Wykrywacz zadanej rezystancji

Prezentowany układ jest jak rozbudowany „piszczyk” znany z multimetrów cyfrowych, którym można wykrywać zwarcia w układzie. Typowa wartość maksymalnej rezystancji, która skutkuje zadziałaniem wbudowanego buzzera, jest rzędu kilkudziesięciu omów. W prezentowanym układzie próg zadziałania jest płynnie regulowany, nawet do 1 kΩ, więc można nim bardzo szybko znaleźć uporczywe zwarcia, zlokalizowane np. na końcu długiego, cienkiego przewodu telekomunikacyjnego lub wywołane osadem z wylanych baterii.

Budowa i działanie

Schemat ideowy znajduje został pokazany na rysunku 1. Idea wykrywania zadanej rezystancji polega na porównaniu napięć wytwarzanych przez dwa dzielniki napięcia. Jeden z nich, referencyjny, składa się z potencjometru P1 i rezystora R2. Uzyskane z niego napięcie zawiera się w przedziale od 0 do ok. 4,5 V.

Rysunek 1. Schemat ideowy układu

Drugim dzielnikiem jest rezystor R1, o identycznej rezystancji co R2, oraz badany obwód, dołączany do zacisków J1. Jeżeli rezystancja tego obwodu będzie niższa niż potencjometru P1, niższe będzie również wytwarzane przezeń napięcie.

Oba napięcia są porównywane przez komparator US2. Jeżeli napięcie odkładające się na badanym fragmencie obwodu jest niższe niż na potencjometrze P1 – czyli jego rezystancja jest niższa – tranzystor wyjściowy komparatora nasyca się. To powoduje zaświecenie diody LED1 oraz dźwięczenie sygnalizatora SG1. Rezystor R3 wprowadza do układu niewielką histerezę, która poprawia załączanie i wyłączanie tranzystora wyjściowego komparatora, bez występowania stanów pośrednich związanych ze skończonym wzmocnieniem układu LM311.

Prąd płynący przez sygnalizator SG1 został ograniczony rezystorem R5, aby emitowany przez niego dźwięk nie był dokuczliwy, ani też nie przeszkadzał podczas pracy w skupieniu. Wartość tego rezystora można dowolnie zmieniać.

Dzielniki napięcia są zasilane ze stabilizatora liniowego o napięciu wyjściowym 5 V. Celem takiego posunięcia było zapewnienie komparatorowi LM311 prawidłowych warunków pracy jego obwodów wejściowych. Maksymalne napięcie wejściowe, jakie obsługuje on poprawnie, jest około 2 V niższe od zasilającego. Aby uniknąć problemów związanych z polaryzacją diody Zenera, zdecydowano się na użycie prostego i taniego stabilizatora, przy którym kwestia natężenia pobieranego zeń prądu nie jest istotna. Kondensatory C1 i C2 zapobiegają jego wzbudzeniu.

Montaż i uruchomienie

Układ został zmontowany na jednostronnej płytce drukowanej o wymiarach 55×25 mm, a wzór ścieżek oraz schemat montażowy został pokazany na rysunku 2. W odległości 3 mm od krawędzi płytki znalazły się otwory montażowe. Montaż proponuję przeprowadzić w sposób typowy, od elementów najniższych po najwyższe. Pod układ US2 można zastosować podstawkę.

Rysunek 2. Schemat montażowy i wzór ścieżek płytki PCB

Po podłączeniu zasilania z przedziału 9…12 V (np. baterii 6F22), układ może rozpocząć pracę. Potencjometrem P1 ustawia się rezystancję, która ma być maksymalnym progiem czułości układu – po przyłożeniu takiej samej, lub mniejszej, do zacisków złącza J1, dioda LED zaświeci się, a sygnalizator zapiszczy. Pobór prądu w stanie czuwania wynosi około 7 mA, a podczas sygnalizacji około 22 mA – przy zasilaniu napięciem 9 V.

Można przygotować układ do detekcji rezystancji o większej wartości niż 1 kΩ – wystarczy proporcjonalnie zwiększyć wartości rezystorów R1 i R2 oraz potencjometru P1.

Michał Kurzela, EP