Sygnalizator utraty ciągłości

Fakt przepływu prądu przez jakiś przewód lub ścieżkę na płytce drukowanej można stwierdzić bardzo łatwo - większość multimetrów ma odpowiedni sygnalizator, można też na piechotę posłużyć się bateryjką i żarówką. Multimetr piszczy (lub żarówka świeci), czyli prąd płynie. Co zrobić w sytuacji, kiedy przez jakiś obwód może płynąć prąd elektryczny, ale nam zależy na informacji o przerwaniu jego ciągłości? Ciągłe wsłuchiwanie się w piszczenie albo patrzenie na żarówkę może być irytujące. Opisany układ zawiadomi użytkownika, kiedy obwód zostanie otwarty.

Gdzie to może się przydać? Na przykład podczas napraw połączeń przewodów w puszkach elektrycznych lub przy sprawdzaniu, czy przewód nie jest złamany. Jeżeli prąd nie będzie mógł płynąć, układ poinformuje o tym zarówno światłem, jak i dźwiękiem.

Budowa i działanie

Schemat ideowy omawianego układu znajduje się na rysunku 1. Zasilanie stanowi pojedyncza bateria typu CR2032, mocowana w odpowiednim koszyku, która jest odcinana od reszty obwodu za pomocą niewielkiego przełącznika S1. Po rozwarciu jego styków układ nie pobiera jakiegokolwiek prądu z tej baterii.

Rysunek 1. Schemat ideowy sygnalizatora utraty ciągłości

Badany obwód podłącza się do zacisków złącza J1. Jeżeli jego rezystancja jest bardzo wysoka, wówczas prąd płynący przez rezystor R1 do bazy tranzystora T1 powoduje nasycenie tego elementu półprzewodnikowego. To z kolei skutkuje załączeniem diody LED1 (czerwonej) i sygnalizatora SG1. Ponieważ napięcie kolektor-emiter T1 staje się bardzo małe, rzędu kilkudziesięciu miliwoltów, tranzystor T2 zostaje zatkany - jego napięcie baza-emiter jest zbyt małe, by go otworzyć. Dlatego dioda LED2 nie świeci.

Po zwarciu zacisków złącza J1, czyli w pożądanej sytuacji, role tranzystorów odwracają się. Podłączona do J1 niewielka rezystancja tworzy z R1 dzielnik napięcia, które jest zbyt niskie do otwarcia tranzystora T1. W tej sytuacji potencjał jego kolektora jest zbliżony do 3 V. Niewielki prąd bazy, jaki przepływa przez LED1 i SG1 (głównie przez sygnalizator) do bazy T2, powoduje zaświecenie diody LED2. Jednocześnie natężenie prądu bazy T2 jest na tyle niskie, że LED1 i SG1 nie działają.

Montaż i uruchomienie

Układ został zmontowany na jednostronnej płytce drukowanej o wymiarach 25×55 mm. Jej schemat został pokazany na rysunku 2. Nie ma na niej otworów montażowych, układ można zaizolować, na przykład rurką termokurczliwą o dużym przekroju.

Rysunek 2. Schemat płytki PCB

Montaż układu jest bardzo prosty i nawet początkującym elektronikom nie zajmie wiele czasu. Polecam rozpocząć od elementów najniższych, czyli rezystorów.

Poprawnie zmontowany układ jest gotowy do działania po włożeniu baterii CR2032 do koszyka na płytce. Pobór prądu przez układ wynosi około 20 mA przy rozwartych zaciskach złącza J1 oraz około 5 mA przy zwartych zaciskach. Jako graniczną wartość rezystancji, przy której układ rozpoznaje obwód jako zwarty, przyjęto 2 kΩ. Powyżej tej granicy tranzystor T1 nie nasyca się, co prowadzi do świecenia dwóch diod jednocześnie, co też można zastosować jako swego rodzaju informację o stanie badanego obwodu.

W układzie prototypowym do złącza J1 zostały podłączone krótkie (około 10 cm) przewody zakończone krokodylkami. Takie rozwiązanie znacząco ułatwia dołączanie tego układu od monitorowanych przewodów lub styków. Wygląd całego urządzenia pokazuje fotografia tytułowa, choć to tylko propozycja - do zacisków złącza J1 można dołączyć mnóstwo innych końcówek.

Michał Kurzela, EP