Prova Transistor automatico digitale

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Categoria: Elettronica
Data pubblicazione
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Prova Transistor automatico digitale

Progetto di un prova transistor automatico. Rileva la polarità del transistor (NPN o PNP) e indica sul display LCD la posizione dei terminali.

Premessa

Questo è il mio primo articolo qui su Infoportal e, con tutte le difficoltà incontrate con l'Editor, pur consapevole delle manchevolezze, preferisco metterlo al sicuro pubblicando.

Poi potranno seguire aggiornamenti, specialmente se ci sarà qualche interesse.

Descrizione

Come tutti i bravi appassionati di elettronica, nei cassetti del laboratorio riposano decine o centinaia di transistor, di segnale, di media potenza, di potenza e di alta frequenza. Spesso questi sono recuperati da schede o da confezione di componentistica mista, con sigle inusuali e di difficile reperimento su internet (es. 2S317).

Che fare ? buttarli nel cestino o provare ad usarli ?...la ricerca del datasheet è perlomeno ardua.


Però è un peccato buttarli (piange sempre un pò il cuore) e per certe applicazioni non critiche, averli disponibili può fare comodo; questo vuol dire armarsi di tanra pazienda e di un multimetro e cominciare a spulciarli per capire, innanzitutto, se sono NPN o PNP, e poi sapere come sono messi i piedini. Operazione snervante, per la quale anche la funzione di transistor tester dei nuovi multimetri serve a poco (occorre sempre provare un pò di combinazioni).
Ecco allora l'idea di farsi un prova transistor digitale automatico.

Caratteristiche

Gli obiettivi di progetto sono semplici:

  • Avere uno strumento semplice da usare e veloce nella misura
  • Deve poter riconoscere il tipo NPN o PNP del transistor e indicare la disposizione dei terminali
  • Non serve la determinazione delle caratteristiche (Hfe, tensioni e correnti max, ecc)
  • Il circuito deve essere semplice (a portata di hobbista) e non richiedere l'uso di componenti strani

All'inizio avevo ideato un progetto che impiegava diversi commutatori analogici comandati da una CPU per inviare ai pin le diverse tensioni e correnti; sulla carta tutto ok, ma la reperibilità di 'analog switch' adatatti e la necessità di avere 2 tensioni di prova complicava non poco la vita.

La scelta è stata quindi di utilizzare direttamente le tensioni di uscita del uP, commutate in modo da ottenere tutte le 6 possibili combinazioni richieste, con in aggiunta altri 3 pin usati come interuttori per inserire o meno un'ulteriore resistenza su ciascun terminale del transistor.

L'obiettivo di semplicità circuitale è stata ampiamente raggiunta: tolto il display LCD e pochi pezzi per l'alimentazione, il circuito richiede solo un PIC e 6 resistenze!


Ho utilizzato un PIC 18F2580 soprattutto per la disponibilità; la velocità di clock (interno), la dotazione di RAM e EPROM e il numero di pin sono in esubero; anche un 18 pin sarebbe bastato. 9 Pin del PIC sono usati dal rivelatore e 6 pin comandano il display LCD.

Un pin è utilizzato per l'avvio della misura, mentre un ulteriore pin (opzionale) comanda l'accensione del 'backlight' del display LCD, anche per ridurre i consumi. In totale, sono usati al massimo 17 pin.

L'utilizzo di un PIC a 28 pin lascia spazio per modifiche e rende più 'mentalmente' facile la comprensione dello schema.

 

NOTA: il circuito non è in grado di identificare transistor Darlington (tipo TIP115) per via delle resistenze e diodi incorporati nel transistor.

Teoria di funzionamento

La figura a fianco visualizza lo schema logico di implementazione.
Ciascun terminale del transistor in prova è collegato tramite un deviatore a una tensione di +5V oppure a massa (ovvero di -5V rispetto all'altro capo).
In serie ai terminali è inserita una resistenza di valore elevato (10 KOhm) con in parallelo, tramite un interuttore normalmente chiuso, un'altra resistenza di basso valore (120 Ohm). A riposo, la resistenza in serie ai pin è quindi di circa 120 Ohm (118 per esattezza), sufficienti a non superare per ciascun pin del uP la corrente massima tipica di 25 mA, considerando che 2 resistenze saranno sempre inserite per ciascuna coppia di pin.
Ai capi del transistor sono prelevate le tensioni inviate ai convertitori ADC del PIC.
NOTA BENE la metodologia di misura è totalmente empirica: le mie conoscenze e gli strumenti di simulazione (Circuit Maker) non mi permettono di capire 'perchè' leggo certe tensioni. Di conseguenza, l'approccio è stato misurare nella realtà le tensioni di interesse, metterle in una tabella (tavola delle verità) e identificare i pattern significativi.

I valori sono discriminati in funzione di 3 soglie di tensione (Vminima, Vmassima e Vsoglia), stabiliti sempre empiricamente, per scartare i valori fasulli e stabilire la polarità del transistor.

Metodo di misura

La procedura è suddivisa in 3 fasi:

  • Lettura e marcatura delle 6 combinazioni di tensione: lettura su ciascun pin in base alla posizione dei deviatori S1, S2 e S3 (in realtà, i deviatori sono 3 pin del PIC comandati come uscite a livello logico alto o basso)
    Letture di tensioni fuori dai limiti Vmin e Vmax significano connessioni errate da scartare. I valori letti potenzialmente ammissibili sono 3 su 6.
  • Identificazione del pin di Base e della polarità: dalla tavola delle verità, per i transistor NPN, il valore letto sulla base sarà superiore a quello sugli altri 2 pin; per i PNP è l'opposto: la base ha lettura inferiore.
    Per confronto si ottengono 2 letture di un tipo (es. base 'alta') e 1 dell'altro (base 'bassa'). Se le 2 letture coerenti danno la base 'alta' abbiamo un trasnsitor NPN; al contrario, 2 basi 'basse' danno un PNP
  • Identificazione degli altri 2 pin: questa è la fase difficile (per la scelta dei parametri) e cruciale per la bontà dei risultati. L'idea, dopo svariate sperimentazioni, è di aumentare il valore di resistenza di base (precedentemente identificata) aprendo l'interuttore S4 o S5 o S6. Questo è realizzato ponendo il pin del uP che comanda la resistenza da 120 Ohm in modalità 'input', ovvero in alta impedenza; agli effetti pratici, la resistenza di basso valore 'sparisce' dal circuito.
    Con questa nuova configurazione, si crea uno sbilanciamento di corrente in Emittore e Collettore che si traduce, dai risultati di confronto, in una tensione di emettittore inferiore o superiore a quella di base, rispettivamente per transistor NPN o PNP. Conoscendo già la polarità del transistor, l'identificazione dell'Emitter è cosa fatta.

Firmware

La versione 1.0 al momento disponibile è prorpio grezza. Manca ancora della gestione del controllo Backlight (semplice da implementare) e dell'auto spegnimento (che richiede anche una modifica Hardware).


Il programma non è ancora stato 'ripulito' ne ottimizzato; d'altra parte, svolge il suo compito, assolutamente non critico in termini di efficienza.

L'esito del test si ottiene in meno di 1 secondo, più che buono, credo, per ogni esser umano.

Immagini

  + Schema elettrico
 
+ Circuito stampato

Prototipo simulato da Eagle Prototipo virtuale realizzato da Eagle

+Prototipo al lavoro

Realizzazione Realizzazione

Progetto inscatolato e completato Provatransistori completato

Download

File compresso contenente schema elettrico, circuito stampato (versione EagleCad 5.x> + Elenco componenti + file sorgente in Basic 'PicSimulatorIde' (reperibile all'indirizzo: www.oshonsoft.com)+ eseguibile: » scarica

Come sempre per me, versioni aggiornate e modifiche sono reperibili in prima battuta sul mio sito: www.boxidee.it/

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