電晶體測試器的升級與進化

duke83

電晶體測試器是個有用的小設備也是熱門的團購商品，原本買它是為了節省測試電晶體的程序與時間。
用過後才發現 L C R 的測試功能也很好用，雖然我不是維修業用他的機會不多，只是好奇拿來業餘玩玩。

後來發現了竟然有一份這個文件就更好奇了，硬體與韌體都有很大的進化空間，依據這份文件改完就不能再稱為電晶體測試器。
Ttester_en Version 1.12k.pdf (1.87 MB)

2015-5-3 01:13 AM 上傳

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我這裡的改造都是基於這份文件，將一點小經驗拿出來分享，過程中如有說明不清的地方請自行查閱文件或請提出來。

第一步，電源。
拿到後的第一件事就是將電池扣給拆掉改成 DC 5.5mm 的插座，我很討厭用一次電池更討厭這種一下就沒電的 9V 電池。
改成 DC 座後要用電源供應器還是用可充電電池都可以非常方便， 反正內部有 5V 穩壓只要不是超高壓隨便找都有電源變壓器能用。
況且後面的改造會讓耗電增加有的模式也會失去自動關機的功能，改成外部供電比較實在。

第二部，ESD 保護。
此機的微處理器接腳是直接接到測試座上沒有裝上任何的保護元件，MPU 的耐壓是 6V 與 I/O 的最大電流為 40mA 顯然是不夠安全。
就有人因為測了未放完電的電解電容導致 MPU 的損壞，所以這項安全的改造也是必要的。
原作者提供了這種電路來保護 MPU，零件易得也容易改裝，只是疑問為何生產者沒有將此元件放上去？

測試點的電壓超過 5.6V 就會往電源迴路洩放，超過 6.0V 會被 ESD 元件 SRV05-4 自體吸收，再超過 6.8V 會給 TVS 給吸收掉。

我改好的是這樣，因為我的手邊只有普通的整流二極體，所以增加的體積變大，改天還是要去買這種低容量 TVS 二極體陣列。

一件重要的事一定要說，二極體有潛佈電容會影響此機測小 P 數電容量，蕭特基二極體的很大不能用，整流二極體較小堪用，1N4148 這類的高速二極體更小但電流不足，就這個 SRV05-4 為最佳彼此極間的電容量低於 2pF，我現在用的這個二極體約 20pF。
也就是說如果焊接完沒有做自我校正程序，測試點什麼都不接會自己測到有小電容量的元件存在，做完自我測試後就沒問題了，也就是說只要是不存在太大電容量都能補償修正歸零。
改好後當然要來測試異常電壓承受度，先拿一個電解電容給他充上 10V 的電後趕快往測試腳上一放，很好沒有燒掉還是正常測出此電容的數值來，改天如能借到高壓絕緣測試機再來玩這個 ESD。
至少現在能較安心的測零件了。

srv05-4.pdf (289.27 KB)

2015-5-3 02:30 AM 上傳

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待續！

moripi

duke大會硬體就是不一樣, 看完說明檔馬上就能為測試儀加入保護機制!!!{:14_1485:}

bangder

真是佩服大大..連這也能升級..
我猜原來沒加保護應該是省元件也就省coco

kaijay

給ㄧ個讚

duke83

下一階段開始改造會更為積極，變動的幅度會更大，沒有需要或自認無法完成的人看看就好。
如果有強烈企圖心或因 MPU 損壞不得不做的人就請進入更新韌體這個階段，反正對岸生產者也無法提供保固就請自力救濟。
原生產者的韌體沒有外放所以只要更新過後就回不去了，用過比較過後才知道新韌體讓我也上癮回不去了。

簡單說新韌體除了是做 Bug 的更新外，最大的特點是開機與尋找判別零件的速度極快，且同一類型的零件可以直接連續測而不用再按測試鍵這非常實用。
還有隱藏版的功能，頻率計數器與頻率產生器，這些功能程式都寫好了只要再配合點簡單線路就能使用了。

第三部，韌體升級與燒錄。

我也是先爬過文後才會燒錄，如有不詳之處請先在站內搜尋一下，站內許多前輩都很懂不像我是半路出家的。

首先要有一個 USB ISP 的燒錄器，沒有的人上網買含運也不過百來元，玩 Arduino 的會用到以後用到的機會也很高。
電晶體測試器也要焊一個 10Pins 的端子如下面的照片。


不焊用接觸的也可以但燒錄時手要壓穩不然過程中可能會失敗，且原作者韌體更新的頻率很高所以需要更新燒錄的機會也會很高，所以直接焊上比較省事且不會出錯。
其接腳名稱電路板上與燒錄器上都有標示要對一下，基本上是一對一對應直接用燒錄器附的那條 10pin 排線就可不用再焊接轉換線了。

此時不要再用電池等外部電源供電，燒錄的過程電源都是從燒錄器來的。

再來就要自行去抓新版的韌體了，連結在此http://www.mikrocontroller.net/svnbrowser/transistortester/Software/請不定時上去關注新版本。
韌體在 trunk 的路徑下，打開後找到 mega328_fish8840 這個檔案下載回來，其他的檔案對團購的這型機器不合，最大的差異就是螢幕顯示的差別，我們這種的是 ST7565 128x64 規格的。

我用的是魚版 (fish8840) 第二版，知道第一版這個檔案不合要自行尋找 V1.0 的，而較新的第三版與第四版沒試過應該是合用，試過的人請回報。

有燒錄器也要有燒錄軟體，許多大大都用這一版的免費軟體，直接放上來自行取用。
progisp172.rar (2.17 MB)

2015-5-3 12:45 PM 上傳

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解壓縮後免安裝直接執行 progisp 程式，如下圖畫面按照數字順序選取就行了。

1. IC 型號選 ATmega328P
2. 載入新版韌體的 hex 檔
3. 載入新版韌體的 eep 檔
4. 按 Auto 燒錄鍵前先檢查選取打勾選項是否與圖相同，確認後按 Auto 燒錄。
5. 等待幾十秒後進度跑完後電晶體測試器螢幕上有新畫面就成功了。
註：保險絲照舊設定沒有燒錄，如果是全新的空白 IC 就要先設定保險絲與頻率等等細部設定。

移除燒錄器排線改用電池等外部電源後開機後要先設 LCD 亮度，預設值太高看不清楚。
長按測試鍵進入附加選項內，裡面有亮度調整。
再來就要做自我測試與校正，Selftest 選項內，只要韌體有更新過一定要再做一次 Selftest。
按照螢幕指示先短路 1 2 3 測試點，再放開短路，最後放上一顆校正電容介於 0.1uF 至 20uF 之間的，這樣就完成歸零與校正的步驟。

這樣就已經可以開始使用了，使用介面除了中文沒有外，其他的差異也很大自行玩玩就知道。

後面還有，待續！

duke83

更新完新韌體後跑出新選單可選不像以前只有單鍵單功能，以前是按一下 --> 搜尋 --> 顯示測試結果。
所以這個按鍵又賦予了新的操作方式以滿足新的選單：1. 短按下選，2. 長按 1S 上選，3. 更長按大於 1S 確定該功能。
但初期使用常常按錯或操作很慢，所以原作又加入旋轉編碼開關的機制。

第四部，旋轉編碼開關。

旋轉編碼開關可以去找 Arduino 套件用的有帶小電路板上頭有幾顆電阻剛好能用，單買旋轉編碼開關也可以但電阻要自己加。
要買有多一段按鍵開關的類型，拿起來把玩時要能左右轉又能垂直按下開關，這個開關我們要來取代原本的測試開關，這樣比較好用。

原建議線路圖。


編碼器小電路板特寫。

可以看到圖的下方有兩顆小電阻，這倆顆是先割斷線後再加焊上去的，或是串接電阻在電路板的外面。

接線方式：
除了旋轉編碼開關上的按鍵接點要接 5V 穩壓 IC 上面 D5 那邊。


其他的線都接在要接螢幕板的端點上，螢幕板上有標示，焊接在主板上。


VCC 與 GND 相互連接沒問題，編碼器的 A 線接主板螢幕座的 SID 點，編碼器的 B 線接主板螢幕座的 RS 點。
這兩條線要看實際操作時你的喜好或習慣來接線或對調，也就是說順時針轉螢幕選項要往上或往下由這兩條線決定之。
再來就是拆掉原先板子上的那兩個按鍵開關，測試按鍵已經改用旋轉編碼開關上的按鍵了，關機按鍵用的機會也很少。

我焊好裝好後的側視圖。


不會麻煩的將旋轉編碼開關給裝好，使用上更為順手了。
再接下來我們又要增加小電路給這個電晶體測試器來擴充功能。

leochan87

duke83 發表於 2015-5-4 12:05 AM
更新完新韌體後跑出新選單可選不像以前只有單鍵單功能，以前是按一下 --> 搜尋 --> 顯示測試結果。
所以這 ...

雖然我沒有這個電晶體測試器，但是這種情況還是要接著看下去！

duke83

再接再厲繼續改下去！
上回裝好新韌體又裝上新的旋轉編碼器後要用方波信號產生器就很方便了。
先 Show 一下畫面。


第五部：方波信號產生器的輸出電流放大。

希望他能夠推動 50 歐姆的標準負載，5V / 50Ohm = 100mA，MPU 的最大輸出只有 40mA 所以要做電流放大電路。
這台的頻率輸出達 2Mhz 波型只有方波輸出，所以輸出電路不必要求線性工作與失真但速度要快。
又考慮到不想用特種 IC 要用普及零件來做所以就畫出這個簡單電路來，可以不用外加電路板在原主板上架焊即可。



採用推挽輸出結構，使用 TO-92 電晶體不用做配對，輸入來至測試點 TP2。
330 歐姆是內部負載，讓輸出接高阻抗負載時（如示波器）仍有較漂亮且快速的波型。
10 歐姆是限流電阻，讓輸出短路時不損壞電晶體與主板上的 5V 穩壓 IC，且能讓電路工作比較穩定。
輸出能夠推動 50 歐姆甚至更低，但電壓會降到不到 4 伏，因為這是電晶體架構又有限流電阻，如果是高負載就會高於 4 伏多一點，這個輸出準位對於數位邏輯電路沒有問題。

焊好零件的主板是這樣。


再給一個特寫。

利用原本沒焊的 LCD 亮度調整 VR 的位置。

正面的接線。

仔細看可以看到我暫時將 ESD 保護的零件給拆掉了。

原因是用 1N4001 這種整流二極體的介面電容量約 20pF 太大了，這個電容量用校正模式雖然可以補償而不會影響小電容器的測量。
但卻會影響到高頻方波的上昇下降時間，只有暫時先拿掉等正規的 ESD 零件到貨再補上去。

最後完成的輸出信號，1Mhz 4V Out on 330 Ohm Load。

上面這軌是推挽輸出，下面這軌是 MPU 的源頭信號輸出電壓接近 5 伏，可以看到這兩者波型很接近工作速度沒有差太多，在 50 歐姆負載時上升下降時間還會更快。

這樣搞又多了一台簡單的訊號產生器可用，重點是沒有多花多少錢。
此主板由於增加了輸出電流放大電路所以耗電又增加了一些。


再來我們要來弄頻率計數器的輸入放大與整形電路，請拭目以待。

upchome

改的好，拭目以待。再線測量ESR，這版應該也開放了吧。

duke83

upchome 發表於 2015-5-5 12:40 AM
改的好，拭目以待。再線測量ESR，這版應該也開放了吧。

你怎麼知道，的確新選單內有一項 C+ESR@TP1:3，用第一與第三測試點只有 300mV 輸出所以能夠在線測量電容器。
你要不要也來玩玩看？

upchome

沒有買沒辦法玩。
這個單晶片的C語言開發工具，是要怎麼取得?

duke83

upchome 發表於 2015-5-5 01:02 AM
沒有買沒辦法玩。
這個單晶片的C語言開發工具，是要怎麼取得?

都已經做到這樣多的功能了還不趕快去買。

C 的開發工具我就不懂了，有請先進們來回答。

moripi

upchome 發表於 2015-5-5 01:02 AM
沒有買沒辦法玩。
這個單晶片的C語言開發工具，是要怎麼取得?

最快的方式...ATMEL官網抓取 Atmel Studio
http://www.atmel.com/tools/atmelstudio.aspx

duke83

先來說一下 C+ESR@TP1:3 這選項功能。
驗證過了的確是用 300mV 的訊號去測試的，確實可以直接在 PCB 上在線測量了。
連續測量約每秒更新一次數值，但此 ESR 的數值還是跟我另一台 ESR 表的數值不太一樣但不會差太多。
引線的連接方式與測試的方法都會影響讀數，可以確認的是電解電容的好壞一測就能知道。

duke83

早上把前兩天到貨的 SRV05-04 ESD 保護二極體焊到主板上。

成果如此。


特寫。


馬上來跑一遍自我測試程序，測到接腳電容值這裏的數據是這樣的。


完全沒外加是 49 49 49 pF，先前用 1N4007 時是 70 70 70 pF，現在用 SRV05-04 果然如其規格標示低容量只有增加 1pF。
焊接時要帶放大鏡且小心仔細，焊接完一定要清洗焊油，否則此電容量會增加好幾十 pF，請特別注意。
心裡知道用這種 AWG30 跳線來跑 ESD 迴路是不及格的，但在現成電路板上改也只有這種方法。
很想重新 Layout 這塊主板，將這次的改裝線路全都放上去，這樣才能又好又簡單。

計數器的線路還沒有時間做，請觀眾們再多等幾天。

allen388399

duke大，如果早一點發表改裝保護機制，我就可以少燒掉二台測試儀了。

duke83

allen388399 發表於 2015-5-9 05:29 PM
duke大，如果早一點發表改裝保護機制，我就可以少燒掉二台測試儀了。

抱歉！雖然以前就看過這份原始文件，但沒有自己動手過不敢給予太多建議，直到這陣子稍有空閒自己試過才能 PO 出。

想改的人趕快去改，已經有範例與要訣，零件不貴也好買，可以動手了。

燒掉的可以直接換掉 MPU 後再重新燒錄即可，不會浪費。

allen388399

duke83 發表於 2015-5-9 06:05 PM
抱歉！雖然以前就看過這份原始文件，但沒有自己動手過不敢給予太多建議，直到這陣子稍有空閒自己試過才能 ...

MPU有換過，也重新燒錄，其它功能正常，但是電容的測試功能沒有救回來，目前就當做沒有測試電容功能的電晶體測試器了

duke83

allen388399 發表於 2015-5-9 08:51 PM
MPU有換過，也重新燒錄，其它功能正常，但是電容的測試功能沒有救回來，目前就當做沒有測試電容功能的電 ...

這就奇怪了，電容與電晶體都用相同的接腳與電阻，不應該如此。
請問在自我測試時如 15 樓最後一張照片時這三個電容的數值是多少？
可能是自我測試程序沒做好，最後有放一顆大於 0.1uF 的電容給他校正？

allen388399

下次再自我測試，看一下三個電容的數值是多少。

目前我是用指針式ESR表（對岸買的）測量電容，可以直接線上測量電解電容達0.47UF~10000UF，使用18650鋰電，表內設有過壓保護電路，最高耐壓直流400V，還不錯用。
ESR表使用一個高頻（100khz）低壓（120mv 即有效值0.04V）交流信號來測量ESR，由於測量電壓很低，線路板上的IC、電晶體等器件不會開啟，因此可以不用卸下被測電容，直接線上（板上）測量。
有興趣的可以看看
指針式ESR表

duke83

ESR 表我也有買是數字式，也能低信號在線測量，抓板子上的異常電解電容很是好用。

在這裏的 14 樓我有說到新版的韌體內建電容在線測量的功能了，moripi 新版也有，可以找時間更新一下。

我有比對過這兩台的 ESR 讀數是有些差異，因為測量的方法與電路都是不同的所以算是合理，雖然兩台的讀數都不能盡信但對於判別好壞的電容是無庸置疑，但這款的還有一項優點就是 ESR 與電容量同時顯示，傳統的 ESR 表是不知道電容值。
實際在電路板上量電容器的確能發揮功效，這台的硬體配上新韌體我只能保守的說”超值“。

duke83

好幾天沒有玩這台玩具了，這兩天又要繼續玩。
原先的進度是在做計頻儀的輸入放大與整形電路，電路初步是測好了都能工作但唯獨耗電偏高而不滿意，於是卡關停了下來。

現在要先來玩電源部分的改造，要改成單顆鋰電池供電，這就要有充電與電池保護電路還有 5V 升壓電路。
這個時代如果什麼東西都要自己動手畫電路是緩不濟急，能找現成電路板或模組是最好，想一想先。

於是想到行動電源的電路板，最小功率單一電池的形式就能夠輸出 5V 1A 的電力了，體積又很小也很容易找。
鎖定目標後就開始行動，經過幾天後找到三塊不同的電路板。
要先拿來測試一些相關數據才能決定要用哪塊板子來裝機。


1, 2, 3 電路板對應測試數據表。


簡單介紹，1 是最便宜的小型行動電源板，沒什麼特別的保護功能，2 是保護功能最多的控制板，3 是原本不被看好的電路。

先看空載電壓與漣波，再測電池電壓變化對輸出 5V 的變化，這不是用電池是用電源供應器來供電，3 號最優秀輸出電壓一點都沒變，但漣波偏高。
再測負載效應都差不多伯仲之間，充電電流也參考看看（這是可調的），最後看靜態電流，空載沒有輸出看電路會偷吃多少電流。
這項相當於電池的自放電率，這以 2 號最為優秀其內部有省電開關只要用電低於約 40mA 十幾秒後就會進入睡眠模式。

本來想使用 2 號來改機，但實際接到測試器上頭用個十幾秒就自動斷電了，因為測試器的耗電就是四十幾毫安剛好就是省電睡眠模式的臨界邊緣，看了一下主控 IC 資料後內部設定死的沒法改只好放棄。
只好改用 3 號板來用，3 號就是低電流輸出時漣波高不然也不錯了，也是低靜態耗電的。而漣波大只好再加一顆 100uF 的電解電容來改善。
3 號板還有一個好處，輸入與輸出是共地的，這在接線上會比較單純一點。

實際接線與改裝下回再寫，這帖在說這種行動電源控制板是可以拿來好好利用，用來改裝一些機器的供電，簡化線路就靠這種充電、保護、穩壓的三合一電路。

duke83

電源已經改造完了，PO 圖交報告！

全部

螢幕模組有加上一小段延長線才方便改造與確認，電池使用淘汰下來容量不足（剩一半）的舊品與 18650 電池盒。
用上一帖之 3 號電壓轉換板，還有加上 LM4040 的 2.5V 參考電壓源。

主板近照

先拆掉 78L05 後 PCB 上 1, 3 接點跳線短路。
右邊的電壓轉換板最右邊的紅黑線是電池接線，細的藍色 OK 線是電池電壓檢測點，5V 輸出就近接到主板上，再用熱熔膠固定在主板上。
MPU 旁的 R19 與 U3 已經加裝上去了，R19 參考 U3 LM4040 之資料限流 100uA 所以採用 24K 的阻值，U3 上頭再多並一顆 104 降低雜訊。
電池電壓檢測點先切斷一段銅箔線路用跳線改接到電池端點上，並將 R15 與 R8 這兩顆電阻改換成 100K 阻值，為了降低對電池的電流消耗，用 1% 規格降低分壓誤差。

原始電源線路


修改後的線路

這樣子就容易看出怎麼修改了。

開機時電池電壓與工作電壓 Vcc 都能同時看到了。

原韌體作者早就想好了這一步，裝上 U3 參考電壓後就能比對判讀出工作 Vcc 電壓了，電池電壓也能正確判讀了。
改裝前電池電壓常常會讀數不準是因為判讀是參考 Vcc 78L05 的電壓，而 78L05 又常常會突然壓降。
改過後 Vcc 只做單純供電，所有的電壓計算全都參考新裝上的 LM4040。

這個 LM4040 我裝上測試時發生一點困擾，原因是這批新進樣品有問題，因為少量零購看不到原包裝之標籤，可以是人家退貨之瑕疵品或是 Remark 的山寨貨。
看規格誤差是在 0.1% 以內，換算成電壓應在 2.5mV 之內，我焊上的第一顆低了有 8mV 之多，只好將剩下的九顆全都拿出來測，挑出一顆誤差最少的換了上去。
我用的電表不是多高級 FLUKE 115 (0.5%)，但量測之前有用 AD584 比對過，要挑這個 0.1% 2.5mV 的等級不會有問題。
十顆中最高與最低差超過 10mV，就算我的 AD584 有問題不準，也不會有這種同批內的差異超過規格許多之情事。
況且接腳也有問題，原廠資料是這樣畫的，電路板的 Layout 也是 3 腳不接。

挑選時發現此現象，有的負端接 2 腳正常卻有的要接 3 腳才會正常，最後只有 2 與 3 腳都給他同時接地。
我買的是 LM4040AIM3-2.5 這型號，可能出貨給我是 2% 的貨，上頭的編號 R2A 可能是 Remark 的（R2E --> R2A）
附上資料各位看官們看看。
lm4040.pdf (265.96 KB)

2015-5-29 02:44 PM 上傳

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其實我也不知道這精密參考電壓實際在這台測試器上量測電壓元件會有多少差異，過幾天多玩玩幾次或許會知道。
還有，裝上電池供應迴路後如要燒錄新韌體時要記得將電池暫時拆掉，因為燒錄器也會送 5V 電出來，會與電池變換出來的 Vcc 打架。
以前的 78L05 比較厲害兩邊同時供電不會損壞，現在改成三合一供電板不知會發生什麼情事，我是有測供電板無電池時 5V 倒送是沒有問題的。

就先這樣，有後續進展或情況再來報告。