اصول کار و روش های آزمایش قطعات و مدارهای الکترونیکی

الکترونیک تمام آن چیزهایی را که نمی توانیم بشنویم، ببینیم، لمس کنیم یا بچشیم را در برمی گیرد. بنابراین برای تبدیل مشخصات الکترونیکی و الکتریکی به مشخصاتی که قابل حس توسط انسان باشد باید از تجهیزات تست و اندازه‌ گیری استفاده کنیم. چنانچه نحوه‌ی کار با وسایل اندازه‌گیری و چگونگی عملکرد و محدودیتهای آنها را بدانیم می توانیم به بهترین وجه از آن ها بهره بگیریم.
آنچه این کتاب به آن می‌پردازد چگونگی انجام اندازه‌گیری و تست های الکترونیکی و چگونگی نتیجه گیری از آن هاست. باید گفت که آنچه در یک اندازه گیری الکترونیکی مهم است نحوه ی استنتاج از پارامترهای اندازه گیری شده است و برای انجام این مهم دانش اندازه گیری و شناختن مدار تحت تست، هردو از اهمیت بالایی برخوردار خواهند شد. باید این نکته را مورد توجه قرار داد که علیرغم رشد روز افزون دانش الکترونیک، اصول آن همچنان بدون تغییر باقی مانده است. در این کتاب نیز سعی شده است تا هر گونه اطلاعات جدید در مورد روش های اندازه گیری و تجهیزات تست آورده شود.
در فصل اول مهم ترین انواع وسایل تست معرفی میشوند و در فصل‌های بعد یعنی دوم و سوم به انواع تست های جریان و ولتاژ پرداخته خواهد شد. فصلهای چهار و پنج به مولتی متر و اسکوپ که قادر به اندازه گیری پارامترهای مختلف و مهم مدار هستند میپردازد. در فصل ششم نیز نحوه ی تست برخی قطعات الکترونیکی بیان می شود. برخی پروسه های تست مدارات تلویزیون در فصل هفتم و برخی تست های خاص که قابل طبقه بندی نیستند در فصل هشتم بیان می شوند. فصل نهم نیز ردیابی سیگنال و تست های تنظیم را آموزش می دهد. از آنجا که مدارات دیجیتال گسترش روز افزونی دارند فصل دهم به این گونه مداراتمی پردازد و بالأخره فصل یازدهم اصول مهم در فلوچارت کردن و عیب یابی مدارات پیچیده را آموزش می دهد. این آموزشها به گونه ای است که به شما نحوه ی یافتن طبقات معیوب مدار در ک مترین زمان ممکن را یاد داده و عملیات تعمیر را سرعت میبخشد.
اگرچه واضح است که در یک کتاب نمی توان به تمامی تس تهای الکترونیکی و نحوه ی انجام آن ها پرداخت، اما هدف از این کتاب معرفی و آموزش بخش وسیعی از تستهای کاربردی متداول در حد امکان بوده است.

تجهیزات تست :

در برخی موارد، یک مشکل با بررسی منطقی علائم آن قابل تشخیص است. اما اغلب نشانه یا نشانه‌های موجود حاکی از احتمال وجود چندین اشکال در مدار می باشد. تکنسین سرویس نیز به تجهیزات سرویس خود متکی است. اگرچه برخی از تکنسی نها یقیناً بهتر از برخی دیگر هستند، اما تا حدودی میتوان گفت که هیچ تکنسینی نمی تواند از تجهیزات تست خود بهتر عمل کند. حتی بهترین تکنسین جهان نیز به طور بسیار جدی محدود به تجهیزات تست خود می باشد.
انواع مختلفی از تجهیزات تست متداول در فصل های این کتاب مورد توجه قرار می گیرند. در این بخش، به طور خاص بر روی چند نوع مختلف تست تمرکز کرده و تا حد ممکن روی وسایل جدیدتر تاکید می ورزیم. اولین ابزار مورد نیاز شما یک میز کار الکترونیکی مجهز با سطح وسیع است. ممکن است شما خود را میان قطعاتی از یک وسیله که در اطراف پراکنده هستند ببینید و این در حالی است که شما به فضا برای تجهیزات تست نیز نیاز دارید. بنابراین شما به یک میز تا حد امکان بزرگ احتیاج خواهید داشت. نور کافی نیز یک نیاز مبرم است. فضای کاری تاریک و کم نور شما را خسته و ضریب خطا را افزایش می دهد. فضای کاری خود را با منابع نور از چند جهت مختلف روشن کنید تا بدن و تجهیزات کارتان موجب سد نور نشود.
چراغ رومیزی نشان داده شده در شکل 1- 1 که دارای نور متمرکز و گردن متحرک می باشد می تواند یک انتخاب فوق العاده برای میز کار باشد. بسیاری از وسایل و تجهیزات دارای نقاط کوری هستند که شما مایلید داخل ا نها را بررسی کنید. توسط چراغ رومیزی قادرید نور را در هر نقطه دلخواه مورد نیاز متمرکز کنید. محدوده کار شما باید دارای چندین پریز برق باشد. خیلی باز هم کم است. همواره این طور به نظر می آید که باز هم یک وسیله دیگری وجود دارد که باید به برق وصل شود. حتی المقدور از انشعاب گرفتن از وسط سیم ها اجتناب کنید چرا که اضافه بار باعث آتش سوزی در آنها می گردد. شما میتوانید از سیم های سیار با چند پریز که ایمن و راحت هستند استفاده کنید. (شکل 2- 1) بسیاری از آن ها حتی مجهز به جرقه گیر داخلی نیز هستند. بسیاری از آن ها نیز دارای یک کلید روشن خاموش دستی هستند که در برخی شرایط مفید واقع می شوند. با این کلید می توان مطمئن شد که هنگام ترک محل کار تمام وسایل متصل به آن خاموش هستند.
شما به چه تجهیزات تستی احتیاج دارید؟ این فقط بستگی به نوع کاری دارد که انجام می دهید. یک مولتی متر (VTVM یا VOM) یک وسیله صد در صد ضروری برای میز کار الکترونیکی است. در صورت امکان شما باید یک VOM و یک VTVM داشته باشید. در حقیقت مولتی متر دست راست یک تکنسین است. اسیلوسکوپ یک وسیله ضروری دیگر برای هر میز کار الکترونیکی و دست چپ یک تکنسین است. تا زمانی که شما با سیگنال ac سروکار دارید، اسیلوسکوپ وسیله مفیدی خواهد بود. چرا که شما را قادر به دیدن شکل موج واقعی می کند. همچنین با داشتن این وسیله شما قادرید ولتاژ را در هر نقطه از دوره تناوب اندازه بگیرید، اعوجاج سیگنال را بررسی کنید، دوره تناوب را محاسبه کنید و تست های متنوع دیگری انجام دهید. مولتی متر و اسیلوسکوپ دستگا ههای استانداردی هستند که در تمام کارهای الکترونیکی کاربرد دارند. از دیگر وسایل مفیدی که عموماً استفاده می شوند میتوان به منابع تغذیه متغیر، واریاک ها و سیگنال ژنراتورها اشاره کرد. انواع متفاوت سیگنال ژنراتورها برای کاربردهای مختلف یافت می شوند. چندین نوع معمول آنها در این فصل بررسی خواهند شد.

فرکانس مترها، خازن مترها، سیگنال ژنراتورها با کاربردهای خاص و سیگنال تریسر از دیگر وسایل اندازه‌گیری الکترونیکی هستند. در خرید تجهیزات تست خساست به خرج ندهید. دقت شما نمیتواند جایگزین قابلیت‌های تجهیزات و وسایل شما باشد. برای برخی قابلیت‌هایی که نیاز ندارید و یا بندرت استفاده می شود هزینه نکنید. اما هر آنچه که مورد نیازتان است را تهیه کنید. هیچ چیز بدتر از آن نیست که در موقع سرویس و تعمیر یک دستگاه به خاطر نداشتن یک وسیله اندازه گیری مستأصل بمانید. گاهاً این حالت اتفاق می افتد. چرا که ممکن است در یک موقعیتی قرار بگیرید که در حوزه معمول کار شما نیست. اگر ناکارآمدی تجهیزات برای شما زیاد اتفاق می افتد، باید به فکر تجهیز بهتر وسایل خود باشید.

مولتی مترها:

یک مولتی‌متر پارامترهای الکتریکی متنوعی را اندازه می‌گیرد. معمولاً ولتاژ، جریان و مقاومت. از مولتی متر در بیشتر تست های این کتاب استفاده می شود، به خصوص در فصل‌های 2 و 4.
یک VOM (ولت- اهم- میلی آمپرمتر) یک دستگاه پسیو است. این دستگاه دارای تقویت کننده های اکتیو یا طبقه بافر نیست؛ بنابراین امپدانس (مقاومت) ورودی آن نسبتاً پایین است. بعضی از VOM های ارزان قیمت دارای امپدانس ورودی حدود 1000Ω بر ولت هستند. چنین مقادیری برای کارهای عملی الکترونیکی مناسب نیستند. چون اکثراً بار گذاری شدیدی برای مدار تحت تست ایجاد کرده و اندازه گیری را دچار انحراف می کنند. استاندارد غیر رسمی برای VOM های حرف‌های، امپدانس ورودی 20000Ω بر ولت در نظر گرفته است.
VOM های مدرن و پیشرفته معمولاً دارای امپدانس ورودی 50000Ω یا 100000Ω بر ولت هستند. VOM ها معمولاً سبک و کوچک هستند. اکثر VOM ها دارای یک باطری داخلی کوچک برای بخش اهم‌متر خود می‌باشند. این بدین معنی است که شما احتیاجی به منبع تغذیه ندارید. برای اندازه‌گیری‌های دقیق به میترهای با امپدانس ورودی بسیار بالا نیاز است. در این حالت از یک مولتی متر با طبقات تقویت کننده/بافر اکتیو استفاده کنید. در گذشته تقویت کننده یک مدار لامپی بود و بنابراین به این نوع ولت مترها، ولت مترهای لامپ خلأ میگفتند. (VTVM:Vacuum Tube Volt Meter). البته امروزه لامپ‌های خلأ بندرت استفاده می شوند. در حال حاضر حتی اگر در این دستگاه ها از نیمه هادی ها استفاده شود، هنوز به آن ها VTVM اطلاق می شود. نام بهتر برای این دستگاه ها میتواند مولتی متر الکترونیکی (EMM) باشد. VTVM ها و یا EMM ها، امپدانس ورودی بالایی دارند، حدود 1 مگا اهم بر ولت. آن ها بسیار دقیق هستند اما به لحاظ اندازه بزرگ تر و گران تر از VOM ها هستند. از آنجا که VTVM یا EMM یک دستگاه اکتیو است به نوعی به منبع تغذیه احتیاج دارد.
امروزه گرایش به سمت دیجیتال است. مولتی مترهای دیجیتال یا DMM‌ها در حال حاضر بسیار متداول هستند. بسیاری از آنها مانند VOM‌ها کوچک و قابل حمل هستند. اغلب آن ها با یک باطری داخلی کوچک (باطری یک رادیو ترانزیستوری 9 ولتی) کار می کنند. یک DMM معمولاً دارای امپدانس ورودی قابل مقایسه با VTVM بوده و دارای مزیت کم وزن بودن VOM نیز هست. مولتی مترهای دیجیتال در مقایسه با انواع آنالوگ مزایای زیادی دارند.

برای مثال قرائت آن‌ها بدون ابهام و سختی صورت می گیرد. خواندن صفحه نمایشی که عدد 7/83 V را نشان می دهد دقیق بوده و دور از هر گونه خطاست. اما در یک VOM آنالوگ شخص باید موقعیت عقربه را تقریب بزند. همچنین تنظیم مقیاس صفحه و زاویه دید شخص نیز در VOM مهم است. هنگام استفاده از ول تمترهای آنالوگ خطای دیداری ناشی از شکست نور عملاً قابل اجتناب نمی باشد.
اما در ولت مترهای دیجیتال خطای دیداری ناشی از زاویه دید وجود ندارد. یعنی اینکه یا شما قادر به خواندن صفحه نمایش هستید یا نیستید. اگر از یک زاویه نامناسب به DMM نگاه کنید قرار نیست به جای 83/ 7 ، 69/ 7 یا 12/ 8 ببینید. مزیت دیگر DMM ها امپدانس ورودی بالای آن هاست که نوعاً حدود یک مگا اهم بر ولت است. امپدانس ورودی بالا متناظر با دقت و حساسیت بالا می باشد. در یک VOM آنالوگ، امپدانس ورودی معمولاً بسیار پایی نتر از این مقدار است. اگرچه VOM هایی با امپدانس 50KΩ و 100KΩ هم وجود دارند اما برای مدت ها امپدانس 20KΩ استاندارد تصور می شد. یک VOM یا VTVM با یک FET در طبقه ورودی خود، عموماً دارای امپدانس ورودی بزرگ تری نسبت به یک VOM استاندارد است. برخی VOM های ارزان تر دارای امپدانس ورودی حدود 2KΩ بر ولت هستند. چنین مقادیری برای کارهای الکترونیکی دقیق مناسب نیستند. اهمیت امپدانس ورودی بالا در یک ولت متر در شکل 3- 1 نشان داده شده است. ولت متر ولتاژ دو سر یک عنصر مقاومتی در مدار را نشان میدهد، اما مقاومت داخلی ولت متر موازی با مقاومت مدار مورد نظر قرار می گیرد. این دو قسمت اغلب میتواند نتیجه قرائت را به طور قابل ملاحظه ای تحت تأثیر قرار دهد. فرض کنید ولتاژ 9V را به دو مقاومت R1 و R2 طبق شکل 3-1 اعمال می کنیم. مقدارمقاومت R1 =25K و مقاومت R2= 50K است مقدار کلی این دو مقاومت سری به سادگی برابر مجموع مقدار مقاومت های آن هاست.