用音调检测元器件的小仪器

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我们仅用一只单结晶体管、一只晶体三极管、一只喇叭和几只电阻、电容组成了这台小仪器。通过喇叭有无声音或音调的变化,可以判断电路的通、断,阻值的大小,电容器的质量及极性,可控硅的质量,三极管的管脚e、b、c。这个仪器还可以作音频信号源及电码练习器用。

图1
图1 🔍原图 (841×557)

仪器的线路见图 1。 BG\(_{1}\)为单结晶体管,利用单结晶体管的负阻特性组成自激振荡器。从图中可以看出,接上电源时,电源电压经电阻R1、W给电容器C\(_{1}\)和C1′充电,当电容器上的电压充到BG\(_{1}\)的峰值电压时,BG1导通。BG\(_{1}\)导通后,电容器通过R3和e-b\(_{1}\)结放电,随着放电,电容器上的电压降低,当电容器上的电压降到BG1的谷点电压时,BG\(_{1}\)截止,放电过程结束。这时电源又重新通过R1、W线电容充电。此过程周而复始,于是BG\(_{1}\)的负载电阻R3上就有振荡信号输出。此振荡信号经C\(_{2}\)耦合到射极跟随器BG2的基极,经BG\(_{2}\)进行电流放大,然后推动喇叭。从图中可以看出,当改变充电电阻的阻值时,振荡信号的频率就发生变化,喇叭的音调也变化。正是利用这一特点,在充电电阻支路中,通过CK1插孔或三极管管脚插座。b、c接入待测元器件,由喇叭音调的变化来判断待测元器件的质量。

元件选择

图2
图2 🔍原图 (571×955)

BG\(_{1}\)用BT31~BT33型单结管,要求它的分压比η≥0.5,发射极与第一基极间反向电压>15伏。BG2用NPN型低频式开关管,要求h\(_{FE}\)≥100、BVCEO>10V、I\(_{CM}\)>30mA、PCM>100mW,本仪器用3DK7。W为收音机中的带开关电位器。喇叭用2英寸、8欧的恒磁动圈喇叭。CK\(_{1}\)、CK2用市售的耳塞机插座(包括插头共两套)。三极管的e、b、c管脚座用市售成品。开关K\(_{2}\)是用470欧或680欧的WH7型微调合成膜电位器改制的。这种电位器形状见图2(a),先用小刀把图中箭头所示部分撬开,电位器就被拆开了,找出其中涂有炭膜的电阻片如图2(b)所示,把炭膜用锉刀全部锉净,并开一个凹槽。这样电位器的阻值为∞了。再按原样把电位器装好即成为开关了。为了开、关时方便,用有机玻璃作个小扳手。先按图2(c)把铜片弯成一个连接片,用烙铁烫热后插入图2(d)所示的扳手中,并让小铜片的插入端与电位器的调整片固定在一起。此开关有两个端点,可根据需要的扳动方向选择端点。“β”档按钮开关K0-1、K\(_{0}\)-2是自制的。用四条厚约0.2毫米的磷铜片,分成两组,分别弯成图3所示的形状,在每条磷铜片的一头都铆上铆钉。当按钮按下时,磷铜片上的铆钉相接触,相当于开关闭合。K0-2与K\(_{0}\)-1形状大小一样。固定时,把磷铜片夹在有机玻璃中间,有机玻璃用“502”胶互相粘上,并粘在外壳上。在四条铜片上焊上四条引线分别接到图1中K0-1、K\(_{0}\)-2的位置上。按钮是用两块有机玻璃(方形或圆形都行)粘成的。刻度盘是用直径为25毫米的有机玻璃作的。上面刻有数字,数字从仪器面板上的窗口透露出来,以便能大概确定在某数字位置上所对应的频率。因考虑到仪器的体积小,所以采用9伏积层电池,整机耗电较小,一般不超过8毫安。

调整与安装

图3
图3 🔍原图 (928×655)

该仪器的线路印制板见图4(尺寸大小为1∶1)。电路焊接以后,进行调试。先不接上电阻R\(_{1}\),在图1中BG2的集电极电路“×”处接入10毫安的电流表。R\(_{4}\)用一只100千欧的电位器与100千欧的电阻串联。调电位器,使BG2的集电极电流约为4毫安。然后将电流表串接在BG\(_{1}\)的第2基极电路“×”处。用一只10千欧电位器与3千欧电阻串联代替R1接入电路,先把W旋到阻值最小,再调10千欧电位器,喇叭应有音频叫声,逐渐降低该电位器的阻值,使音频叫声音调变高(频率高),直到喇叭突然不响为止(这是一个灵敏点),再把电位器稍往回旋使音调适当(约7~8K),电路维持振荡。此时,第二基极电流约为1.5~2.5毫安。然后关闭电源,把调试时焊上的电位器、电阻焊下,测量出阻值,用相应的电阻接入电路。若调试中,代替R\(_{1}\)的10千欧的电阻调到阻值最小时,电路仍不出现上述的灵敏点,可将3千欧电阻减为2千欧试之。工作点调整好以后,调W,喇叭中的音频叫声的音调应连续变化,不能出现停振点,否则应重新调整R1。

然后把开关K\(_{2}\)扳向断路状态,用万用表的10伏电压档测量BG1的发射极对地电压应有4~6伏,调W,使W在0~4.7K范围内变化时,BG\(_{1}\)的e极电压不变,说明当K2开路(振荡频率偏高)时,BG\(_{1}\)也未停振(当W调到阻值最小时,音频频率约为15KHZ以上,人耳不易听到声音)。如果当W调到某值后,BG\(_{1}\)的e极电压变为0.5~2伏,则应加大R1。

图4
图4 🔍原图 (548×1324)

整个仪器的安装见图5。外壳尺寸为83×61×26毫米\(^{3}\),是用有机玻璃制作的。固定后盖时,在后盖上打两个φ2的小孔,将耳机插座原接线片上的小孔扩成φ1.6,再用M2丝锥套扣,用螺钉把后盖固定在插座上。使用时,红表笔接插头的心线。

使用

本仪器的用途很多,下面我们只介绍几种通用的方法,有些扩展用途大家可以自己去摸索。

1.测量电路的通、断 先将仪器电源开关打开,并将W调至任意位置,喇叭有一音频叫声。把表笔所带的插头插入CK\(_{1}\),喇叭应无声。用两只表笔接所测电路,若喇叭又有音频叫声,说明电路是通的。若喇叭仍无声,说明电路是断开的。

图5
图5 🔍原图 (565×1085)

2.测电阻 如图6(a)所示,若喇叭发生的音频叫声的音调高,说明阻值小。阻值越大,喇叭的音频叫声的音调越低,当测量小阻值电阻时,若音调很低,说明该电阻已坏。可以通过与标准电阻音调比较的方法,大致确定所测电阻的阻值。同理也可以用于测电位器的好坏。

3.检查电容器 本仪器只能检查容量在0.1微法以上的电容器的质量。检查时,先将表笔任意地接在电容器两端如图6(b)所示,喇叭有声音,且音调由高到低并很快消失;若把表笔对调试之,音调变化仍同上,说明所测的电容器是好的。

判断电解电容的极性时,当负表笔接的是电容器的负极时如图6(c),喇叭中声音的音调由高到低很快消失。当负表笔接的是电容器的正极时如图6(d),音调由高变低,音调变低后还有节拍声,说明此电解电容漏电,节拍频率越高,漏电越大。如果电解电容反向漏电小,不太好判别正、负极时,可以把K\(_{2}\)扳向断开方向,当正表笔接正极时,音调由高变低,间歇一下,响一声;当正表笔接负极时,音调由高变低,间歇一下响一下,再间歇一下还能响一下,反复几次可以判断出来。如果漏电很小,用此方法就不易判断了。

4.测电感元件 接线如图6(e),若喇叭有音频叫声,说明线圈(或变压器绕组)是通的,否则说明线圈有断路。

图6
图6 🔍原图 (548×441)

5.判断二极管极性和质量 接线见图7,当负表笔接的是二极管的负极时,喇叭就有音频叫声,反之则没有。如果表笔正、反接二极管时,都有音频叫声,说明二极管击穿。如果表笔正、反接二极管时,都没声,说明管子已断路。

6.测量晶体三极管 判断管脚时,若测的是PNP型管,按图8所示。用负表笔接任一管脚,用正表笔分别去触另外两个管脚,若喇叭音调均为高,则把正表笔接到刚才接负表笔的管脚上,用负表笔去接触另外两个管脚,喇叭若无声,说明现在负表笔接的是基极。基极找到后,用负表笔接基极,正表笔分别去接触另外两个极,喇叭音调偏高时正表笔接的是C极,音调偏低时正表笔接的是e极。判断NPN型管,大家可以自己试之。

判断I\(_{ceo}\)时,以PNP型管为例,负表笔接C极、正表笔接e极,若喇叭音调偏低或出现节拍声,说明管子的Iceo较小,若喇叭无声,I\(_{ceo}\)就更小;若喇叭的音调变高,说明所测管的热稳定性差。

测h\(_{FE}\)时,CK1上仍插上插头,但两只表笔不互相接触(相当CK\(_{1}\)断开)。按管子的类型、极性把待测管插在面板上管脚插座上。按下“β”测试按钮,喇叭音调越高,说明管子的β值大;音调低,管子的β值小;若无声可能是极性接错或管子是坏的。在测锗低频三极管时,由于Iceo一般都较大,当插在管座上时,可能没按β按钮时,就有低频叫声,按β按钮时,音调变高。同理测NPN管。此方法只能比较管子的β高低,而不能测出它的β数值。

7.检查可控硅 用一万用表,选在R×1K档。将万用表的红表笔接在可控硅的C极上,黑表笔接可控硅的A极见图9。调本仪器的W(阻值变大),使喇叭音调变低。然后把插头插入CK\(_{1}\),将插头的红色夹子接可控硅的G极,黑色夹子接C极,这时已给可控硅加上了一个触发信号,若可控硅是好的,即被触发导通,万用表的表针偏转到一位置。如果改变W阻值,相当于触发信号的频率变化,可控硅的导通次数在变,它的平均电流的变化可从万用表上表针的摆动可以看出这种变化,从这里可以了解到可控硅的导通与关断特性。当去掉触发信号时,万用表指针仍指“∞”。若用万用表的R×10、R×1档,因该档位的电流大,当触发信号把可控硅触发后,去掉触发信号时,万用表上指针位置仍在原偏转位置上不变,从这里可以看出可控硅的导通电阻以及正向压降(电流为10~100mA)。此时若要可控硅恢复到截止状态,只要把表笔与A或C断开一下即可。

图7
图7 🔍原图 (568×661)

8.作音频信号源 音频信号从CK\(_{2}\)取出,视被检查的电路情况,加上0.1~1μf的隔直电容后,再加到所要检查的收音机上。

9.作电码练习器 电键输出的信号经插头、CK\(_{1}\)加到仪器上,从本仪器喇叭输出电码信号。若嫌机内喇叭小,可由CK2接入5英寸的喇叭,供练习使用。

另外,本仪器当K\(_{2}\)接通时,音频范围为几百赫~10千赫,当K2断开时,频率变化范围为8~20千赫。该仪器还可以有些其它用途,比如,由CK\(_{1}\)接入如图10的电路,就可以兼作简易的电子琴。(林永恩)