Gelişen mikrokontrol teknolojileri ve artan bilgi birikimi sayesinde geliştirici düzeyinde daha yaygın kullanımına olanak tanımıştır. Burada elimden geldiği kadar bazı örnekler sunmaya çalışacağım...

5 Ekim 2010 Salı

M8 ve LCD ekran ile Transistör Tester


Giriş

Elektronik ile ilgilenen kişiler için en önemli konulardan birisi de devrede kullandığı veya tamir etmekte olduğu devre üzerindeki yarı iletken (özellikle transistör, diyot, led mosfet,.. gibi) elemenların tipi ve sağlamlığındır. Uzun bir zaman alet kutusunda durmasından, bazen de devreyi üreten kişilerden kaynaklanan nedenlerle yarı iletken elemanın üzerindeki yazılar okunamaz hale gelebilmektedir. Bu projede birçok yarı iletken elemanın tipinin belirlenmesi ve sağlamlığının kontronu sağlamak üzere transistör test cihazı verilmektedir. (Cihazın adı transistör test cihazı olarak belirtilse de, transistörle birlikte, mosfet, jfet, diyot, led,tristör, triak gibi elemanları test etmekle birlikte direnç ve kondansatör ölçümüde yapabilmektedir.)

Not: Devre "www.mikrocontroller.net" sitesinde verilen proje üzerinden bazı değişiklikler yapılarak sunulmaktadır. Elbette internet üzerinde daha geniş bilgi bulabilirsiniz.
Yarı iletken devre elemanları


Şekil-1 :Bazı yarıiletken devre elemanı örnekleri.


Şekil-2 :Şemalarda kullanılan bazı yarıiletken devre elemanı simgeleri örnekleri.

Yarı iletken sınıfındaki elemanların yapımında temel olarak silisyum ve germanyum gibi elementlere bor ,galyum, fosfor ve arsenik gibi elementler ile katkılanarak yarı iletken malzemeler oluşturulur. (Katkı elementine göre P veya N adı alır). (Daha fazla ayrıntı size kalmış)

En basit yarı iletken eleman P-N bağlantısı olan diyottur. (Biraz daha özel yapı olarak LED ile birlikte başka diyot türleride vardır.)Bir multimetre yardımı ile diyot kontrolu yapılabilir. Multimetre Ohm kademesinde iken (kullandığınız ölçü aletine göre değişebilen aralığa dikkat ederek). Problar diyotun iletim yönünde ise bir akım akacağı için bir direnç değeri görülür. Probler ters yönde ise herhangi bir akım akışı olmayacağından bir değer alınamaz. Bir diyot iletim yönünde bir eşik seviyesine ulaşmadan akım akımasına izin vermez. Bu diyotun yapıldığı malzemeye göre karateristik bir özelliktir. (Silisyum için 0,6 ile 0,8V aralığında,germanyum için 0,2V civarındadır.)

Transistör ise teorik olarak birbirine bağlı iki diyot gibi algılanabilir. (Transistörün tipine göre P-N-P veya N-P-N) Bu sayede transistörün Baz bacağı ve tipi (PNP veya NPN) bir multimetre ile bulunabilir.

Test edilen transistörün NPN olduğunu ve baz ucunun belirlediğini varsayarsak, öncelikle (ohm kademesinde) multimetrenin (-) ucu transistörün emiter olduğunu varsayılan ucuna dokunur sonrada multimetrenin (+) ucunu transistörün kollektörüne bağlandığında eğer yapılan bağlantılar doğru ise kollektör- baz arasına bir direnç ile bağlanırsa bir okuma alınır.

Transistör için iki ana parametreden söz etmek mümkün.

Birincisi HFE ;bu kollektör akımının baz akımına oranı olarak görülebilir. (belirli bir akım aralığı içinde olma kaydı ile). Başka bir ifade ile kazanç olarak da görülebilir. Kuvvetlendirme devrelerinde kazanç hesabı için önemli bir parametredir)

İkincisi VBE gerilimidir. BAZ ve EMETÖR arasında iletim yönünde bir diyot olarak görüldüğünden VBE gerilimi bir yerde diyotun iletim yönündeki eşik gerilimidir. Baz akımı akması için BAZ-EMETÖR arasındaki gerilim VBE değerini aşması gerekir. VBE gerilimi transistörün yapıldığı yarı iletken malzemeye göre karakteristik bir özellikliktir.

Aslında burada anlatılan yarı iletkenler yanında değişik özellik ve yapıda triak, tristör, fet (çeşitli türevleri) gibi birçok eleman vardır. Her birinin multemetre ile test edilmesi göründüğü kadar kolay değildir. Çoğunlukla elemanların çalışıp çalışmadığı özel test devreleri kullanılarak testleri yapılır.

Devre

Devre 9V pil ile beslenebileceği göz önüne alınarak bir regülatör üzerinden besleniyor. Pil gerilimi belli bir seviyenin altına düştüğünde devrenin çalışmayacağı için devre üzerinde 9V bölümünden ve gerilim bölücü direnç üzerinden giriş gerilimi kontrol edilmektedir. Pil gerilimi düşükse LCD ekran üzerinde gösterilmektedir ve hatta devre kilitlenmekte ve ölçüm yapılmamaktadır.(Adaptör ile kullanılması durumunda bu bölüm doğrudan devre dışı kalmış oluyor)

Üç ölçüm bacağı ve bu bacakların 5V ve 0V arasında anahtarlamasını akım sınırlama dirençleri üzerinden sağlayan kontrol bacakları yarı iletken eleman ölçümünü sağlar.

Basit bir diyot için düşünülecek olursa, sadece iki ölçü probu diyoda bağlıdır ve üçüncü prop boştadır. Devre diyodun iletim yönündeki bağlantısını bulmak için tarar. Bağlantı bulunduğu zaman sadece diyot üzerindeki eşik gerilimini ölçerek sonucu LCD ekranda göstermek.

Şekil-3 :Devre 2N3055 transistörünü test ederken-1 nolu prob siyah kablo ile işaretlenmiştir


Şekil-4 :Eleman bağlı değil veya ölçüm aralığı dışında kaldığı zaman ekran mesajı

Devre gösterge olarak 2x20 LCD ekran içeriyor. RS,E,D4,D5,D6,D7 bacak bağlantısı ile 10'lu şerit kablo üzerinden işlemciye bağlı.(kontrast ayarı ile birlikte.)LCD ekran 4 bit modunda ve W/R ucu kullanılmaksızın sürekli W (yazma) durumunda.

Şekil-5 :Kartın üstten görünümü-ekran bağlı değil


Şekil-6 :Kablosu takılmış LCD ekran

Şema

Sistemin kabini IC1 atmega8 işlemcisi oluşturuyor.Dikkat edildiği üzere bu devre üzerinde kristal yok. İşlemci iç saat üretecini kullanıyor.İç saat frekansı 1MHz olarak atanmıştır. İllede kristal kullanmak isteyenler için kristal frekansı 1MHz olmalıdır.

R1..R6 dirençleri yarı iletken malzeme test edilirken akım sınırlama ve gerilim (akım) ölçüm elemanı olarak kullanılmakta. (işlemci kontrolu ile).

R8 ve R9 dirençleri girişteki gerilimi ölçmek için (burada pil gerilimi için 9V oluyor) gerilim bölücü olarak kullanılıyor. R8 ve R9 dirençlerinin birbirine bağlandığı nokta aynı zamanda IC1'in ADC uçlarından birine bağlanmakta. Böylece ölçüm sonucu pil 7,6V ise "pil zayıf", pil 7,15V ise "pil boş" uyarısını verir. Besleme için adaptör kullanımında bu bölüm zaten sürekli normal çalışma olarak algılayacaktır.

R7 direnci IC1'in sıfırlama ucunun parazitik sinyallerden etkilenmesini engellemek için sürekli Vcc seviyesinde tutulmasını sağlar.(pull-up direnci)

IC2 entegresi 9V geriliminde işlemcinin kullandığı 5V besleme gerilimi oluşturulmasında kullanılan regülatör olan 7805'tir.

R10 trimpot LCD ekran için kontrast ayarında kullanılır. İsteyen tabii ki değerini deneyerek sabit dirençte kullanabilir. Farklı LCD tipleri için farklı büyüklükte sabit dirençler gerekebilir.

S1 ölçüm başlatmak için bas-bırak butonudur. Butona paralel bağlı C2 kondansatörü olası parazitik etkilere karşı filtre olarak kullanılmaktadır.

P2 LCD şerit kablo için bağlantı konnektörüdür.

S2 besleme gerilimini aç/kapa için anahtardır.

P3 adaptör ile besleme için bağlantı konnektörüdür.

Geri kalan kondansatörler filtre amaçlı kullanılmaktadır.

Şekil-7 :Devrenin blok şeması


Şekil-8 :Devrenin şeması

Devre Yapımı

Devre yapılındaki en kritik veya uğraştıracak eleman LCD ekrandır. Çünkü yassı şerit kablonun bir ucu konnektörlüde olsa da, diğer ucunun kabloları tek tek LCD konnektörüne lehimlenmesi gerekiyor. Daha sonra LCD tarafının kablo bağlantısına biraz sıcak silikon sıkılması kablo kopmalarını engel olacaktır.

Tüm dirençlerin (R7 hariç) %1 toleransda olması önemlidir. Çünkü ölçüm sistemi bu dirençlerin değerinin tam olmaasına bağlıdır.

Şekil-9:Devrenin baskı devresi şekli(üstten görünüm)


Şekil-10:Devrenin yerleşim planı


Şekil-11:Kartın eleman ve yollarla birlikte yerleşim planı.

Şekil-11 üzerinde kırmızı ile gösterilen çizimler kart üzerine kablo bağlantılarını belirtir. R9 direnci (tek kalan ucu) kablo ile 9V arasında bağlanması gerekiyor. Aslında 9V test bölümü iptal edilebilir, ama devreyi pil ile kullanma ihtimaline karşılık bu bölüm kullanımda bırakılmıştır.

Şekil-12:Test probu olarak kullanılan eleman.

Kartın en altındaki R1...R6 dirençlerinin uçlarında yer alan bağlantılara bir uçlarına kıskaç bağlı 3 adet kablo ile bağlantı yapılması gerekiyor. Yarı iletkenleri ölçmek için kullanılacak problardır.

Devre Elemanları


680R %1R1,R3,R5
470K %1R2,R4,R6
10K %1R7,R9
3K3 %1R8
10K TrimpotR10
10µF/25VC1,C3
100nFC2,C4,C5,C6
Atmega8IC1
7805IC2
10P konnektör erkek-kartP2
adaptör girişiP3
6'li headerisp
2x20 LCD(PCM200D)LCD modül
Bas-bırak butonS1
aç/kapa anahtarS2
10'lu kablo-
10P konnektör dişi-kablo-
3 adet prob-

Malzeme listesi. Burada işlemci için soket ve 9V adaptör verilmemiştir. Kaliteli 20 bacaklı soket oluşabilecek problemlerin önüne geçecektir.

Not:Dirençler her ne kadar %1 toleranslı olsada direnç değerlerindeki değişiklik ölçüm sonuçlarına yansıyacaktır.Bu nedenle %1 toleransın üzerindeki dirençlerde ölçüm hatası haliyle daha yüksek olacaktır.


Şekil-13:Kart üzerindeki P2 konnektörünün bacak bağlantıları (eleman yüzünden).


Şekil-14:Kartın arkadan görünümü. 9V ile R9 direnci arasındaki kablo bağlantısı görülmektedir.

Şekil 14 kartın arkadan görünümünü vermektedir. Karta bağlanan kablolar görülmektedir. Kablolar karta lehimlendikten sonra kablonun lehim yerine yakın yerden kopmasına engellemek için sıcak silikon ile karta yapıştırılması yerinde olabilir.(Yoksa çok fazla oynayan kablolar, lehimlerine yakın yerlerinden kopmaları çok kolay olmaktadır).
İşlemci programı

İşlemci için program gcc (C üzerinde yazılmış), bu devre üzerinde derleyici olarak AVR GCC kullanıldığından (program farklı bir derleyici veya farklı bir sürüm için yazılmış olabilir) zamanlayıcı konusunda bazı sorunlar yaşanılsa da zamanlayıcı satırına eklenen birkaç kod ile problemler aşıldı.

Orjinal programda CD ekran zamanlayıcı ile ilgili bölüm değiştirildi.

Program sadece atmega 8 için değişiklik yapıldı.

Ek olarak ekran mesajları ile ilgili olarak Türkçe karakter kullanabilmek ve mesajları Türkçeleştirebilmek için bazı eklemeler ve değişiklikler yapıldı. Bunlar;

-LCD ekrana Türkçe karakter eklemek için CGRAM için komut ve Türkçe karakter verileri eklerdi. (ı,ğ,ş,ç,ö,ü)

-Ekran mesajları ile ilgili kod satırları Türkçe menü öğeleri ve mesajları ile değiştirildi.

-Orjinal programda eeprom üzerinden erişilen ekran mesajları işlemci programı içine alındı.

-Aslında istemeden de olsa LCD ekranın "E" bacağı baskı devre oluşturulurken yeri değiştirildiği için işlemci portu değiştirildi.
Kutulama


Şekil-15:Üzerinde delikleri açılmış plastik kutu.

Devrenin üzerindeki kablo bağlantıları oluşu ve kullanım amacının test olduğu düşünüldüğünde, yapılan kutulanması yerinde olacaktır. Piyasada satılan plastik kutulardan biri kullanılarak devre kutulandı. Kart, LCD ekran ve adaptör girişi kutusa sıcak silikon ile yapıştırıldı.

Şekil-16:Devre kutulanmış halde. Siyah kablolu prob 1. uçtur.


Ölçü aleti olarak kullanılan araçların kutulu halde kullanımı daha kolay ve pratik olmaktadır.

Şekil-17:Çift diyot (2 renkli LED) ölçümü(OK-Ortak Katot)


Şekil-18:Mosfet ölçümü


Şekil-19:Triak ölçümü


Şekil-20:Transistör ölçümü(2N3055)


Şekil-21:Diyot ölçümü(1N5819)

video
Devrenin Çalışması

Ekler:

ATmega8 hakkında ayrıntılı bilgi için

M8 ve LCD ekran ile Transistör Tester için dosyaları -birleşik

Bu devrenin yapım sorumluluğu size aittir. Devre yapıldı ve çalışıyor. K.A...

Etiketler

İzleyiciler