Mini Zener Diode / LED Tester

duke83

以前在做電子電路時常常會用到一台定電流源的測試器，可以幫忙掌握半導體元件的直流特性，例如 Zener Diode 電壓與電流的變化或是 LED 電流與亮度之變化，也能幫忙篩選基準電壓元件的誤差，用途算是很多完全看個人的發揮。

當然也能使用有定電流調整的實驗電源供應器來測試，但常常電源供應器已經有在用了分身乏術，還是有必要弄單獨一台來用。
傳統型的定電流測試器都要使用 AC 電源供電如要拿來拿去很不方便，所以就來自製電池供電的定電流測試器會比較好用。

有需求就有想法與實作，下面就是其方塊圖，規格就是 30V 與 100mA 皆連續可調。


共需要三塊電路板，充電與升壓板可以在行動電源中找到，有鋰電池充電與保護的功能，還能升壓成 USB 的 5V。
DC to DC 升壓板這也是很容易買到的模塊我這裡是用 XL6009 的方案，最高可以升到 50V 但因為數字電壓表最高只能承受 33V 所以限制了其電壓最高只能調到 33V。
定電流電路是本機的核心，用常見的 LM317 有低阻值可變電阻的限制且小電流時不夠穩定，所以用 OPA 的差動電路來做定電流（原理說明），只要改變輸入電壓其輸出電流就會跟著變化，這是這次用的實際電路。

X1 接 10KB 可變電阻以調整電流，X2 是定電流源的輸出，X3 接輸入電源 5V 與 30V，X4 接數字電壓表。

考慮到會用萬孔版來焊接又希望電路板面積要小所以先用 Layout 軟體來安置元件與走線，再依據此圖來焊接就比較不會弄錯。



電路測試完畢後就能找個外殼將全部的零件都裝進去，我是用鋁殼是為了 30V x 0.1A = 3W 的最大功率消耗。

本來想用 18650 鋰電池但這個 mini 殼放不進去改用鋰聚合電池（2000mAH），再依序將三塊電路板放進去並連接電線。

這是實際測試一顆 5.1V 的 Zener Diode 的情形。


這是測試器的上部，電源開關與旁邊的 Mini USB 充電孔。


最高輸出電壓。


整個測試器線路算是簡單零件也方便取得成本也很便宜，看過後會不會心癢？趕快動手也來做一台吧！

電路實作方面有一些過程在這裡沒有全部交代，所以有問題的人趕快問會盡可能補充說明清楚。

dcstudio

Duke大的動作真的很快!! 這麼短的時間內就實現出成品了...

如果JoJo大最近沒在忙案子的話..
牛很期待這個測試儀最後會改成這樣的版本..


然後, 就可以有痞友團購品了!

duke83

dcstudio 發表於 2018-3-22 05:22 PM
Duke大的動作真的很快!! 這麼短的時間內就實現出成品了...

如果JoJo大最近沒在忙案子的話..

數位式的測試器操作比較簡單但是有些沒有在原設計內的測試就不見的能做，也容易產生盲點，最重要的一點：我不會寫程式實在是不會做。
而類比式的測試器是最直覺且用法不受限制，仰賴現在便宜的數字表頭也讓數值好讀又很正確。

我會做成測試電壓可調是想要降低此機大電流輸出時本機的功率消耗能夠降低，而且又能拿來測電解電容的漏電或耐壓，或是突波電壓保護元件的電壓規格。
電流做到 100mA 是為了可以測試較大功率的 LED 或是驗證小燈泡的規格，也能測試開關或繼電器的接點好壞，直接通過大電流看表頭上的電壓是否是 0.00V？
類比式的用途很多只是看你會不會用，就樣傳統指針三用電錶某歐姆檔有 9V 輸出能夠測量的元件比數字三用表多，這台能夠輸出 30V 與 100mA 所以能測的元件更多。
所以這台算是電源供應器與三用電表的綜合體。

康品穎

真巧!我昨天才把前幾天完成的:"用指針三用電表diy袖珍型Zener測試器"
http://bbs.pigoo.com/thread-67757-1-1.html
再加一個lm317調整電壓，並把最大電流提高到50ma，今天練習測試電容.漏電及耐壓，其他的用途正在學習。duke83老師說的:多種用途(法)，請問哪裡有教學?

duke83

康品穎 發表於 2018-3-22 07:23 PM
真巧!我昨天才把前幾天完成的:"用指針三用電表diy袖珍型Zener測試器"
http://bbs.pigoo.com/thread-67757-1 ...

很棒！電流增加時要注意 LM317 的功率消耗，壓差大或短路的時間久一點時會很燙。

哪邊有這方面的教學我也不知道，技術好或經驗多的人都懂一些如何測試元件的方法，最根本的學習就是把各種電子元件的原理搞懂接下來就會知道怎麼測試，或是拿此測試器多動手量量各種元件也能學到。

雨知波自行維修

比較想問，有賣配件包嗎

http://bbs.pigoo.com/forum.php?m ... 9%E9%A1%AF%E7%A4%BA

所以電流會在10A內嗎，

duke83

雨知波自行維修 發表於 2018-3-22 07:57 PM
比較想問，有賣配件包嗎

如果有人要就可以弄配件包（套件）給學姊賣，我會來畫一塊 PCB 包含所有電路與表頭，不用牽腸掛肚的。
這個只是試做機，都用我手邊現成的元件來做，有些地方我還不太滿意例如定電流源的調整有些麻煩，如果要推套件ㄧ定要讓電路與調整更為簡單且成功率需達到百分百才行。

學姊賣的那個雙顯錶不適合這裡用，我用的那個電壓只到 33V 但解析度可以到 0.01V，電流只到 3A 解析度可到 0.1mA，電壓電流都是四位數你可以比較我的最後一張圖與學姊賣的差異，因為精度不同所以賣價也貴很多。

dcstudio

duke83 發表於 2018-3-22 08:10 PM
如果有人要就可以弄配件包（套件）給學姊賣，我會來畫一塊 PCB 包含所有電路與表頭，不用牽腸掛肚的。
這 ...

牛等Duke大的套件!

手邊缺東缺西的, 不如等您的套件包!

scottwang

duke83 發表於 2018-3-22 07:46 PM
很棒！電流增加時要注意 LM317 的功率消耗，壓差大或短路的時間久一點時會很燙。

哪邊有這方面的教學我 ...

手腳還真快,本來還以為大概一週以上你才會動手的說 ... {:14_1486:}
該不會每天都有在跑步啊 ...
壓差的問題可以改用LM317HV,這樣壓差可以達到60V,若有更大的輸入電壓時就可以測試更高電壓的Zener.

scottwang

dcstudio 發表於 2018-3-22 11:39 PM
牛等Duke大的套件!

手邊缺東缺西的, 不如等您的套件包!

還好沒有缺南缺北,不然連水都沉不下去 ...

duke83

scottwang 發表於 2018-3-23 01:24 AM
手腳還真快,本來還以為大概一週以上你才會動手的說 ...
該不會每天都有在跑步啊 ...  
壓 ...

用 LM317 定電流電路是很簡單但是如果想輸出大一點的電流那個可變電阻要採用線繞式的功率型可變電阻才行，體積大成本高是我不想採用的主要原因。
用 OPA 與電晶體來做 High-Side 定電流受限於 OPA 的工作電壓，除非改成 Low-Side 定電流就能工作達 60V 以上但這樣做現成的電壓電流雙顯錶卻無法直接連接使用。
30V 以上的 Zener 算是不常見比較少有電路會用高壓 Zener，所以暫時不考慮能測到高電壓，如果真碰到一定要測時可以串接高電壓電池或電源供應器，表頭的讀數加上外部電壓源就是此高壓 Zener 的電壓規格了。

duke83

dcstudio 發表於 2018-3-22 11:39 PM
牛等Duke大的套件!

手邊缺東缺西的, 不如等您的套件包!

要不要出套件不是我的問題，只要有意願的人超過 10 人就可以發車了。

昨晚想了兩個套件的方案，一個是用類比電路加市售現成電壓表，另一個是數位控制的方案但需要有人協助寫 ARDUINO 的程式。
過幾天等我畫好這兩者的方塊圖後我再來發個意願調查帖，統計一下有多少人有意願。
等不及的人可以依據我這樓的用料自己去買來先裝機，要等套件的人我不敢講要等多久基本上確定規格後約一個月後可以看到 10 片PCB 與試作，等所有套件用料到齊學姊那邊可以出貨也應該再ㄧ個月吧！

價格方面自己買料會比較貴，類比式的套件會比較便宜，數位式的套件會更便宜。

我會來做這件事有兩個原因，一是讓腦袋不會生鏽，二是善盡版主之責任讓板塊有人氣且熱絡起來。
我不會在這裡做自己的生意也不會提供相關的商業連結，所以套件會交給學姊來賣，甚至提供 BOM 與 PCB 文件讓學姊自己來進料，利潤所得都會回饋站長補貼痞酷網的固定開銷。

dcstudio

duke83 發表於 2018-3-23 08:13 AM
用 LM317 定電流電路是很簡單但是如果想輸出大一點的電流那個可變電阻要採用線繞式的功率型可變電阻才行 ...

Duke大..

如果要湊套件, 這種100V/10A的, 能用嗎?? (牛手上只有電壓表)
http://goods.ruten.com.tw/item/show?21744275331593

如果 USB充電板/昇壓板/OPA板 有洗出來, 會很省事的! (牛手上沒有LM358N/TIP31C)
期待大作!

duke83

dcstudio 發表於 2018-3-23 08:44 AM
Duke大..

如果要湊套件, 這種100V/10A的, 能用嗎?? (牛手上只有電壓表)

7 樓有說過這種 3 位數的是電力用的，我們需要的是電子信號用的 4 位數高解析度，才能分辨半導體的微小差距。

我已經提供了定電流板上頭的元件排列圖，只要用萬孔板依據此圖就能焊接完成，單獨去訂做這個小板子很不划算除非連充電板和升壓板一起洗出來，但充電板與升壓板上頭都是 SMD 元件沒經驗的人焊接也有點問題，還是買模塊來連接使用比較簡單。

dcstudio

duke83 發表於 2018-3-23 09:45 AM
7 樓有說過這種 3 位數的是電力用的，我們需要的是電子信號用的 4 位數高解析度，才能分辨半導體的微小差 ...

這種的應該可以吧? (有點貴...)
https://item.taobao.com/item.htm ... p;abbucket=1#detail

但未來可以配合 數位或是類比 二個不同版本來使用!

duke83

dcstudio 發表於 2018-3-23 09:56 AM
這種的應該就可以了吧? 0~100V 2A/5A/10A 的價錢並不高!
如果一次量買多一點, 攤下來的運費也還好!

只要一個露天有 275 元的，電流在 1A 內會自動換檔成解析度 0.1mA。
其實這種表的精度還是很有問題應該都是千分之一精度的，與數字三用電一比就知道。
我也正在掏寶找四位數且萬分之一精度的無殼 DVM，目前看到的電壓與電流分離型的共約台幣兩百元。

dcstudio

duke83 發表於 2018-3-23 10:09 AM
只要一個露天有 275 元的，電流在 1A 內會自動換檔成解析度 0.1mA。
其實這種表的精度還是很有問題應該都 ...

那個.. 牛有看到啦..
只是.. 因為牛是 "色盲".. 看不太到紅色... 所以沒列入考慮..
再加上, 好像 0.00x 的, 好像都只能找到 0-30V的..
所以要再(私心的)看看有沒有大家可以一起買的 電壓/電流 表頭..

要不是怕看不清楚.. 這種的就可以了
https://item.taobao.com/item.htm ... p;abbucket=1#detail

duke83

dcstudio 發表於 2018-3-23 10:20 AM
那個.. 牛有看到啦..
只是.. 因為牛是 "色盲".. 看不太到紅色... 所以沒列入考慮..
再加上, 好像 0.00x  ...

這個還不錯價格也便宜，電壓能夠換檔從 100V 到 1mV，但電流就無法換檔了。
但 100V 這個量程的誤差有隱憂，舉例說兩個不同電壓範圍的表頭都是 0.2% 的誤差，(100V x 0.2% = 0.2V) > (30V x 0.2% = 0.06V)，理論上 100V 的電壓誤差比較大但有自動換檔的功能下是否也能改善此誤差我就不知道因為沒實際測過。
找不到這種雙顯示有萬分之ㄧ的高精度，目前只看到無殼的單顯示模組才有。
這個測試器的精度完全取決這個表頭的精度，廠家並沒有對此物提供精確度的保證（畢竟不是儀表等級）有些只提到能夠自行調整與校正。
所以我才有數位型定電流版本的構想，沒有外接的表頭完全用 MCU 的內建 A to D 來顯示電壓與電流，雖然這個內建的 A to D 只有千分之一的解析度但印像中可以靠特別的演算法來提高精度，當然也能自行校正，重點是能比較便宜。

xiaolaba

高壓恆流可以考慮用LED燈泡那些IC嗎
便宜又豐富, 多到隨便撿個壞的燈泡就有了
例如 SR2328A, 旭光億光裡面都有用

duke83

xiaolaba 發表於 2018-3-23 01:55 PM
高壓恆流可以考慮用LED燈泡那些IC嗎
便宜又豐富, 多到隨便撿個壞的燈泡就有了
例如 SR2328A, 旭光億光裡面 ...

要用 SR2328A 這類的 PWM IC 來做升壓與定電流是有可能的，但我會偏好使用 XL6009 加 OPA 來做因為 400KHz 的工作頻率。
OPA 檢測負端的電流後去控制 XL6009 FB 腳，同時可以控制電壓與電流又不會有額外的功率消耗是比較理想的。

只有想法還沒有實際去測試電路。

xiaolaba

duke83 發表於 2018-3-23 03:18 PM
要用 SR2328A 這類的 PWM IC 來做升壓與定電流是有可能的，但我會偏好使用 XL6009 加 OPA 來做因為 400KH ...

原來版主有這個考量
adc要到5位數解析度不容易, 要便宜只能選SAR自己寫14bit

duke83

xiaolaba 發表於 2018-3-23 03:25 PM
原來版主有這個考量
adc要到5位數解析度不容易, 要便宜只能選SAR自己寫14bit ...

也有考慮直接買這個來用，但是不曉得小電流（0~100mA）區域好不好調整。

但是這種不能接 LED 雙顯電壓電流表，電流控制與電流顯示會出錯。

或是直接買帶表頭的

但解析度不太夠 0.05V 與 0.005A。

誰手邊有這種的可以測，或是有看到有規格更好？我知道這邊有很多人都很會找東西。

pmerw

0-30V 0-5A VFD雙顯電 壓電流表頭5位高分辨率
https://item.taobao.com/item.htm ... amp;_u=t2dmg8j26111

xiaolaba

duke83 發表於 2018-3-23 04:07 PM
也有考慮直接買這個來用，但是不曉得小電流（0~100mA）區域好不好調整。

但是這種不能接 LED 雙顯電壓電 ...

五位ADC容易, 但是沒有校正也是白搭, 用內置adc 10比特就算了