دستگاه تستر و رسم منحنی مشخصه ترانزیستور با آردوینو

+3

وقتی دستگاه رو روشن می‌کنی، منوی اصلی روی صفحه نمایش ظاهر می‌شه. اول از همه باید نوع قطعه‌ای که می‌خوای تست کنی رو با لمس گزینه‌های روی صفحه (مثل PNP NPN یا MOSFET و JFET) انتخاب کنی. اگه می‌خوای یه دیود رو تست کنی، کافیه همون حالت PNP NPN رو انتخاب کنی.

بعدش قطعه رو داخل سوکت ZIF قرار بده. خود منو بهت نشون می‌ده که از کدوم پین‌ها باید استفاده کنی. مثلا ترانزیستورهای PNP، ماسفت‌های کانال P و JFETهای کانال N تو سمت چپ سوکت قرار می‌گیرن.

ترانزیستورهای NPN، ماسفت‌های کانال N و JFETهای کانال P هم تو سمت راست سوکت جا می‌خورن. بعد از قرار دادن قطعه، اهرم سوکت رو ببند.

تو کمتر از یه ثانیه، دستگاه تشخیص می‌ده که قطعه بهش وصل شده و شروع به رسم منحنی‌ها می‌کنه. برای یه ترانزیستور معمولی (PNP یا NPN)، دستگاه نمودار ولتاژ کلکتور-امیتر (Vce) رو نسبت به جریان کلکتور رسم می‌کنه و برای جریان‌های مختلف بیس، یه خط جداگانه می‌کشه.

مثلا خطوطی برای صفر میکروآمپر، 50 میکروآمپر، 100 میکروآمپر و غیره رسم می‌شن. مقدار بهره یا همون گین (Gain) ترانزیستور هم اون بالای صفحه بهت نشون داده می‌شه.

برای ماسفت‌ها، نمودار ولتاژ درین-سورس (Vds) بر اساس جریان درین کشیده می‌شه. اینجا به ازای ولتاژهای مختلف گیت (مثل صفر، یک ولت، دو ولت)، منحنی‌های جداگانه‌ای می‌بینی. ولتاژ آستانه (Threshold) یا همون نقطه‌ای که ترانزیستور روشن می‌شه هم بالای صفحه نوشته می‌شه.

در مورد JFETها هم دقیقا نمودار ولتاژ درین-سورس نسبت به جریان درین رسم می‌شه و خطوط برای ولتاژهای مختلف گیت کشیده می‌شن. تو JFETهای از نوع Depletion، وقتی ولتاژ گیت و سورس برابر باشن، جریان از ترانزیستور عبور می‌کنه.

هر چی ولتاژ گیت از ولتاژ درین فاصله‌ بیشتری بگیره، JFET به سمت خاموش شدن می‌ره. ولتاژ قطع این قطعه هم تو بالای صفحه نمایش قابل دیدنه.

جذاب‌ترین بخش منحنی یه ماسفت یا JFET، محدوده‌ای در حدود چند صد میلی‌ولت بالاتر یا پایین‌تر از ولتاژ آستانه‌ست. اگه خواستی روی این محدوده زوم کنی، تو منوی اصلی دکمه Setup رو بزن تا وارد تنظیمات بشی. اونجا می‌تونی مینیمم و ماکزیمم ولتاژ گیت رو تعیین کنی تا نمودارهای بیشتری تو اون ناحیه حساس رسم بشن.

تو همون صفحه Setup می‌تونی مینیمم و ماکزیمم جریان بیس رو برای ترانزیستورهای BJT تنظیم کنی. برای دیودها هم می‌تونی ولتاژ هدایت مستقیم و برای دیودهای زنر، ولتاژ شکست معکوس رو به راحتی روی گراف ببینی. تو یکی از عکس‌های بالا، من منحنی چند تا دیود مختلف رو با هم ترکیب کردم تا مقایسه‌شون راحت‌تر بشه.

+3

بریم ببینیم پشت پرده این دستگاه چه خبره! فرض کن می‌خوایم یه ترانزیستور NPN رو تست کنیم. هدفمون اینه که نمودار ولتاژ کلکتور-امیتر (محور افقی یا X) رو در برابر جریان کلکتور (محور عمودی یا Y) بکشیم. برای هر جریان ثابت بیس، قراره یه منحنی مجزا رسم بشه. مثلا جریان‌های صفر، 50 میکروآمپر، 100 میکروآمپر و...

امیتر ترانزیستور NPN به صفر ولت وصل می‌شه و کلکتور از طریق یه مقاومت بار 100 اهمی، به یه منبع ولتاژ متغیر متصل می‌شه که ولتاژش آروم آروم بالا می‌ره. آردوینو با کنترل یه مبدل دیجیتال به آنالوگ (DAC)، این ولتاژ تست رو از صفر تا 12 ولت (یا تا جایی که جریان مقاومت بار به 50 میلی‌آمپر برسه) افزایش می‌ده.

در طول این فرایند، آردوینو دائما ولتاژ بین کلکتور و امیتر و همچنین ولتاژ دو سر مقاومت بار رو اندازه می‌گیره و گراف مربوطه رو نقطه به نقطه روی صفحه می‌کشه.

این روند برای تمام استپ‌های جریان بیس تکرار می‌شه. جریان بیس توسط کانال دوم DAC (که اونم بین صفر تا 12 ولته) و یه مقاومت 27 کیلواهمی تولید می‌شه. مثلا DAC ولتاژهای صفر، 1.35 ولت (برای 50 میکروآمپر)، 2.7 ولت (برای 100 میکروآمپر) و غیره رو به بیس اعمال می‌کنه. البته تو عمل، به خاطر افت ولتاژ Vbe که حدود 0.7 ولته، ولتاژ اعمالی باید کمی بیشتر از این مقادیر تئوری باشه.

برای یه ترانزیستور PNP قضیه برعکسه. امیتر به 12 ولت وصل می‌شه و کلکتور از طریق مقاومت بار به ولتاژی وصل می‌شه که آروم آروم از 12 ولت به صفر کاهش پیدا می‌کنه. ولتاژ DAC مربوط به بیس هم از 12 ولت شروع به کم شدن می‌کنه.

تست ماسفت افزایشی کانال N خیلی شبیه به NPN هست. سورس به صفر ولت وصله و درین از طریق مقاومت بار به یه ولتاژ متغیر صفر تا 12 ولت متصل می‌شه. همون DAC که قبلا جریان بیس رو تنظیم می‌کرد، حالا وظیفه‌ش اینه که ولتاژ گیت رو به صورت پله‌های 1 ولتی بالا ببره.

ماسفت افزایشی کانال P هم شبیه به PNP تست می‌شه. سورس روی 12 ولت ثابته و درین به یه ولتاژ کاهشی از 12 به صفر وصل می‌شه. ولتاژ گیت هم به شکل پله‌ای از 12 به سمت پایین (11 ولت، 10 ولت و...) تغییر می‌کنه.

اما داستان JFETهای نوع Depletion یکم چالش‌برانگیزتره. اصولا تو این قطعات باید سورس رو به صفر ولت وصل کنیم، به درین یه ولتاژ مثبت متغیر بدیم و به گیت ولتاژ منفی متغیر اعمال کنیم، چون این قطعات ذاتا روشن هستن و با ولتاژ منفی خاموش می‌شن.

از اونجایی که مدار تستر ما نمی‌تونه ولتاژ منفی تولید کنه، یه کلک هوشمندانه می‌زنیم! درین JFET به 12 ولت ثابت وصل می‌شه، سورس از طریق مقاومت بار به ولتاژی وصل می‌شه که از 12 ولت به سمت صفر میاد. حالا ما می‌خوایم اختلاف ولتاژ گیت-سورس (Vgs) به شکل پله‌های منفی (صفر، منفی یک، منفی دو) تغییر کنه، ولی باید این اختلاف ولتاژ موقع تغییر ولتاژ درین-سورس، ثابت بمونه.

بنابراین آردوینو ولتاژ مقاومت بار رو تنظیم می‌کنه و بعدش ولتاژ DAC گیت رو اون‌قدر تغییر می‌ده تا Vgs به همون مقدار منفی دلخواه برسه. بعد ولتاژ بار رو عوض می‌کنه و دوباره گیت رو متناسب با اون تنظیم می‌کنه و همین‌طور ادامه می‌ده.

با اینکه تستر نمی‌تونه دقیقا ولتاژ گیت رو اندازه بگیره، اما می‌دونه که به DAC چه فرمانی داده و این برای دقت کار کاملا کافیه. (اگه خواستی بخش ولتاژ مثبت گیت یه JFET رو ببینی، باید اونو مثل یه ماسفت تست کنی). برای JFET نوع P هم همه این ولتاژها کاملا برعکس می‌شن.

دستگاه ما گزینه‌ای اختصاصی برای ماسفت‌های Depletion یا JFETهای افزایشی نداره، اما می‌تونی اونا رو تو همون حالت‌های قبلی تست کنی. وقتی رسم گراف تموم شد، دستگاه محاسبات مربوط به بهره، ولتاژ آستانه و ولتاژ قطع رو شروع می‌کنه.

برای ترانزیستورهای BJT، آردوینو فاصله بین خطوط افقی نمودار رو بررسی می‌کنه. تو فرایند رسم، جریان کلکتور رو دقیقا تو لحظه‌ای که Vce برابر با 2 ولت هست، یادداشت می‌کنه.

در نهایت، میزان تغییرات جریان کلکتور رو به تغییرات جریان بیس تقسیم می‌کنه تا بهره ترانزیستور به دست بیاد.

البته مفهوم بهره (Gain) تو این قطعات خیلی متغیره و به روش اندازه‌گیری بستگی داره. محاله دو تا مولتی‌متر از دو برند مختلف، یه عدد کاملا یکسان برای گین ترانزیستور نشون بدن. در واقع، هدف اصلی ما اینه که بفهمیم آیا بهره قطعه بالاست یا نه، یا اینکه آیا دو تا ترانزیستور مختلف، رفتار مشابهی دارن یا نه.

برای محاسبه ولتاژ آستانه ماسفت‌ها، آردوینو ولتاژ بار رو روی 6 ولت فیکس می‌کنه و بعد ولتاژ Vgs رو آروم آروم بالا می‌بره تا جایی که جریان بار از 5 میلی‌آمپر عبور کنه؛ همون نقطه رو به عنوان آستانه در نظر می‌گیره.

برای JFETها هم آردوینو ولتاژ بار رو روی 6 ولت می‌ذاره و ولتاژ منفی Vgs رو افزایش می‌ده تا جایی که جریان بار به کمتر از 1 میلی‌آمپر برسه و همون ولتاژ رو به عنوان ولتاژ قطع معرفی می‌کنه.

حالا بریم سراغ بخش سخت‌افزار. این مدار برای کار کردن به سه سطح ولتاژ مختلف نیاز داره:

• 5 ولت برای برد آردوینو
• 3.3 ولت برای راه‌اندازی نمایشگر LCD
• 12 ولت برای بخش تست قطعات

مدار باید بتونه تمام این ولتاژها رو فقط از 4 تا باتری قلمی (AA) تولید کنه. برای تولید سیگنال‌های تست، آردوینو به یه ماژول DAC دو کاناله وصل شده (من اول خواستم از PWM خود آردوینو استفاده کنم، ولی به شدت نویز داشت و اصلا جواب نداد).

این DAC می‌تونه ولتاژهایی بین صفر تا 4.096 ولت تولید کنه که باید توسط آپ‌امپ‌ها به محدوده صفر تا 12 ولت تبدیل بشن. چون نتونستم آپ‌امپی پیدا کنم که هم Rail-to-Rail باشه و هم بتونه 50 میلی‌آمپر جریان بده، مجبور شدم از یه آپ‌امپ معمولی مثل LM358 استفاده کنم.

مشکل LM358 اینه که خروجیش هیچ‌وقت نمی‌تونه کامل به ولتاژ تغذیه‌ش برسه (حدود 1.5 ولت افت داره و نهایتا تا 10.5 ولت می‌ره). ولی ما برای تست به 12 ولت کامل نیاز داریم!

راه‌حل این بود که یه ترانزیستور NPN رو به شکل کلکتور-باز (Open-Collector) تو خروجی آپ‌امپ قرار بدم. این کار باعث می‌شه خروجی دست‌ساز ما بتونه دقیقا تا 12 ولت بالا بره. مقاومت‌های فیدبک دور آپ‌امپ هم همون بازه 4 ولتی DAC رو به صفر تا 12 ولت تقویت می‌کنن.

ولتاژی که روی پایه‌های قطعه در حال تست قرار می‌گیره تا 12 ولت بالا می‌ره، در حالی که آردوینو نمی‌تونه ولتاژ بیشتر از 5 ولت رو بخونه. پس از مدار مقسم ولتاژ (پتانسیومترهای مقاومتی) استفاده کردیم تا این ولتاژها رو به محدوده ایمن برسونیم.

برای ارتباط بین آردوینو و نمایشگر هم از مقسم‌های ولتاژ استفاده شده تا سیگنال‌های 5 ولت به 3 ولت کاهش پیدا کنن. نمایشگر، تاچ اسکرین و DAC همگی از طریق یه گذرگاه مشترک SPI کنترل می‌شن. کل این سیستم با 4 تا باتری قلمی تغذیه می‌شه که تو حالت پر حدود 6.5 ولت دارن و تا 5.3 ولت می‌شه ازشون کار کشید.

ولتاژ 6 ولت باتری‌ها با یه رگولاتور کم‌افت مثل HT7550 به 5 ولت تبدیل می‌شه (اگه این مدل رو گیر نیاوردی، ترکیب یه دیود زنر 5 ولتی و مقاومت 22 اهمی هم تقریبا کارتو راه می‌ندازه). کل جریان مصرفی تو خط 5 ولت حدود 26 میلی‌آمپره.

خط 3.3 ولت هم با رگولاتور HT7533 از همون باتری‌ها تغذیه می‌شه و حدود 42 میلی‌آمپر جریان می‌کشه. (می‌تونی از 78L33 استفاده کنی، ولی چون 2 ولت افت داره، مجبوری باتری‌ها رو خیلی زودتر عوض کنی!).

برای تولید 12 ولت هم از یه ماژول افزاینده (Boost Converter) استفاده کردیم که به راحتی تو بازار پیدا می‌شه. البته پیدا کردن یه ماژول باکیفیت و بدون دردسر کار راحتی نبود.

فقط حواست باشه که تحت هیچ شرایطی از ماژول‌های XL6009 استفاده نکنی، چون فاجعه‌ن! وقتی ولتاژ باتری به زیر 4 ولت می‌رسه، این تراشه قاطی می‌کنه و ولتاژ خروجیش رو تا 50 ولت بالا می‌بره که می‌تونه کل مدارت رو کباب کنه. حتما از ماژول‌های باثبات و استاندارد استفاده کن.

ماژولی که من استفاده کردم خیلی کوچیکه و راندمان 80 درصدی داره. تو حالت آماده‌به‌کار فقط 5 میلی‌آمپر از باتری می‌کشه و موقع رسم گراف‌ها مصرفش نهایتا به 160 میلی‌آمپر می‌رسه.

همون‌طور که باتری‌ها خالی می‌شن، ولتاژشون تغییر می‌کنه، اما نرم‌افزار به صورت هوشمند و با استفاده از ولتاژهای مرجع این خطا رو جبران می‌کنه. آردوینو دائما خط 12 ولت رو می‌خونه. مبدل آنالوگ به دیجیتال (ADC) آردوینو از خط 5 ولت به عنوان رفرنس استفاده می‌کنه، ولی خود اون 5 ولت به صورت نرم‌افزاری با رفرنس 1.1 ولت داخلی آردوینو کالیبره می‌شه تا خطایی پیش نیاد.

تراشه DAC هم یه ولتاژ مرجع داخلی به شدت دقیق داره که خیال ما رو از بابت پایداری ولتاژها راحت می‌کنه. من سیستم تسترهای LCR-T4 رو خیلی دوست دارم که با یه دکمه روشن می‌شن و بعد از یه مدت خودکار خاموش می‌شن. متأسفانه پیاده‌سازی اون سیستم باعث افت ولتاژ تو مدار می‌شد که برای باتری‌های قلمی ما اصلا قابل قبول نبود. حتی طراحی با ماسفت هم نتونست مشکل رو کامل حل کنه.

به همین خاطر تصمیم گرفتم از یه کلید کشویی مکانیکی ساده برای روشن و خاموش کردن دستگاه استفاده کنم.

اسکچ (کد) آردوینو این پروژه ضمیمه شده. خیلی راحت می‌تونی اون رو روی آردوینو پرو مینی آپلود کنی. اگه تا حالا این کار رو نکردی، هزاران آموزش ساده تو اینترنت هست که می‌تونه بهت کمک کنه.

روند کار برنامه به این شکله که اول منوی اصلی رو رسم می‌کنه و بعد منتظر می‌مونه تا قطعه رو روی سوکت قرار بدی یا یکی از دکمه‌های صفحه رو لمس کنی (یا اینکه فرمانی از کامپیوتر صادر بشه). برنامه هر ثانیه یک بار حضور قطعه رو بررسی می‌کنه.

اما چطور می‌فهمه قطعه وارد مدار شده؟ خیلی ساده‌ست! ولتاژ بیس/گیت رو روی نصف (مقدار 128 برای DAC) تنظیم می‌کنه و ولتاژ مقاومت بار رو بین صفر و 12 ولت سوئیچ می‌کنه.

اگه جریانی در حد چند میلی‌آمپر از مقاومت‌های بار عبور کنه، یعنی مدار بسته شده و یه قطعه بهش وصله. حتی اگه با تغییر ولتاژ بیس جریان تغییر نکنه، آردوینو می‌فهمه که اون قطعه احتمالا یه دیوده!

بعد از تشخیص، منحنی‌های لازم رو رسم می‌کنه و در نهایت جریان بیس و بار رو کلا قطع می‌کنه تا حرارتی تولید نشه. بعد دوباره ثانیه‌ای یک بار مدار رو چک می‌کنه تا وقتی که قطعه رو خارج کنی. به محض اینکه جریان مقاومت بار صفر بشه، می‌فهمه که قطعه برداشته شده.

برای راه‌اندازی نمایشگر ILI9341، من از کتابخونه اختصاصی خودم به اسم "SimpleILI9341" استفاده کردم که ضمیمه شده. دستورات گرافیکیش دقیقا مثل بقیه کتابخونه‌های استاندارده و کار باهاش خیلی راحته.

بزرگترین مزیت این کتابخونه نسبت به مدل‌های دیگه اینه که بدون مشکل کار می‌کنه و با بقیه قطعاتی که روی باس SPI هستن تداخلی نداره. بعضی از کتابخونه‌های خیلی سریع، به خاطر زمان‌بندی‌های خاصشون، روی باس SPI نویز میندازن و بقیه قطعات رو از کار میندازن. این کتابخونه با زبان C خالص نوشته شده و بار پردازشی خیلی کمی داره.

یه برنامه ویندوزی هم ضمیمه کردم که باهاش می‌تونی فونت‌ها و آیکون‌های دلخواه خودت رو برای نمایشگر طراحی کنی.

این تستر جذاب می‌تونه از طریق پورت سریال با کامپیوتر ارتباط برقرار کنه (با تنظیمات 9600 بیت بر ثانیه، 8 بیت و بدون Parity). برای این کار به یه مبدل USB به سریال نیاز داری. از طریق محیط ترمینال می‌تونی دستورات زیر رو به دستگاه بفرستی:

• فرمان N: رسم منحنی‌های ترانزیستور NPN.
• فرمان P: رسم منحنی‌های ترانزیستور PNP.
• فرمان F: رسم منحنی‌های ماسفت کانال N.
• فرمان f: رسم منحنی‌های ماسفت کانال P.
• فرمان J: رسم منحنی‌های JFET کانال N.
• فرمان j: رسم منحنی‌های JFET کانال P.
• فرمان D: رسم منحنی‌های دیود روی سمت NPN سوکت.
• فرمان d: رسم منحنی‌های دیود روی سمت PNP سوکت.
• فرمان A به همراه عدد nn: تنظیم DAC-A روی عدد nn و برگشت پیام A به سیستم. (این کانال ولتاژ بار رو کنترل می‌کنه).
• فرمان B به همراه عدد nn: تنظیم DAC-B روی عدد nn. (این کانال ولتاژ بیس/گیت رو کنترل می‌کنه).
• فرمان X: ارسال پیوسته مقادیر خام ADC به کامپیوتر.
• فرمان M: نمایش منوی اصلی روی صفحه نمایش دستگاه.

وقتی با یکی از این دستورات به دستگاه فرمان می‌دی تا منحنی رسم کنه، داده‌های خروجی با این فرمت برای کامپیوتر ارسال می‌شن:

• حرف n: شروع یه گراف جدید و رسم محورها.
• عبارت (m (x),(y),(b: حرکت قلم به مختصات x و y.
• مقدار x: ولتاژ Vce بر حسب میلی‌ولت عدد صحیح.
• مقدار y: جریان Ic بر حسب ضریبی از صد میکروآمپر (مثلا اگه 123 بفرسته یعنی 12.3 میلی‌آمپر).
• مقدار b: جریان بیس بر حسب میکروآمپر، یا 50 برابر ولتاژ گیت بر حسب میلی‌ولت.
• عبارت (l (x),(y),(b: رسم یک خط به مختصات x و y.
• حرف z: پایان خط رسم شده.
• عبارت (g (g: پایان اسکن کلی؛ مقدار g همون بهره، 10 برابر ولتاژ آستانه یا 10 برابر ولتاژ قطعه.

دقت کن اعدادی که برای کامپیوتر ارسال می‌شن، مقادیر کاملا خام و فیلترنشده هستن. آردوینو قبل از رسم این اعداد روی صفحه خودش، ازشون میانگین می‌گیره؛ پس تو هم اگه می‌خوای نمودار رو تو کامپیوتر رسم کنی، باید داده‌ها رو نرم و فیلتر کنی. وقتی هم دستور X رو می‌فرستی، داده‌ها این‌طوری میان:

• فرمت: (x (p),(q),(r),(s),(t),(u
• مقدار p: ولتاژ مقاومت بار تو بخش تست PNP
• مقدار q: ولتاژ کلکتور تو بخش تست PNP
• مقدار r: ولتاژ مقاومت بار تو بخش تست NPN
• مقدار s: ولتاژ کلکتور تو بخش تست NPN
• مقدار t: ولتاژ دقیق خط 12 ولت
• مقدار u: ولتاژ دقیق خط 5 ولت بر حسب میلی‌ولت

با این اطلاعات خامی که دستگاه برمی‌گردونه، می‌تونی یه نرم‌افزار حرفه‌ای روی کامپیوتر بنویسی و قطعات جدیدی رو تست کنی. فقط کافیه با دستورهای A و B ولتاژها رو ست کنی و با خوندن ADC نتایج رو تحلیل کنی.

برای اینکه سرعت اسکن پایین نیاد، دستگاه فقط زمانی به کامپیوتر دیتا می‌ده که بهش دستور داده باشی. وقتی هم وصله، دیگه قطعه رو به صورت خودکار تشخیص نمی‌ده. تو این حالت تنها راه برای خاموش کردن تست‌ها، فرستادن دستور O یا درآوردن باتری‌هاست! یه برنامه تستی تحت ویندوز هم براتون گذاشتم تا بتونین نحوه ارسال این فرمان‌ها رو تو عمل ببینید.

قطعات اصلی که برای ساخت این دستگاه نیاز داری، اینا هستن:

• برد آردوینو پرو مینی 5 ولت 16 مگاهرتز (Atmel328p)
• سوکت تست ZIF مدل 14 پین
• تراشه مبدل MCP4802
• رگولاتور ولتاژ HT7533
• رگولاتور ولتاژ LE33CZ
• نمایشگر رنگی 2.8 اینچ مدل IL9341
• ماژول افزاینده ولتاژ (Boost) از 5 ولت به 12 ولت
• جاباتری برای 4 عدد باتری قلمی (AA)

این قطعات رو می‌تونی به راحتی از فروشگاه‌های الکترونیک پیدا کنی و هزینه خیلی پایینی دارن. بقیه قطعات، لوازم عمومی هستن که احتمالا تو کشوی قطعاتت پیدا می‌شن:

• سه عدد ترانزیستور BC639
• هفت عدد خازن 100 نانوفاراد
• دو عدد خازن 10 میکروفاراد
• مقاومت‌های 1 کیلواهم، 2.2 کیلو، 3.3 کیلو، 4.7 کیلو و 10 کیلو
• مقاومت‌های 27 کیلو، 33 کیلو، 47 کیلو، 68 کیلو و 100 اهم
• یک عدد کلید کشویی ساده
• یک عدد آپ‌امپ LM358
• برد سوراخ‌دار (Stripboard)
• سوکت آیسی 28 پین یا پین‌هدر
• پیچ و مهره برای بستن قاب

برای مونتاژ هم به هویه، سیم‌چین، قلع، سیم‌های رنگی و یه مبدل USB به سریال برای پروگرام کردن آردوینو نیاز داری. این تستر رو می‌تونی خیلی راحت روی برد سوراخ‌دار پیاده کنی. اگه تا اینجای کار با قطعات سر و کله زدی، حتما می‌دونی چطور یه مدار رو روی استریپ‌بورد ببندی.

نقشه چینشی که من استفاده کردم تو تصاویر مشخصه. خطوط فیروزه‌ای همون ترک‌های مسی پشت برد هستن. خطوط قرمز سیم‌کشی‌های روی برد یا پایه‌های بلند خود قطعاتن. خطوط قرمز منحنی سیم‌های رشته‌ای و نرم هستن و دایره‌های آبی تیره، جاهایی هستن که باید با مته مسیر مسی برد رو قطع کنی.

من کل مدار رو روی دو تا برد جداگانه بستم. یه برد برای نمایشگر و بخش تست، و برد دوم برای جاباتری و رگولاتورهای ولتاژ. این‌طوری بخش‌های ولتاژ پایین (5 ولت) و ولتاژ بالا (12 ولت) تا حد امکان از هم جدا شدن.

این دو تا برد و نمایشگر، یه ساندویچ سه طبقه تشکیل می‌دن که با پیچ‌های سایز M2 به هم محکم شدن. می‌تونی از لوله‌های پلاستیکی یا حتی لوله خالی خودکار به عنوان اسپیسر (فاصله‌انداز) بین طبقات استفاده کنی.

برای نصب آردوینو، فقط پایه‌های کناری که نیاز داشتم رو با سیم‌های کوتاه لحیم کردم تا برد آردوینو کاملا به فیبر سوراخ‌دار بچسبه. از پین‌هدرهای مربعی استفاده نکردم چون ارتفاع مدار رو زیاد می‌کردن. چون زیر نمایشگر فضای زیادی نداریم، هر چی قطعات تخت‌تر باشن بهتره.

توجه کن که ترتیب پایه‌ها تو بردهای آردوینو پرو مینی ممکنه بین سازنده‌های مختلف، فرق کنه. پایه‌های لبه‌های طولانی معمولا ثابتن، ولی پایه‌های لبه‌های کوتاه ممکنه جابجا باشن. تو مدلی که من استفاده کردم، پایه‌های پروگرمر و GND کنار پین Raw قرار دارن.

خوبی این طراحی اینه که هیچ‌کدوم از پین‌های عرضی مستقیما روی برد سوراخ‌دار لحیم نشدن، پس اگه ترتیب پایه‌های آردوینوی تو متفاوت بود، می‌تونی با سیم‌های آزاد اتصالات رو برقرار کنی. برای قرار دادن نمایشگر هم می‌تونی از پین‌هدر ماده یا نصف یه سوکت آیسی 28 پین استفاده کنی.

البته پین‌های خود نمایشگر یکم ضخیم هستن، پس بهتره از سوکت‌هایی استفاده کنی که فنری باشن تا بعد از چند بار درآوردن و جا زدن ال‌سی‌دی خراب نشن.

پشت این نمایشگرها یه سوکت کارت حافظه هم هست که ما تو این پروژه ازش استفاده نکردیم، اما می‌تونی پین‌هاش رو روی برد لحیم کنی تا پایه‌های اضافی به محکم موندن نمایشگر کمک کنن. یادت نره قبل از اینکه سوکت ZIF رو روی برد لحیم کنی، اتصالات و جامپرهای زیرش رو انجام بدی.

برای راحتی در آپلود کدهای جدید، یه کانکتور 4 پین شامل Tx، Rx، Gnd و یه دکمه ریست هم به مدار اضافه کردم. بعد از اینکه خیالم از کارکرد نهایی راحت شد، این کانکتور رو از مدار برداشتم. برای محافظت از مدار هم یه طلق یا ورق پلاستیکی روش قرار بده. فایل‌های طراحی مدار با فرمت EasyPC هم براتون قرار داده شده.

اضافه کردن قطعات جدید به لیست تست این دستگاه ایده جذابیه، اما واقعا چه قطعاتی؟ برای قطعاتی مثل تریستور و ترایاک، همون تسترهای معمولی LCR-T4 کار رو به خوبی انجام می‌دن و نیازی به رسم گراف‌های پیچیده ندارن. اون تسترها حتی برای اپتوکوپلرها هم جواب می‌دن.

البته این تستر برای قطعاتی که نام بردیم عالیه و حتی قطعات صنعتی‌تر مثل ترانزیستورهای IGBT رو هم می‌شه دقیقا مثل یه ماسفت توش تست کرد.

خیلی عالی می‌شد اگه این دستگاه می‌تونست قطعه رو به صورت خودکار بشناسه و بهت بگه بیس و امیتر و کلکتور کدوم پایه‌ها هستن. اما با توجه به سخت‌افزار آنالوگی که برای رسم گراف‌ها طراحی کردیم، اضافه کردن این قابلیت نیازمند قطعات اضافی و مدار به شدت پیچیده‌ای می‌شه.

یه راه‌حل منطقی‌تر اینه که همون مدار ساده و اوپن‌سورس تستر LCR-T4 رو با یه میکروکنترلر Atmega ثانویه بسازیم و کنار این مدار قرار بدیم. می‌تونیم سوکت ZIF رو کمی بزرگ‌تر در نظر بگیریم و این میکروکنترلر جدید رو به عنوان برده (Slave) تو شبکه SPI به آردوینوی اصلی وصل کنیم تا فقط وظیفه تشخیص پایه‌ها رو انجام بده.

ارتباط SPI بین دو تا آردوینو چیز عجیبی نیست و کدهای آماده‌ش به راحتی تو اینترنت پیدا می‌شه. سورس کدهای تشخیص پایه هم که کاملا در دسترسه.

تو این ایده، آردوینوی اصلی نوع قطعه رو از روی صفحه بهت نشون می‌ده و بهت می‌گه چطوری باید اون رو تو بخش تست مدار ما جا بزنی تا گراف‌ها رسم بشن.

من یه فایل طراحی SMD از این مدار رو هم براتون ضمیمه کردم که می‌تونه با میکروکنترلر خام Atmega328p پیاده‌سازی بشه و ابعاد کار رو به شدت کاهش بده.

دنیای الکترونیک پر از این خلاقیت‌هاست. طراحی و ساخت ابزارهای اندازه‌گیری یکی از بهترین تمرین‌ها برای ارتقای مهارت‌های سخت‌افزاریه. ما تو آیسی‌مدار بی‌صبرانه منتظریم تا پروژه‌ها و ایده‌های نابی که بر اساس این تستر می‌سازی رو ببینیم. حتما تجربه‌هات رو به اشتراک بذار و دستگاه‌های جدید رو تست کن. موفق باشی!