Możemy pomiar wielkiego oporu elektrycznego przeprowadzić za pomocą posiadanego woltomierza. Wystarczy zwykły multimetr. By pokazać, jak to się robi i by udowodnić, że temu zadaniu podoła najprostszy miernik przygotowałem poniższy film, w którym użyłem popularnych modeli multimetrów:
Prosty pomiar dużej rezystancji (rezystancja wewnętrzna V640) i rezystor 100 GΩ
Przykład - mierzymy 100 GΩ:
Natężenie prądu ogranicza nam duża rezystancja, przykładowo 100 GΩ. W takim przypadku włączenie w szereg nawet rezystancji multimetru wynoszącej 10 MΩ stanowi tylko 0.01% rezystancji głównej.
Przy mierzonych dużych rezystancjach przydatne jest użycie woltomierza o jak największej rezystancji wewnętrznej, jak Meratronik V640, ewentualnie:
Mając woltomierz (multimetr) o rezystancji wewnętrznej wynoszącej 10 MΩ i pokazujący napięcie 1,1 mV, wiemy, że pewne natężenie prądu przepływającgo przez 10 MΩ spowodowało te wskazanie napięcia:
I = U / R
I = 0,0011 V / 10000000 Ω
I = 0,000 000 000 110 A (110 pA)
Wiemy, że napięcie akumulatora wynosiło około 10,5 V.
R = U / I
R = 10,5 V / 0,000 000 000 110 A
R = 95 454 545 454,5455 Ω (95.5 GΩ)
Jak widać uzyskaliśmy bardzo dobry wynik, z tolerancją lepszą niż 5%. Otrzymany rezultat jest zbliżony do wartości mierzonego rezystora - przy czym sam rezystor też ma jakąś tolerancję.
Warto sobie uświadomić, co to znaczy 100 GΩ. Wg. Wikipedii:
Zgodnie z danymi izolatory zaczynają się już od oporu 10 MΩ, a my właśnie zmierzyliśmy 10 tysięcy razy większą rezystancję.
***
Oczywiście, czym użyty miernik jest prostszy, tym uzyskany rezultat będzie obarczony większym błędem. Jednak ta metoda ma tą zaletę, że jest bardzo tania w realizacji - właściwie to bezkosztowa, gdyż każdy elektronik woltomierz posiada. Wracając do dokładności. Mierząc rezystancje typu 100 GΩ to zazwyczaj nie ma praktycznego znaczenia, czy pomylimy się nawet o 10%. Sama metoda zapewnia dużą dokładność, wymaga tylko dobrej znajomości faktycznej rezystancji wewnętrznej woltomierza, oraz jego dokładności przy pomiarze napięcia plus stabilne źródło napięcia.
O jego właściwościach mozna zaleźć dużo informacji - więc nie będę sie powtarzać.
Napiszę jednak, że planując pobyt poza cywilizacją, na terenie gdzie występują brzozy (i wolno z nich skorzystać, oraz oczywiście jeszcze nie zazieleniła się) można do bilansu wody (płynów) dodać sok pozyskany z tego drzewa. Gdy temperatura na zewnątrz nie przekracza 10 stopni Celsjusza, a brzoza jeszcze nie ma liści, to ten sok jest bardzo orzeźwiający. Jest przepyszny. W takim soku jest wtedy około 300 cząsteczek "czegoś" na milion cząsteczek wody.
Gdy brzoza zaczyna się zielenić, a temperatura podnosić, to dla mnie sok staje się za słodki. Nie mdły, tylko po prostu po wypiciu połowy kubka pysznego soku z brzozy mam potrzebę popić to zwykłą wodą. Jak widać pomiar wykazał zwiększenie ilości cząsteczek w wodzie - zapewne jest to jakiś prosty cukier.
***
Osmotyczny iltr wody, wymiana wszystkich filtrów i dezynfekcja
Podkreślę: chodzi o wyjście (output) zasilacza awaryjnego. Zagadnienie rzadko poruszane i często niezrozumiałe,
Współczynnik mocy można obrazowo zdefiniować jako procent procent energii elektrycznej, który jest używana do wykonania użytecznej pracy. Przykład: współczynnik mocy 0,9 oznacza, że 90% mocy zostało zmienione na jakąś pracę. Idealnie było by móc wykorzystać 100% mocy, czyli wtedy współczynnik mocy powinien wynosić 1. Gdy współczynnik mocy różni się od jedności, to urządzenie wykonuje mniej użytecznej pracy, ale instalacja elektryczna (w tym i UPS) musi być projektowana do mocy większej, niż moc użyteczna.
Gdy stosujemy określenie współczynnik mocy wyjścia UPS (uninterruptible power supply) możemy spróbować uprościć to zagadnienie do stwierdzenia, że wyrażamy w ten sposób odsetek energii elektrycznej, która jest dostępna jako użyteczne "źródło pracy". Ponownie, współczynnik wyrażamy analogicznie jak to określiłem w akapicie powyżej.
***
Proszę pamiętać, że zarówno wyjście UPS'a, jak i urządzenia do niego podłączone, mają określone moce w jednostkach: kW i kVA. Należy korelować odpowiednie parametry zasilania i odbiorników.
Istotne jest też, że od 1 kwietnia 2004 r. obowiązuje norma: PN-EN-61000-3-2 „Kompatybilność elektromagnetyczna – dopuszczalne poziomy. Ograniczanie wahań napięcia i migotania światła powodowanych przez odbiorniki o prądzie znamionowym < lub = 16 A w sieciach zasilających niskiego napięcia” - dotyczy ona urządzeń jedno- i trójfazowych, pobierających prąd nie większy niż 16 A (dla każdej z faz). [do 20 kwietnia 2016 roku obowiązuje dyrektywa EMC 2004/108/EC, a następnie dyrektywa EMC 2014/30/EU].
Oznacza to, że planując zasilanie awaryjne, należy przyjąć, że zasilane urządzenia będą mieć PF powyżej 0,9 - dzięki układom korekcji współczynnika mocy. Jednak wartość PF zasilacza bez korekcji wynosi zwykle około 0,6. Dlatego by zmniejszyć zniekształcenia pobieranego prądu wykorzystuje się układy korekcji współczynnika mocy: pasywne lub aktywne. Elementem pasywnym może być dławik lub filtr pasmowo-przepustowy. Wtedy faktyczny PF wynosi 0,8 - 0,9.
Dlatego należy dokładnie zinwentaryzować posiadany sprzęt, oraz zastanowić się nad planami rozwoju bazy sprzętowej. Ważne jest też, by nie dopuszczać do pracy UPS'ów przy ich nominalnych mocach.
Na współczynnik mocy wyjściowej największy wpływ ma technologia użyta do budowy UPS'a. Przykładowo zasilacze awaryjne typu on-line mogą mieć różne rozwiązania konstrukcyjne.
Generalnie w standardowym układzie zasilacza awaryjnego typu on-line podwójnej konwersji (Double Conversion lub rectifier/charger), w przetwornicy tranzystory IGBT są w układzie mostka H. W takim układzie przekształtnik flyback, lub kondensatory, dostarcza moc bierną, a główny falownik dostarcza moc czynną (użyteczną). Taki układ ma często wyjściowy PF na poziomie 0,8.
Inaczej sprawa wygląda przy UPS'ie on-line "Delta Conversion". Wtedy współczynnik mocy wynosi 1,0. Jest to możliwe, ponieważ sterowanie tranzystorami IGBT odbywa sie z pełną kontrolą kształtu fali (i współczynnika mocy).
Ten typ UPS'a zapewnia PF symbolicznie odbiegający od jedności, zarówno na wejściu, jak i na wyjściu, przy obciążeniu czysto rezystancyjnym.
Natomiast przy obciążeniu pobierającym moc w sposób zaburzony UPS Delta Conversion przeprowadza korekcję tak, że od strony zasilającej UPS widoczny jest ze współczynnikiem mocy nie gorszym niż 0,95. Ma to olbrzymie znaczenie np. dla agregatów.
W przypadku zasilania UPS'a Delta Conversion energią nawet o znacznym współczynniku THD, na wyjściu nastąpi korekcja i zmniejszenie harmonicznych.
Jak powyższe ma się do innych typów UPS'ów?
Co z typami: standby, line interactive, standby on-line hybrid, standby-ferro? Generalnie trzeba sprawdzać w dokumentacji zasilacza awaryjnego, pytać się producenta, oceniać na podstawie budowy wewnętrznej konkretnego UPS'a. W tym ostatnim przypadku wystarczy kierować się opisanymi powyżej przesłankami.
Podstawową sprawą jest oszacowanie zapotrzebowania na moc. Najlepiej zmierzyć ten parametr w jakimś okresie czasu. Można też posiłkować się poniższym zestawieniem:
1) Moc agregatu zasilajacego UPS powinna być co najmniej 1,7 razy większa od mocy znamionowej UPS'a. Sam zasilacz awaryjny zasilany z agregatu musi być dostosowany do pracy z agregatem.
2) Dla urządzeń elektronicznych podłączonych do agregatu jego moc powinna być co najmniej 1,2 razy większą niż moc znamionowa urządzeń zasilanych.
3) Moc agregatu zasilających urządzenia grzewcze (oporowe), oraz oświetlenie żarowe, powinna być większa o 1,2 razy od mocy znamionowej urządzeń.
4) Oświetlenie sodowe wymaga agregatu o mocy 5 razy większej, niż moc znamionowa tego oświetlenia.
5) Moc agregatu dla urządzeń wyposażonych w silniki elektryczne powinna być:
Co najmniej 1,2 razy większa od mocy silnika komutatorowego (jak w elektronarzędziach).
Co najmniej 1,5 razy większa od mocy silnika z falownikiem.
Co najmniej 3 razy większa od mocy silnika połączonego w gwiazdę, lub w trójkąt, z softstart'em.
Co najmniej 3 razy większa od mocy silnika połączonego w gwiazdę.
Co najmniej 9 razy większa od mocy silnika połączonego w trójkąt.
Przykłady:
Lodówka lub zamrażarka:
Moc potrzebna do uruchomienia: 1200 W
Moc potrzebna do pracy: 180 W
Wentylator pieca, gazowego lub na paliwo (300 W):
Moc potrzebna do uruchomienia: 1000 W
Moc potrzebna do pracy: 600 W
Telewizor:
Moc potrzebna do uruchomienia: 120 W
Moc potrzebna do pracy: 120 W
Zmywarka do naczyń:
Moc potrzebna do uruchomienia: 540 W
Moc potrzebna do pracy: 220 W
Kuchenka mikrofalowa (zależnie od mocy):
Moc potrzebna do uruchomienia: 1200 W
Moc potrzebna do pracy: 1200 W
***
Generator nie może pracować bez obciążenia. Nawet do testów. Trzeba zadbać o ten szczegół, ponieważ agregat należy okresowo testować. Tak samo groźne jest nierównomierne obciążenie faz w agregacie trójfazowym, a szczególnie trzeba uważać podłączając urządzenie jednofazowe do agregatu trójfazowego.
Do dużych agregatów pamiętajmy o grzałkach. Nawet, jak stoi w ogrzewanym pomieszczeniu. Agregat musi praktycznie natychmiast uzyskac moc nominalną, a my musimy mieć jak największą pewność jego prawidłowego rozruchu.
Powszechnym błędem jest nieuziemianie agregatów prądotwórczych. Zazwyczaj wykwalifikowany projektant dla agregatu dużej mocy takiego błędu nie popełni, ale agregaty przenośne powszechnie nie są uziemiane - pomimo, że chyba wszyscy profesjonalni dostawcy agregatów mają w
ofercie śledź uziemiający i przewód do połączenia z agregatem.
Pewną telefoniczną historię mogę opowiedzieć tylko jako bajkę, a brzmi ona tak: w czasach przed Internetem (tuż po dinozaurach) dane na duże dystanse przenosiło się za pomocą BBS'ów (Bulletin Board System) i za pomocą tasiemek do streamerów, przewożonych w bagażu.
Również za pomocą tanich taśm o pojemności 120 MB (megabajtów!). To były rozmiary większych twardych dysków... Windows 3.1 zajmował 8 dyskietek 3,5" 1,44 MB.
Tak to dane ze zgniłego zachodu, może również ze Szwecji, trafiały do raczkującego kapitalizmu.
Natomiast problemem z BBS'ami był koszt rachunku telefonicznego.
Więc w pewnym mieście wojewódzkim, za lasami, za górami, była duża centrala, a do niej instrukcje obsługi po francusku... W centrali był modem, z ustawionym jakimś pancernym protokołem i prędkością 300 bodów. Wolno to działało nawet jak na tamte czasy, ale praktycznie nie dało się zerwać transmisji.
Dzięki temu modemowi, skrzaty i elfy, potrafiły ustawić sobie numery z bilingowaniem: darmowym, z jednokrotnym naliczeniem, lub naliczane jako numer lokalny. Ustawiało się też ponoć przekierowanie - po zadzwonieniu na numer "lokalny" automatycznie uzyskiwało się połączenie z wcześniej zaprogramowanym numerem. Od tej pory - jak wieść gminna niesie - BBS'y w USA stały się bardziej dostępne (dla rycerzy okrągłego stołu, oczywiście).
Ciągłe połączenia (czas liczony w miesiącach) zrywane tylko co kilka godzin i zaraz nawiązywane ponownie. Do tego modemy US Robotics Courier i Sportster. Łącza takie, że 56 kb ciężko było zestawić do centrali... To były czasy. Nie zna życia, kto modemu nie słyszał...
Z takich numerów to nawet pirackie radio korzystało... podobno. Gnomy mogły ustawić antenę na wysokim bloku - wysokim, że hej!, jak na Manhattanie - a nadajnik wcisnąć do kanału wentylacyjnego (jakże pomocne okazywały się lewarki samochodowe).
Może do tego była radiolinia, porządna, a jakże, aż do odległej krainy! Zrobiona na "totolotku" łączyła ze studiem, czyli z małym pokojem.
Prywatny numer telefonu na noc przekierowany na budkę z automatem, a tam kumple z piwem i ręcznymi radyjkami zapewniającymi łączność ze studiem... Że też wtedy chciało się tym krasnoludkom tak ciężko pracować... Ja rozumiem TV, nieco parna i duszna, już bez D2MAC, o zasięgu kilku ulic, ale radio z łącznością ze słuchaczami?!
Niestety stare, dobre, czasy minęły szybko. Do centrali złe wiedźmy podłączyły jakiś większy (centralny) system bilingowy i numery z numerami się skończyły.
Wtedy jednak pojawiła się sieć sieci, jakieś wół-wół-wół, a znajomi króliczka potrafili np. w nocy 3/4 pasma przeznaczonego do obsługi dużego miasta zarezerwować na potrzeby własne... tak to bywa, gdy w prawiekach miasto obsługiwało (prawie) jedno łącze... I to koniec tej bajki.
Dobranoc!
Hacking --- Hacker, kto to taki?
Enigma - zasada działania, historia, oraz słabości Enigmy.
Na YouTube są filmy, w których widać zmiany rezystancji ścieżek miedzianych na PCB (printed circuit board) gdy są pocynowane, lub też nie są. Na końcu tego wpisu umieściłem najważniejsze filmy pokazujące jak zmienia się opór elektryczny ścieżki miedzianej przy przepływie prądu stałego (DC, direct current).
Rozwinąłem testy rezystancji o pomiar prądów przemiennych (AC, alternating current). We wszystkich moich filmach użyłem technicznej metody pomiaru rezystancji:
Oczywiście wszędzie, gdzie piszę o cynowaniu i cynie mam na myśli stop cyny z ołowiem używany do lutowania. W moich filmach użyłem "cyny lutowniczej" Sn60Pb40 (LC60).
Przeprowadziłem kilka testów przy użyciu sygnałów o różnym kształcie i o różnych częstotliwościach. Do testów wybrałem trzy rodzaje przebiegów: sinusoidalny, prostokątny i szum różowy.
Sygnał sinusoidalnyjest najbardziej pierwotnym przebiegiem i najbardziej powtarzalnym dla różnych częstotliwości. Ułatwia wnioskowanie z uzyskanych wyników.
W opozycji do sinusoidy jest przebieg o kształcie prostokątnym. Tu zaczynają się problemy z czasem narastania sygnału, a przez to występują problemy z interpretacją wyników w zależności od częstotliwości i możliwości generatora.
Szum różowy zastosowałem na potrzeby testu audio. Pozwala odejść od szczegółowego badania sygnałów o różnych częstotliwościach (aż do częstotliwości ponadakustycznych, co pozwala wnioskować np. o wzmacniaczu). Wg. mnie jest to metoda lepsza z jeszcze jednego powodu. Dane pomiarowe są uśredniane (co wynika z metody pomiarowej i możliwości urządzeń pomiarowych) i przez to bardziej oddane są rzeczywiste warunki pracy urządzeń audio.
Tak więc użyty sygnał sinusoidalny pozwala łatwiej porównywać wyniki, a analiza sygnału prostokątnego ma znaczenie dla np. przetwornic.
I tu dochodzimy do użytych częstotliwości.
Pierwszym ograniczeniem jest baza urządzeń pomiarowych. Potrzebne były mierniki zdolne do pomiarów małych napięć w szerokim zakresie. Drugim wymogiem był cel badania. Nie chciałem wchodzić w np. zakres KF (i wyższe). Interesowały mnie częstotliwości:
Z zakresu audio.
Przetwornic pracujących w okolicach częstotliwości 30 kHz - 100 kHz. W tym zastosowaniu jest to zakres częstotliwości najczęściej spotykany.
Przetwornic działających w okolicach 150 kHz, często znacznych mocy, pracujące np. z własnym rezonansem.
Przetwornice o wyższych częstotliwościach, często ponad 1 MHz.
Celowo używałem do testów krótkich odcinków ścieżek. Po pierwsze testy mają służyć też nauce i zabawie - więc dlaczego mam sobie ułatwiać zadanie stosując długie odcinki? Gdy jest łatwo to raczej niczego się nie nauczymy. Przypomnę, że długi odcinek ścieżki ma większą rezystancję, przez co następuje większy spadek napięcia na tej rezystancji, a to z kolei znacząco ułatwia pomiar.
Przy długich odcinkach odchodzimy jednak od rzeczywistych przypadków użycia. Co prawda, przy użytych częstotliwościach, nadal nawet nie zbliżamy się do wymiarów linii długiej, ale pozbawiamy się konkretnych informacji o rezystancji krótkich odcinków ścieżek (stosowanych w praktyce).
Czemu mają służyć te testy?
Najlepiej od razu zaprojektować na PCB ścieżki miedziane o odpowiedniej grubości i szerokości. Zdarzają się jednak sytuacje gdy:
- Naprawiamy źle zaprojektowany sprzęt. Próbujemy więc poprawić już istniejące obwody.
- Odtwarzamy uszkodzone ścieżki.
- Nie mamy możliwości przeprowadzenia odpowiednio szerokiej ścieżki, lub użyty laminat pokryty jest zbyt cienką warstwą miedzi.
- Chcemy (potrzebnie lub nie) poprawić parametry w jakimś urządzeniu, np. wzmacniaczu audio.
Chciałem uzyskać odpowiedź, w jakim zakresie częstotliwości cynowanie jest właściwe, pomocne, a może szkodliwe i nie należy tej metody stosować.
W internecie panuje wiele mitów, mających rangę prawdy objawionej, a żyjących tylko dzięki ciągłemu powtarzaniu przez wiele osób. Dlatego warto osobiście zmierzyć się z niektórymi problemami, szczególnie, ze mają bardzo praktyczne zastosowania.
Dlaczego badałem rezystancję przy różnych częstotliwościach?
Związane jest to z występowaniem efektu naskórkowości (ang. skin effect). Powoduje on, że wraz ze wzrostem częstotliwości prąd nie płynie całym przekrojem ścieżki (lub drutu), ale tylko w warstwie zewnętrznej, powierzchniowej. Grubość tej warstwy, w której płynie prąd, zmniejsza się wraz ze wzrostem częstotliwości.
Efekt naskórkowości zwiększa rezystancję przewodnika i powoduje wzrost jego temperatury. Związane jest to ze zwiększeniem gęstości prądu płynącego tylko przy powierzchni.
***
Ze względu na opór właściwy materiały można podzielić na trzy następujące grupy:
Drut o przekroju 2,5 mm2 i długości 1 m ma rezystancję (DC): - srebro 0.00636 Ω - miedź 0.00672 Ω - złoto 0.00976 Ω - aluminium 0.01128 Ω - żelazo 0.04 Ω - cyna 0.0436 Ω - ołów 0.088 Ω
Przyjmuje się, że stop lutowniczy ma od siedmiu dziesięciu razy gorszą przewodność od miedzi.
***
Tam, gdzie jest taka możliwość, a występuje efekt naskórkowości, aby ograniczyć straty mocy w przewodniku, tworzy się np. wiązkę z drutów emaliowanych (odizolowanych od siebie). Średnica pojedynczego drutu w wiązce zależy od głębokości wnikania prądu w przewodnik - średnica drutu powinna być mniejsza od głębokości wnikania. Głębokość ta, w pojedynczym drucie, zależy od częstotliwości zmiany prądu, przenikalności oraz konduktywności przewodnika. Przewód miedziany o średnicy 1 mm przy częstotliwości 100 MHz ma około 40-krotnie większą rezystancję, niż przy prądzie stałym.
W układach, gdzie występują prądy o wysokiej częstotliwości opór pochodzi od cienkiej warstwy powierzchniowej przewodnika. Niestety, również utlenianie przewodnika następuje na jego powierzchni. Ma to podwójne znaczenie: tlenki mogą mieć większą rezystancję, niż sam przewodnik i mogą prostować sygnał przemienny. Dlatego srebrzenie (nie cynowanie!) ma znaczenie ochronne, a nie ma służyć polepszeniu przewodności, ponieważ jak widać w powyższym zestawieniu, przewodność srebra przewyższa jedynie symbolicznie przewodność miedzi (rzędu 3%).
Przy wyższych częstotliwościach, gdy nie uwzględnimy prądu przesunięcia, to moc bierna w przewodzie (ścieżce) związana jest z energią pola magnetycznego - dlatego impedancja przewodu ma charakter indukcyjny (jej część urojona jest > 0). Dla bardzo wysokich częstotliwości prąd przesunięcia nie jest już do pominięcia. Impedancja przewodu określana jest wtedy przez emisję fali elektromagnetycznej, a przewód zachowuje się jak antena.
Nie będę jednak drążyć tych rozważań. Wstęp teoretyczny jest potrzebny, ale głównym celem moich testów jest przeprowadzenie praktycznego sprawdzianu w jak najbardziej przystępny sposób. Nie chcę podawać samego wyniku w postaci syntetycznej - liczę na odbiorców myślących, ciekawych i zaangażowanych.
Tak więc praktyczne testy mają zweryfikować, czy nieduże przecież zwiększenie powierzchni przewodnika, do tego materiałem o większej rezystancji niż miedź, ma praktyczne znaczenie.
***
Cynowanie ścieżek na PCB - częstotliwość 10 kHz (audio)
Do pierwszego testu częstotliwość wybrałem jako kompromisową dla zakresu audio. Może nie środkową, ale słyszalną przez "wszystkich" i znacząco odbiegającą od prądu stałego. Co prawda efekt naskórkowości prądu występuje nawet przy 50 Hz (proszę zwrócić uwagę na konstrukcję kabli energetyki zawodowej, czy okablowanie niektórych silników), ale nie chciałem teraz wnikać dokładnie w testy okablowania na potrzeby systemów audio.
Na początku porównuję rezystancje sygnału sinusoidalnego o częstotliwościach 1 kHz i 10 kHz. Następnie to samo dla sygnału prostokątnego. Od razu widać, dlaczego użyłem sygnałów o różnym kształcie.
Ten test pokazuje również, jak łatwo o pomyłkę, gdy przyjmie się złe założenia. Wystarczyło by przyjąć do testów tylko prąd sinusoidalny i interpretacja wyniku zmieniła by się o 100%.
W tym filmie ważne są trzy porównania rezystancji:
- Pomiędzy sinus 1 kHz i 10 kHz.
- Pomiędzy sinus 1 kHz i prostokątnym 1 kHz.
- Pomiędzy prostokątnym 10 kHz przed i po cynowaniu.
***
Rozważałem, czy przedstawić gotowe wnioski. I tak nie uczynię. Będę wskazywać tylko ciekawe kierunki, w których wnioskowanie z testów może podążać.
Dlatego tak zrobię, czyli nie podam na tacy gotowych wniosków? Ponieważ moje pomiary nie zamykają różnych wariantów występujących w rzeczywistych układach. Dlatego najlepiej samemu obejrzeć filmy i wyciągnąć wnioski z moich pomiarów, oraz błędów. Liczę zresztą, na osoby mądre, ciekawe świata, a nie roszczeniowo oczekujące darmowych materiałów.
***
Cynowanie ścieżek na PCB - częstotliwość 75 kHz (przetwornice)
Ponownie częstotliwość kompromisowa, tym razem dla przetwornic. Wybrałem jednak górny zakres częstotliwości występujący w pewnych typach przetwornic. To dlatego, że oczekujemy wystąpienia silniejszego efektu naskórkowości prądu przy wyższej częstotliwości. Jednocześnie nie chciałem wybierać częstotliwości 100 kHz, ponieważ za bardzo oddala się od przetwornic pracujących w okolicach 40 kHz.
Tym razem głównym badanym sygnałem jest prostokąt o wypełnieniu 10% - czyli taki przykładowy sygnał PWM nieobciążonej przetwornicy.
Na końcu filmu sprawdziłem rezystancję pocynowanej ścieżki przy użyciu napięcia stałego, co pozwala porównać różnice w oporności pomiędzy AC i DC.
Jak widać tor generatora i wzmacniacza jest kiepski. Sam generator dla tej częstotliwości daje prawidłowy kształt sygnału, ale o zbyt małej amplitudzie. Dlatego musiałem użyć wzmacniacza, który zmniejszył stromość sygnału prostokątnego. Dopiero po tych testach kupiłem specjalistyczny generator fali prostokątnej i wyczekany generator uniwersalny .
***
Cynowanie ścieżek na PCB - częstotliwość 75 kHz - multimetry analogowe GI83 i V640
Chcąc uzyskać bardziej stromy sygnał prostokątny, niż w poprzednim teście, wyeliminowałem więc wzmacniacz. Bezpośrednio do generatora DDS podłączyłem rezystory obciążenia o wartości 50 Ω. Użyty generator posiada jednak małą moc i uzyskałem bardzo mały spadek napięcia na badanej ścieżce.
Ten film jest właśnie o problemach wynikłych przy pomiarach tak małych napięć. Mało wnosi do głównego tematu tego wpisu, ale pokazuje użycie różnych przyrządów, ich wady, działanie na skrajach zakresów pomiarowych, oraz poza zakresami pomiarowymi. Nie mogłem się powstrzymać od przetestowania multimetrów V640 i GI83. Tak więc to jest nie tyle test rezystancji ścieżki, co ciekawostka pomiarowa.
To co jest ciekawe w tym filmie, to zmiana rezystancji ścieżki pobielonej cyną, gdy nałożymy na nią grubszą warstwę cyny. Trzeba oglądać na pełnym ekranie i najlepiej zaznaczyć sobie (palcem?) wskazania przed i po.
Do dalszych testów zwykłe multimetry nie wystarczą. Dlatego przeprowadziłem krótką prezentację i nanowoltomierza selektywnego i woltomierza fazoczułego.
Dodatkowo do korelacji wyników użyłem nieprodukowanego już polskiego multimetru stacjonarnego Meratronik V545.
***
Test pomiaru miliwoltów: Meratronik V545, Metrahit 29S, Philips 2534
Film pokazujący rzeczywisty (a nie deklarowany w instrukcjach) pomiar małych napięć kilkoma przyrządami, których możliwości wykraczają poza standard popularnych przyrządów.
Na filmie omówiłem również ogólnie stanowisko pomiarowe. Dokładnie widać, jakie problemy sprawiają napięcia poniżej kilku mV. Do tak małych napięć przemiennych należało by użyć bardziej specjalistycznych, dokładniejszych przyrządów.
Bardzo precyzyjnie wykonany test, przy użyciu specjalistycznych mierników. Przypomnę tylko, że miernik RMS dla przebiegu prostokątnego o wypełnieniu 50% zawyży wskazanie o około 10% - ale nadal można posługiwać się zmianą procentową wskazania.
Ponownie polecam oglądać na pełnym ekranie, oraz zaznaczyć położenie wskazówek (palcami?) przed rozpoczęciem cynowania.
***
Cynowanie ścieżek na PCB - szum różowy (audio, pink noise)
Ten film uważam za najciekawszy.
Co prawda na poprzednich filmach uzyskałem zaskakująco dobre i zachęcające wyniki cynowania ścieżek, ale ten test ma największe zastosowanie praktyczne. Wiele osób zajmuje się budową i naprawami wzmacniaczy - jest to bardzo popularny sprzęt.
Użyty rodzaj sygnału pozwala, bez wykonywania dziesiątek testów przy użyciu różnych częstotliwości i kształtów sygnału uzyskać uśrednione wyniki.
Użyta została wbudowana karta dźwiękowa 24 bity, 192 kHz, oraz wzmacniacz tranzystorowy pracujący w klasie A.
***
Cynowanie ścieżek na PCB - 150 kHz
Ponieważ możliwości pomiarowe poprzednio użytych przyrządów przy tej częstotliwości skończyły się, w roli miernika wykorzystam oscyloskop. Zwykły oscyloskop w tym pomiarze raczej się nie sprawdzi, dlatego zastosowałem oscyloskop z dobrym torem pomiarowym, rozdzielczością 12 bitów i wejściem różnicowym.
Niestety powoduje to problem z bezpośrednim odczytaniem różnicy przed i po cynowaniu. Niestety nie wpadłem na pomysł pomiaru wartości TRMS przed i po cynowaniu. Zachęcony wynikami poprzednich testów, uważałem, że różnica będzie od razu widoczna.
Podsumuję wszystkie trzy filmy, na których użyłem oscyloskop na samym końcu.
***
Cynowanie ścieżek na PCB - miedziana plecionka, 150 kHz
Tym razem zmierzyłem wartość (T)RMS. Jednak to był ostatni film, który na potrzeby tego wpisu wykonałem, dlatego na filmie "1 MHZ" również nie ma zmierzonej wartości TRMS.
***
Cynowanie ścieżek na PCB - 1 MHz
Zastanawiam się nad przeprowadzeniem testów dla częstotliwości 1 MHz i wyższych powtórnie. Teraz mam np.: specjalizowany generator przebiegu prostokątnego. Nie uczynię tego jednak w najbliższym czasie, ponieważ nie widzę takiej palącej potrzeby.
Cynowanie na trzech ostatnich filmach nie poprawiło w widoczny sposób sytuacji, ale i jej nie pogorszyło. Można więc, w newralgicznych miejscach, użyć tej metody by poprawić bilans cieplny ścieżki, lub zabezpieczyć ja przed przepaleniem w sytuacji awaryjnej (nim zadziałają odpowiednie zabezpieczenia).
***
Wspomniane na początku filmy z testami przy użyciu prądu stałego:
EEVblog #317 - PCB Tinning Myth Busting
Does putting solder on high current PCB tracks help?
Siedem wybranych osób otrzymało w lipcu 2014 roku cyfrowe karty zawierające fragmenty klucza root do systemu DNSSEC. Klucz ten jest niezbędny do „zresetowania Sieci” w razie „katastrofalnego ataku hakerskiego”. Pomimo różnych obaw, jak czas pokazał, nic się nie stało...
Nazwę kart spopularyzowały magazyn „Popular Science”, a same karty zostały przekazane podczas poufnego spotkania. Siedmiu posiadaczy kart (sami cywile), nazwani "Mędrcami" zostali wybrani przez ICANN. Ten ruch ma wzmocnić bezpieczeństwo wdrażanego standardu DNSSEC - głównie na wypadek masowego, globalnego ataku hakerskiego. Wprowadzono to zabezpieczenie pomimo tego, że DNSSEC jest tak skonstruowany, aby odcinać połączenia między najważniejszymi serwerami w celu zmniejszenia skali zniszczeń. Jak widać nie ma sposobu by "magicznymi sztuczkami" oddzielić sie zupełnie od warstwy sprzętowej sieci. Gdy w ciągu najbliższych lat wejdzie w życie nowy system zabezpieczeń, to główny klucz będzie jeszcze ważniejszy.
Jeżeli zajdzie potrzeba "restartu" to minimum pięciu mędrców musi spotkać się w wyznaczonej bazie wojskowej USA i aktywować swoje karty. Mędrcy pochodzą z USA, Wielkiej Brytanii, Czech, Kanady, Chin i Trynidadu i Burkina Faso. Same potęgi Internetu... Jak widać USA zagwarantowały sobie ochronę przed atakiem cybernetycznym ze strony Chin, o ile nie zostawiono sobie jeszcze jakiejś dodatkowej furtki...
Komputer z procesorem AMD X3 2,7 GHz, 4 GB RAM, 2 x HDD 2T, 2 x HDD SDD, 1 x HDD 2,5", płyta Gigabyte, grafika na płycie, dodatkowy kontroler PCI SATA.
Zasilacz:
Wyłączony (stand-by)
Wyniki pomiaru miernikiem LCR podłączonym do zasilacza:
Włączony, nie obciążony:
Włączony obciążony, synchronizuje pomiędzy dwoma dyskami zaszyfrowane partycje, czyli pracuje procesor, są odczyty i zapisy na dyskach:
Oscylogramy przedstawiają różne przebiegi zależnie od tego co aktualnie robi komputer:
