Sprawdzenie warystora: znalezienie usterki multimetrem

Naprawa i diagnostyka wadliwego działania urządzeń elektronicznych odbywa się poprzez znalezienie uszkodzonych elementów z ich późniejszą wymianą. Często nie jest możliwe wizualne określenie, który element radiowy jest uszkodzony, dlatego przyrządy pomiarowe - testery służą do wykrywania awarii. Z ich pomocą sprawdzenie warystora zwykle nie jest trudne.

Cel i charakterystyka

Warystor to urządzenie elektroniczne z dwoma stykami i nieliniową symetryczną charakterystyką prądowo-napięciową. Termin „warystor” pochodzi od łacińskiego słowa zmienna – „zmienny” a opornik to „rezystor”. W swoim rdzeniu jest to rezystor półprzewodnikowy, który może zmieniać swoją rezystancję w zależności od napięcia przyłożonego do jego zacisków.

Rezystory tego typu powstają poprzez spiekanie w wysokiej temperaturze półprzewodnika i materiału wiążącego. Jako półprzewodnik stosuje się sproszkowany węglik krzemu lub tlenek cynku, a jako spoiwo szkło, lakier i żywicę. Otrzymany po spiekaniu pierwiastek poddawany jest metalizacji z dalszym powstawaniem ołowiu. Ze względu na swoją konstrukcję urządzenia wykonane są w postaci dysku, tabletki, cylindra lub postaci podobnej do folii.

Posiadając właściwość gwałtownego zmniejszania rezystancji, gdy na jego zaciskach pojawia się określone napięcie, warystor jest stosowany w obwodach elektronicznych jako element ochronny. Gdy wystąpi skok napięcia o określonej wielkości, urządzenie półprzewodnikowe natychmiast zmniejsza jego wewnętrzne rezystancja do kilkudziesięciu omów, praktycznie zwierając obwód, zapobiegając uszkodzeniu reszty elementów przez impuls schematy. Dlatego ważnym parametrem warystora jest wartość napięcia, przy której następuje przebicie urządzenia.

Zasada działania elementu zakłada jego połączenie równolegle z obwodem mocy. Po uruchomieniu i zmniejszeniu napięcia na wejściu, samoczynnie powróci do pierwotnej wartości. Ze względu na małą bezwładność dzieje się to natychmiast.

główne parametry

Przed sprawdzeniem warystora pod kątem użyteczności należy zrozumieć nie tylko zasadę jego działania, ale także wiedzieć, jakie posiada cechy. Jak każdy element elektroniczny, warystor ma szereg cech, które pozwalają na zastosowanie go w różnych obwodach. Głównym parametrem jest charakterystyka prądowo-napięciowa (CVC). Wyraźnie pokazuje, jak zmienia się prąd przy określonej wartości napięcia. Studiując charakterystykę I - V, można zauważyć, że warystor o symetrycznej charakterystyce dwukierunkowej działa zarówno w przedniej, jak i tylnej strefie sinusoidy, przypominającej diodę Zenera.

Oprócz charakterystyki I - V w badaniu warystora odnotowuje się następujące cechy:

• Um to najwyższe dopuszczalne napięcie robocze dla prądu zmiennego lub stałego.
• P to moc, którą element może rozproszyć na siebie bez pogorszenia swoich parametrów.
• W to dopuszczalna energia w dżulach, którą element radiowy może pochłonąć pod wpływem pojedynczego impulsu.
• Ipp - największa wartość prądu udarowego, dla którego określany jest kształt impulsu.
• Co to pojemność, której wartość jest mierzona na warystorze w stanie normalnym.

Ale w praktyce szczególną uwagę zwraca się głównie na parametr Um. Ta charakterystyka pokazuje poziom napięcia, przy którym ogniwo ulega uszkodzeniu i zaczyna płynąć prąd.

Rodzaje urządzeń

Różnorodność spotykanych typów warystorów wynika z faktu, że producenci dążą przede wszystkim do zwiększenia ich wydajności. Dlatego stosowane są technologie montażu bezołowiowego SMD, co pozwala na uzyskanie krótkich czasów odpowiedzi przy skoku napięcia wejściowego. Typowy czas odpowiedzi elementów z wyprowadzeniami mieści się w zakresie 15-25 nanosekund, a SMD - 0,5 nanosekund.

Istnieje klasa warystorów niskonapięciowych i wysokonapięciowych. Pierwsze produkowane są przy napięciu roboczym do dwustu woltów i natężeniu prądu do jednego ampera. Te ostatnie mają napięcie robocze do dwudziestu kilowoltów. Elementy małej mocy są stosowane jako ochrona przed przepięciami powstającymi w sieci domowej, a mocne są stosowane w podstacjach transformatorowych i systemach ochrony przed burzami.

Oznaczenie elementu

Niezależnie od producenta istnieje standard oznaczania warystorów. Zwyczajowo umieszcza się na samym elemencie kod alfanumeryczny, w którym zaszyfrowane są główne parametry. Na przykład dla typu dysku to oznaczenie wygląda jak S6K210, gdzie:

• S - materiał, z którego wykonany jest warystor;
• 6 - średnica korpusu elementu podana w milimetrach;
• K - wartość tolerancji odchylenia;
• 210 to wartość napięcia roboczego wyrażona w woltach.

W przypadku typu płaskiego stosuje się to samo oznaczenie, tylko pierwsze litery to CN, wskazujące rodzaj produktu.

Na diagramach element radiowy jest przedstawiony graficznie jako przekreślony prostokąt. Na przekreślonym drążku wykonana jest półka, nad którą umieszczona jest litera U. Element jest podpisany na schematach literami łacińskimi RU.

Metody testowania multimetru

Aby jednak sprawdzić warystor, jak każdy inny element radiowy, najłatwiej jest użyć urządzeń specjalnie do tego przeznaczonych. Jako takie urządzenia stosuje się multimetry. Głównym parametrem, który można nimi zmierzyć, jest rezystancja wewnętrzna elementu. Ale zanim bezpośrednio zaczniesz sprawdzać warystor, powinieneś się przygotować.

Oprócz multimetru będziesz potrzebować:

• lutownica;
• lutować;
• strumień;
• arkusz danych.

Pomiar rezystancji elementu można wykonać bez wylutowywania go z układu, jednak w celu uzyskania wiarygodnych danych przynajmniej jedno z jego wyjść powinno być odłączone od płytki. Całe przygotowanie sprowadza się do tego, że element półprzewodnikowy jest najpierw sprawdzany wizualnie pod kątem braku: pęknięć, wyczernień, pęknięć. Jeśli pęknięcie jest natychmiast widoczne, nie można już przeprowadzić kontroli. Taki warystor jest wyraźnie uszkodzony.

Lutownica, topnik i lut będą potrzebne, aby odlutować jeden z zacisków elementu lub nawet go całkowicie usunąć, a po sprawdzeniu, jeśli to konieczne, przylutować go z powrotem. Karta katalogowa przedmiotu jest oficjalnym dokumentem wydanym przez producenta. Zawiera wszystkie główne dane i cechy.

Arkusz danych służy do dokładnego poznania oporu roboczego elementu radiowego w spoczynku. Jeżeli przy pomiarze multimetrem rezystancja warystora nie różni się o więcej niż 10%, to uważa się, że jest sprawny. Jeśli opór jest znacznie mniejszy niż wskazany w arkuszu danych, należy go wymienić. Należy zauważyć, że w stanie normalnym rezystancja warystora sięga kilkuset megaomów, więc tester powinien być w stanie zmierzyć w tym limicie.

Pomiary przyrządem wskaźnikowym

Takie urządzenie jest uważane za analogowe. Jego konstrukcja wykorzystuje głowicę elektromechaniczną. Jest to rama umieszczona w polu magnetycznym. W zależności od aktualnej siły strzałka w ramce odchyla się, zatrzymując w określonej pozycji. Zakres ugięcia strzałki jest wyskalowany liczbami, według których obliczany jest opór.

Zanim zaczniesz sprawdzać warystor, musisz wyregulować multimetr wskaźnikowy. W tym celu jest skalibrowany. Jego istota sprowadza się do ustawienia zerowej pozycji strzałki poprzez przekręcenie specjalnego pokrętła, gdy sondy są ze sobą zwarte.

W tym celu przycisk przełączania wybiera tryb pracy odpowiadający „Ω», a przełącznik płytki jest ustawiony na największy limit rezystancji testera. Najczęściej jest oznaczony jako „x100”, co odpowiada megaomom. Rezystancja jest mierzona ze źródła zasilania (baterii) zainstalowanego w urządzeniu. Dlatego jeśli nie możesz ustawić strzałki na zero, bateria będzie wymagała wymiany.

Wykonując bezpośrednie pomiary, jedna sonda testera dotyka jednego zacisku warystora, a drugą - do drugiego. W rezultacie istnieją trzy możliwe wyniki:

1. Strzałka odchyli się do zera lub pokaże opór w obszarze kiloomów. Stwierdza się, że element jest uszkodzony (awaria).
2. Wynik pomiaru mieści się w zakresie setek megaomów. To wskazanie wskazuje, że warystor działa prawidłowo.
3. Strzałka w żaden sposób nie reaguje na dotknięcie zacisków elementu radiowego. Możliwe przyczyny są następujące: zakres działania urządzenia nie wystarcza do pomiaru wartości rezystancji warystora, urządzenie jest uszkodzone, element radiowy jest uszkodzony (obwód otwarty).

Tester cyfrowy

Używając multimetru cyfrowego, trochę łatwiej będzie przetestować wydajność warystora niż analogowego. Wynika to z faktu, że tester cyfrowy w swojej konstrukcji posiada wyświetlacz LCD, który wyraźnie wyświetla zmierzoną rezystancję.

Tester tego typu oparty jest na przetworniku analogowo-cyfrowym, którego zasada działania opiera się na porównaniu sygnału mierzonego z sygnałem referencyjnym. Należy zauważyć, że jeśli migająca ikona baterii jest wyświetlana na ekranie podczas włączania testera, należy wymienić baterię. Procedurę pomiaru rezystancji warystora można przedstawić w postaci następujących działań:

1. 
   Przełącznik ustawia maksymalny limit pomiaru rezystancji. Zwykle ten limit jest oznaczony cyfrą i literą. Jeśli pisane są tylko liczby, to jednostką miary jest Ohm, litera K po liczbie oznacza kiloom, a litera M oznacza megaom.
2. Sondy mocuje się na dwóch zaciskach warystora, a przeciwległe końce przewodów z wtyczkami wkłada się do gniazd testera oznaczonych Ω i COM. Ponieważ polaryzacja przyłożonego sygnału do warystora nie ma znaczenia, nie ma znaczenia, który przewód jest podłączony do jednego lub drugiego zacisku elementu. Chociaż akceptuje się, że czarny przewód jest włożony do złącza COM.
3. Urządzenie włącza się poprzez naciśnięcie przycisku ON/OFF na testerze.
4. Jeśli jednostka jest podświetlona na wskaźniku, oznacza to, że wybrano mały limit pomiaru.
5. Jeżeli na ekranie wyświetlają się liczby inne niż jeden, to jest to wartość zmierzonej rezystancji.

Interpretując wynik pomiaru, należy również wziąć pod uwagę tolerancję. Każdy element radiowy ma swój własny indeks tolerancji. Na przykład, jeśli tolerancja wynosi 10 procent, a rezystancja wewnętrzna warystora jest podana jako 100 MΩ, to wyniki powinny wynosić od 90 do 110 MΩ. Jeśli okaże się, że zmierzona rezystancja elementu jest poniżej lub powyżej tego zakresu, można go uznać za wadliwy.

Korzystanie z reostatu

Sprawdzenie warystora jest możliwe nie tylko poprzez pomiar jego impedancji wewnętrznej. Wartość rezystancji wewnętrznej może odpowiadać wartości deklarowanej, ale napięcie progowe warystora będzie nieprawidłowe. Aby sprawdzić wartość przebicia, stosuje się multimetr z autotransformatorem laboratoryjnym lub reostatem.

W obwodzie testowym ruchomy styk reostatu jest podłączony do jednego z zacisków warystora, a bezpiecznik jest podłączony do drugiego. Sondy multimetru są zamocowane równolegle do zacisków elementu półprzewodnikowego i sam przełącza się w tryb pomiaru napięcia. Różnica potencjałów jest przyłożona do wolnej pary styków, której wartość przekracza wartość przebicia elementu.

Za pomocą ruchomego styku reostatu napięcie płynnie zmienia się do momentu uruchomienia warystora. Ten moment określa woltomierz. Początkowo odczyty multimetru wzrosną, a następnie gwałtownie spadną do zera. Spowoduje to przepalenie bezpiecznika. Maksymalna ustalona wartość niezerowa będzie napięciem progowym.

Należy pamiętać, że podczas pomiaru, zwłaszcza za pomocą reostatu, ciało może zostać porażone prądem. Dlatego nie należy zapominać o środkach ostrożności, należy ich bezwzględnie przestrzegać.