تخيل دخول مختبر إلكترونيات مليء بالألواح الدائرة وأسلاك القفز، والهواء ملون بروائح اللحام.وراء هذه الفوضى الظاهرة يكمن سلاح المهندسين السري لحل المشاكل المعقدةسواء كنت تقوم بحل مشاكل أجهزة الحوسبة الحاسوبية أو تحسين أجهزة التحكم في المحركات ثلاثية المراحل، فإن بعض الأدوات لا غنى عنها. ما هي المعدات التي تستحق لقب "أدوات المختبر الأساسية"؟دعونا نستكشف الأدوات الخمسة التي يجب أن يكون لديها على مكتب كل مهندس إلكتروني.
توفر الطاقة بمثابة قلب جميع الأجهزة الإلكترونية، وتشكل مصادر الطاقة المنظمة أساس تصميم الدوائر وإصلاح الأخطاء واختبارها.هذه الوحدات لا توفر فقط طاقة مستقرة ولكن أيضا حماية الدوائر الحساسة من الضررأهميتها تظهر بطرق عديدة:
- حماية البدء:أثناء التشغيل الأولي ، تعمل ميزات حماية التيار والجهد كحواجز السلامة ، مما يمنع الأخطاء المحتملة التي يمكن أن تضر المكونات الثمينة.
- إصلاح الأخطاءتسجيل البيانات ووظائف الحمل الإلكتروني تساعد المهندسين على التعرف بسرعة وحل المشكلات المتعلقة بالطاقة مثل الاستهلاك غير الطبيعي أو تقلبات الجهد.
- الاختبار الآلي:واجهات البرمجة عن بعد تمكن التحقق الآلي خلال اختبار النهائي ومراحل الإنتاج، مما يحسن الكفاءة بشكل كبير.
يقدم السوق نوعين أساسيين من مصادر الطاقة مع طرق تنظيم مختلفة بشكل أساسي:
- مصادر الطاقة الخطية:تشتهر هذه الأجهزة بخفض الضوضاء بشكل استثنائي ، وهي مثالية للتطبيقات التي تتطلب طاقة نظيفة. ومع ذلك ، فإنها تعاني من انخفاض كفاءة تحويل الطاقة وحجمها المادي الأكبر.
- تغيير مصادر الطاقة:بينما تنتج هذه الضوضاء مزيداً من الضوضاء، فإنها توفر حجمًا مضغوطًا وزنًا أخف. وتحقق نماذج التبديل الحديثة توازنًا ممتازًا بين قوة الإخراج والوزن والتكلفة.
عند اختيار مصدر طاقة ، ضع في اعتبارك أقصى طاقة إخراج. بالنسبة لوحدات متعددة القنوات ، عادة ما تساوي الطاقة الإجمالية مجموع القنوات الفردية. تشمل الميزات المتقدمة في الوحدات الحديثة:
- تعويض الجهد:الاستشعار عن بُعد يعوض انخفاضات الجهد في خطوط الإمداد
- تسجيل البيانات:تسجيل عالي السرعة لقياسات الجهد/التيار لتحليله.
- محاكاة الحمل الإلكتروني:أمر حاسم لاختبار خصائص شحن / تفريغ البطارية في تطوير إنترنت الأشياء
يقيس المليومتر الرقمي (DMM) ، أو فولت-أوم-متر (VOM) ، مختلف المعلمات الكهربائية بما في ذلك الجهد التيارية / المشتركة، والتيار، والمقاومة، وجهد الديود، والقدرة.يمكن لـ DMM إجراء نوع قياس واحد فقط في كل مرة.
وتشمل المواصفات الرئيسية الدقة والدقة، والتي تشير إلى دقة القياس، والتي تعكس الانحراف عن القيم الحقيقية.بعض مصادر الطاقة الممتازة تدمج وظيفة DMM عالية الدقة، يجمع بين توصيل الطاقة مع قدرات القياس.
تُصور المُسَرَّحات أشكال موجات الجهد مع مرور الوقت، مما يسمح للمهندسين بملاحظة خصائص مثل التردد والطول والمرحلة. بينما يقيس الجهد بشكل أساسي،أجهزة الاستكشاف المتخصصة توسع قدراتها على القياس.
أجهزة التذبذب الرقمية الحديثة، التي تستخدم التشغيل الرقمي وتكنولوجيا ADC، يمكن أن تقوم بتحليلات متطورة بما في ذلك القياسات من قمة إلى قمة وRMS والمعايير المتعددة.العديد من النماذج لديها 4+ قنوات لاستيعاب الإشارة في وقت واحد.
يمكن لمولدات أشكال الموجات التعسفية (AWGs) ، التي غالباً ما تكون متكاملة في المدارات المذبذبة ، أن تحل محل مولدات الوظائف المستقلة.يمكن للوحدات المدمجة إجراء قياسات متقدمة مثل مخططات بودي وتحليلات FFT المتسارعة بالأجهزة تنافس محلل الطيف المخصص.
هذه الأجهزة تقيس مكونات تردد الإشارة، وتعرض النطاق مقابل التردد.في حين أن مشاهد طيفية تظهر استخدام التردد القائم على الوقت.
تحليلات الطيف المتناسبة، على أساس المستقبلات الفائقة، توفر نطاقات ترددية واسعة مع حساسية ممتازة وأرضيات ضوضاء منخفضة.يقومون بأداء قياسات تلقائية بما في ذلك قوة القناة، عرض النطاق الترددي المحتل، التشوه الهارموني، ومنتجات التشغيل المتبادل.
تتضمن بعض النماذج مولدات تتبع تصدر إشارات تتطابق مع مسح التردد للمحلل ، مفيدة لقياس وظائف نقل الجهاز أو خصائص الخلاط.
وبالإضافة إلى الأدوات الأساسية، تلبي الأدوات المتخصصة الاحتياجات الخاصة:
- أجهزة قياس الـ LCR:قياس الحثية والقدرة والمقاومة في ظل ظروف مختلفة
- تحليلات الشبكة المتجهة (VNAs):وصف معايير S للمكونات مثل الكابلات والمضخات.
- شبكات استقرار عائق الخط (LISN):تسهيل اختبار EMC عن طريق توصيل الأجهزة بالطاقة المتغيرة أثناء قياس الانبعاثات الموصولة.
- تحليلات الطاقة:قياس استهلاك حمولة AC / DC ، وتحليل التناغم ، وسلوك التبديل.
تتوفر هذه الأدوات في عدة عوامل تشكيلة على سطح المكتب أو المحمولة أو مثبتة على الرفوالدرجات الأداءية. يعتمد الاختيار على متطلبات التطبيق المحددة،مثل عرض النطاق الترددي اللازم لمناظير التذبذب أو نطاق التردد لمحللات الطيف.
في حين أن تكوينات المختبرات تختلف، تطبق بعض الأساسيات:
- وتشمل الأدوات الأساسية مصادر الطاقة والمتريات ومناظير التذبذب ومحللات الطيف.
- أدوات متخصصة تكمل هذه على أساس تركيز التطبيق.
- جميع المعدات تأتي في عدة عوامل شكل ومستويات أداء.
فهم هذه الأدوات الأساسية يساعد المهندسين على إنشاء مختبرات فعالة ومجهزة تجهيزا جيدا تتناسب مع احتياجاتهم الخاصة.