Hmm!
Dzięki Ci W.P., ale do „fachowości” daleko, a „profesjonalizm”... A co to takiego?
Dziękuję też za nr scalaka z bramkami Schmitta (4093). Mam stary katalog, a właściwie tylko, skądinąd - uważam - dobrą, książkę D. Nuhrmanna "Elektronika łatwiejsza ...", gdzie czegoś takiego nima.
Ad. Ciubers
Trudne pytanie, to o kondensatory.
Wymijająco powiem, że jeśli kolega chce poznać najlepszy sposób na sprawdzenie kondensatorów elektrolitycznych, niech sprawdzi częstość występowania, na szacownych forach Elektrody porady pt. "wymień elki" (Chylę czoła przed piszącymi tu; nie raz i nie dwa nie padłem dzięki nim; takim "fachowiec"). To chyba najpewniejszy sposób na potwierdzenie, bądź wyeliminowanie podejrzeń wobec elementów tego rodzaju. Inne typy sprawiają jakby trochę mniej kłopotów. Dostają najczęściej zwarcie lub całkowitą przerwę widoczną na mierniku pojemności. Zmniejszenie pojemności zauważyć można, w pracujących z przekroczonym napięciem kondensatorach samoregenerujących (bodaj polipropyleny, ale nie dam się ściąć za to). Przeskok iskry przebicia wypala dielektryk, ale i elektrody tak, że po jego zaniku kondensator pracuje dalej, ale z mniejszą pojemnością. Jeśli taki stan trwa nawet tylko dłuższą chwilę, jest po kondziu, a nieraz i po współtowarzyszącym układzie.
„Swoje” problemy z kondensatorami mają też radiowcy. U nich liczą się wszelkie niestabilności, pogorszenie kąta stratności i inne, dla laika „wydumane” problemy.
Wracając do elektrolitów. Najczęściej wysiadają te, w których częstotliwość oraz wartości prądu ładującego i rozładowującego (czyli składowa zmienna) są duże, powodując grzanie i wysychanie elektrolitu, który ma jednak pewną rezystancję, no i oczywiście stanowi jedną z elektrod, czyli decyduje o pojemności. To schnięcie jest samonapędzającą się maszynką. Ostatnimi czasy producenci kombinują w tym kierunku, racze trochę jak alchemicy, ale faktem jest: są kondki o małej rezystancji szeregowej, wyższej dopuszczalnej temperaturze pracy. Są też takie o gigantycznych pojemnościach.
Innym słabym miejscem, elektrolitów są połączenia miedzianych końcówek z aluminiowymi tulejkami oraz tych ostatnich z okładzinami. (Skutki korozji elektrochemicznej glinu na styku z innymi metalami znają m.in. kolejarze. Nieraz zdarzyło się, że prąd trakcyjny wytopił końcówkę szyny!, z powodu nieprzewodzącego styku aluminiowego przewodu).
"Padają" więc kondensatory przeładowywane impulsowo, z częstotliwością kilkudziesięciu kHz, w przetwornicach oraz sprzęgające w stopniach wyjściowych wzmacniaczy akustycznych, odchylaniu pionowym itp., a także poddane "próbie ognia", czyli kilkakrotnemu zwarciu pod napięciem lub podłączane wprost pod zasilanie, jak "Twoje" C12. O niewłaściwej polaryzacji nie wspomnę, a zdarzają się takie rzeczy, szczególnie na kondensatorach sprzęgających.
Jak stwierdzić, czy dany kondensator jest dobry? Standardowe mierniki pojemności pomagają w skrajnych przypadkach, kiedy utrata tej właściwości jest znaczna, a delikwent pracował w miejscu, w którym nie było wobec niego wygórowanych wymagań.
Najczęściej jednak w obwodzie „coś” się zaczyna dziać, zanim miernik pojemności zdąży to wychwycić. Tutaj pomocne może być jedynie użycie układu mierzącego kąt stratności elementu. Istnieją takie mierniki; w szkole uczą np., jak zrobić mostek, do badania dwójników RLC. No, ale o „szkolnych” układach swoją opinię wyraził już kolega W. P.
Dobrym, choć nieco absurdalnym testem, byłoby wsadzenie takiego podejrzanego kondzia do przetwornicy, np. zasilacza TV. Są takie, w których elektrolity pracują w naprawdę ekstremalnych warunkach i kiepściejsze egzemplarze z góry skazane są na uszkodzenie. Patrz 47 µF, po stronie pierwotnej, we wszelkich: Axionach, Skytronikach, Maxonach, Royalach itd. itp., z lat 90-tych, wszystkie z jednakowym typem zasilacza. A tak na marginesie. Zna ktoś sposób na ostateczną "rozprawę" z taką POTWORNICĄ? He, he, serwisy by zbankrutowały.
Tak w istniejących już układach.
A w projektach? Cóż – właściwie komfort. Jeśli nie nastąpi przekroczenie iloczynu dopuszczalnej całki kwadratu wartości (a może kwadratu całki?; nie pamiętam) i czasu trwania impulsu prądu ładującego, czyli jego energii, szkodliwej dla diod prostownika, podczas włączania układu, dołożenie tu i ówdzie kondensatorka, w podejrzanym miejscu, przy jakimś układzie impulsowym bądź generacyjnym, nie zawadzi, choćby i trochę na wyrost. Nieraz przeszkodą jest konieczność zachowania kolejności i szybkości załączania kilku napięć zasilających.
Przy czym, jak poniekąd wynikło z wcześniejszych wyn(@)urzeń, elektrolity działać będą skutecznie do kilkudziesięciu (powiedzmy: ok. 100) kHz. Dla zablokowania sygnałów o wyższych częstotliwościach lub takowych harmonicznych impulsów, które - wydawać by się mogło - mają mniejszą częstotliwość (kłania się Fourier i jego analiza widmowa), czyli zamknięcia ich obiegu wokół wytwarzającego, bądź chronionego, układu, aby nie płynęły liniami zasilającymi, jeśli np. linie te są wspólne dla kilku podzespołów, albo mają taką indukcyjność, że nie są w stanie zaspokoić chwilowego zapotrzebowania na prąd, np. przełączający kilku bramek, stosować należy elementy o mniejszych wartościach indukcyjności i rezystancji szeregowej, czyli np. ceramiki o możliwie krótkich nóżkach, a w zakresie wcz. SMD lub przepustowe (w układach ekranowanych dla eliminacji prób przedostawania się zakłóceń). Są jeszcze specjalne, szeregowe obwody LC, zwierające określone zakłócenia do masy w sposób „rezonansowy”.
Jak sprawdzić skuteczność blokowania i ewentualnie, konieczność dobudowania?
Na etapie projektu to trochę czarna magia i nie ma chyba gościa, który potrafiłby przewidzieć wszystko, co się może wydarzyć. Robi się raczej asekuracyjne działania standardowe, jak choćby w opisanym przez Ciebie mierniku. Dopiero po złożeniu, kiedy są problemy, analizuje się ich przyczyny. Niedawno (a może jeszcze trwa) w którymś z czasopism był cykl artykułów o eliminacji zakłóceń w układach.
Jak znaleźć przyczyny? Rekurencyjnie: analizując, mierząc i ponownie analizując. Mierzyć można i oscyloskopem, jak to robiłeś, napięcia bezpośrednio na nóżkach zasilania poszczególnych chipów, ale, o ile w układach generacyjnych wystarczy do tego zwykły przyrząd, o odpowiednim zakresie, o tyle tam, gdzie są pojedyncze impulsy, mogą być trudności z zarejestrowaniem zakłóceń. Tutaj przydałby się taki z pamięcią. Oczywiście należy odpowiednio ustawić zakres pomiarowy (trudno np. zauważyć krótki "pik" 0,2V przy ustawionym zakresie powyżej 15 V) i wyzwalanie.
Można też mierzyć spadek napięcia na długości ścieżek i przewodów zasilających, na odpowiednio małym zakresie. Wszelkie "szpile" na takich ścieżkach, a szczególnie na masie, o wartości wychodzącej poza zakres napięć przewidziany dla poszczególnych poziomów logicznych, są podejrzane. Dla danego, autonomicznego układu nie jest istotne, czy np. w stanie niskim podskoczy napięcie na wejściu, czy obniży się "lokalnie" na indukcyjności masy, względem tego wejścia, które może być sterowane z innego układu, gdzie to obniżenie nie występuje. Istotne są nawet impulsy o długości ns. Im układy szybsze tym krótsze impulsy mogą je przełączyć. Że się znów odwołam do kolejnictwa (czytaj PKP). Zastosowano tam taką serię układów logicznych hybrydowych, H-100, rodzaju RTL (Resistor-Transistor Logic), które specjalnie „spowalniano”, aby zwiększyć ich odporność na zakłócenia od długich kabli. Są to (pracują do dziś) układy małej skali integracji, tworzące również nieskomplikowane urządzenia, więc szybkość nie liczyła się tak, jak pewność działania, np. na przejazdach kolejowych.