Rozwiązanie krok po kroku: Naprawa alarmu temperaturowego

Rozdziel objawy, bo prowadzą do różnych miejsc:

• dioda D4 świeci stale, także przy 30 °C - D4 jest zasilana z kolektora T1 (przez R7). Skoro świeci zawsze, kolektor T1 ma napięcie bez względu na temperaturę: albo U1 stale wysterowuje T1, albo T1 jest uszkodzony (przebicie),
• grzałka się nie włącza, choć D4 świeci - cewka K1 też jest zasilana z kolektora T1. Jest napięcie, a grzałki nie ma - podejrzane są styki przekaźnika albo sama grzałka.

Wniosek z samego opisu: najpewniej są dwie usterki. Tabele 4-6 pozwolą wskazać konkretne elementy.

Tabela 4 to napięcia stałe PP1 ÷ PP7 względem masy i napięcie przemienne na grzałce (PP8 - PP9). Wpisuję woltomierz z funkcją pomiaru napięcia stałego i przemiennego - w praktyce multimetr.

Tabela 5 to rezystancje: rezystorów, cewki i styków przekaźnika oraz grzałki - omomierz, po wylutowaniu elementów i bez zasilania.

Tabela 6 to spadki napięcia na złączach diod D1 ÷ D4 i tranzystora T1, przy opisanej polaryzacji zacisków testera - tester diod, funkcja: pomiar elementów półprzewodnikowych.

Pomiary testowe wykonano w dwóch temperaturach: 16 °C i 25 °C. Żeby wiedzieć, w jakiej temperaturze jest czujnik D1, potrzebny jest termometr - bez niego wyniki z tabeli 4 nie dałyby się ocenić. To przyrząd, który łatwo pominąć, bo nie jest „elektryczny”.

Wiersze 5 i 6 zostają puste, a nadrukowany przykład „watomierz - pomiar mocy” nie jest wpisem - mocy nikt tu nie mierzy. Klucz ocenia osobno, czy w tabeli są wyłącznie niezbędne przyrządy.

⚠️ Sprzeczność w arkuszu: z danych arkusza wynika, że potrzebny jest też pomiar pojemności (tabela 5 ma zmierzoną pojemność C1 = 223 µF), a klucz CKE nie wymienia pojemnościomierza wśród przyrządów niezbędnych i osobno ocenia, czy w tabeli są wyłącznie niezbędne przyrządy. Pojemność da się zmierzyć tym samym multimetrem, jeśli ma funkcję pomiaru pojemności, a arkusz tego nie rozstrzyga - nie da się ustalić poprawnej listy, wpisana jest lista z klucza. Na egzaminie punkt daje lista z klucza.

Kółka na rysunku 2 nie są z niczym połączone - trzeba wpisać symbol i dorysować przewody. Każdy z punktów PP1 ÷ PP7 zmierz względem masy, więc woltomierz (V) ma jeden zacisk w punkcie pomiarowym, a drugi na masie (rysuję symbol masy).

Zaczynam od trzech kółek na dole: lewe do PP1 (dzielnik z diodą Zenera), środkowe do PP3 (wejście „+”), prawe do PP2 (wejście „−”). Przewód do PP2 krzyżuje linię wejścia „+” bez kropki - czyli bez połączenia.

Pozostałe cztery kółka w górnej części: PP6 (zasilanie +12 V), PP5 (wyjście U1), PP4 (baza T1), PP7 (kolektor T1). Każde: V, jeden przewód do punktu, drugi do masy.

Klucz ocenia trzy rzeczy osobno: że wszystkie przyrządy to woltomierze, że jeden zacisk każdego jest w punkcie PP1 ÷ PP7 i że drugi zacisk każdego jest na masie. Woltomierz włączony między dwa punkty układu (zamiast do masy) mierzyłby inną wielkość niż w tabeli 4.

Kółko między PP8 a PP9 łączę z obydwoma punktami - mierzy napięcie przemienne na grzałce (230 V AC po zadziałaniu przekaźnika), nie względem masy układu: obwód grzałki jest galwanicznie oddzielony od elektroniki stykiem K1. Wpisuję V - teraz wszystkie osiem przyrządów to woltomierze.

Bezpieczeństwo (klucz tego nie ocenia): to pomiar napięcia sieciowego - multimetr i przewody muszą mieć odpowiednią kategorię pomiarową (CAT II/III, 300 V lub więcej), a przewody podłącza się przy wyłączonym zasilaniu.

Dioda Zenera D3 (UZ = 5,6 V) łączy szynę zasilania z węzłem PP1, więc PP1 = UCC - UZ = 12,2 V - 5,6 V = 6,6 V. W obu temperaturach zmierzono 6,6 V → zgodne.

PP2 = PP1 + napięcie przewodzenia D1 (ok. 0,6 V). Napięcie złącza krzemowego maleje ze wzrostem temperatury, więc przy 16 °C powinno być trochę wyższe niż przy 25 °C: zmierzono 7,2 V i 7,1 V → zgodne.

Napięcie odniesienia jest stałe (nie zależy od temperatury), a żeby alarm przełączał się ok. 20 °C, musi leżeć między napięciami czujnika: 7,1 V (25 °C) i 7,2 V (16 °C). Zmierzono 7,1 V i 7,2 V - różnica to rozdzielczość pomiaru 0,1 V → zgodne.

W sprawnym układzie baza T1 zmienia się wraz ze stanem wyjścia U1: przy 16 °C T1 przewodzi (baza ok. 0,6-0,7 V poniżej emitera, czyli ok. 11,5 V), przy 25 °C T1 jest zatkany, a R5 podciąga bazę w stronę +12,2 V. Zmierzono 11,2 V i 11,1 V - prawie to samo w obu stanach, choć wyjście U1 zmienia się z 1,5 V na 10,8 V. Co więcej, PP4 jest równe PP7 (kolektorowi). Baza nie reaguje na sterowanie → niezgodne.

16 °C: wejście „−” (7,2 V) wyżej niż „+” (7,1 V) → wyjście nisko: 1,5 V. 25 °C: „−” (7,1 V) niżej niż „+” (7,2 V) → wyjście wysoko, blisko zasilania: 10,8 V. Dokładnie tak opisuje to arkusz → zgodne. U1 działa - usterka jest dalej, w torze T1 i K1.

PP6 to szyna zasilania: 12,2 V w obu temperaturach - w zakresie zasilania LM358 (3 ÷ 36 V) i bliskie nominalnym 12 V → zgodne.

Przewidywania: przy 16 °C T1 nasycony → PP7 prawie 12 V (przekaźnik i D4 włączone), przy 25 °C T1 zatkany → PP7 ≈ 0 V. Zmierzono 11,2 V i 11,1 V - przy 25 °C napięcie powinno zniknąć → niezgodne. To tłumaczy stale świecącą D4.

Przy 16 °C przekaźnik powinien podać na grzałkę 230 V AC, przy 25 °C - 0 V. Zmierzono 0 V w obu przypadkach → niezgodne. Przy 16 °C (a nawet przy 25 °C) cewka K1 ma ok. 11 V (PP7), a grzałka nie dostaje napięcia - problem leży w stykach K1 albo w grzałce.

Wszystkie odchyłki są małe:

• R1: 4,7 kΩ, zmierzono 4,71 kΩ (+0,2 %), R2: 4,7 kΩ, zmierzono 4,56 kΩ (-3 %),
• R3: 1,5 kΩ, zmierzono 1,51 kΩ (+0,7 %), R4: 2,4 kΩ, zmierzono 2,42 kΩ (+0,8 %),
• R5: 1,5 kΩ, zmierzono 1,51 kΩ (+0,7 %).

Mieszczą się nawet w ±5 % → zgodny w pięciu wierszach.

R6 = 2 kΩ, a uwaga mówi, że suwak ustawiono około połowy zakresu. Między suwakiem a końcem powinno więc być ok. 1 kΩ - zmierzono 1,08 kΩ → zgodny.

R7: 1,1 kΩ, zmierzono 1,2 kΩ (+9,1 %). Tabela 1 nie podaje tolerancji rezystorów układu; klucz uznaje ten wynik za zgodny, czyli przyjmuje tolerancję ±10 %. Wpisuję zgodny, a R7 w działaniu układu ustala tylko prąd D4, która świeci prawidłowo.

⚠️ Sprzeczność w arkuszu: przy tolerancji ±5 % (takiej jak dla rezystorów E24 z wykazu stanowiska) wynik 1,2 kΩ przy nominale 1,1 kΩ (+9,1 %) wychodzi poza tolerancją, czyli „niezgodny”; klucz CKE przyjmuje „zgodny” (tolerancja ±10 %). Tabela 1 nie podaje tolerancji rezystorów układu, więc nie da się ustalić poprawnej oceny - wpisana jest wartość z klucza. Na egzaminie punkt daje wartość z klucza.

220 µF, zmierzono 223 µF (+1,4 %) → zgodny.

230 Ω to wartość skończona - uzwojenie nie jest przerwane ani zwarte. Przy 12 V popłynie 12 / 230 ≈ 52,2 mA - prąd, który przekaźnik 12 V pobiera, a T1 (IC = 0,1 A) bez trudu dostarcza → zgodny.

Styk zwierny (SPST): bez napięcia cewki powinien być rozwarty - ∞ jest poprawne. Po podaniu napięcia na cewkę styk musi się zamknąć i omomierz powinien pokazać prawie 0 Ω. Zmierzono znowu ∞ - styk się nie zamyka (np. wypalone lub zablokowane styki) → niezgodny. To jest przyczyna braku grzania.

Z danych znamionowych: R = U² / P = 230² / 2000 ≈ 26,5 Ω. Zmierzono 30 Ω - ten sam rząd wielkości, grzałka ma ciągłość (nie jest przerwana) i nie jest zwarta → zgodny. Grzałka jest sprawna, więc brak napięcia na PP8-PP9 to wina styków K1.

• D1 (1N4148): 0,58 V / ∞ → poprawny,
• D2 (1N4007): 0,68 V / ∞ → poprawny,
• D3 (Zener 5,6 V): 0,55 V w kierunku przewodzenia, ∞ w zaporowym - napięcie testera jest za małe, żeby przebić złącze 5,6 V → poprawny.

Dioda LED ma większe napięcie przewodzenia niż zwykła dioda krzemowa; przy małym prądzie testera 1,38 V to wartość wiarygodna, a w kierunku zaporowym ∞ → poprawny. Zresztą D4 świeci w układzie.

BC558 to tranzystor PNP: emiter i kolektor są typu P, baza N. Złącza przewodzą, gdy „+” testera jest na emiterze lub kolektorze, a „−” na bazie:

0,03 V w obu kierunkach to zwarcie złącza baza-kolektor; przez to E+ C− „widzi” złącze E-B (0,58 V) → niepoprawny. Zwarte B-C łączy bazę z kolektorem: stąd PP4 = PP7 i napięcie na kolektorze niezależne od sterowania.

LM358 przełącza wyjście zgodnie z napięciami na wejściach (PP5: 1,5 V ↔ 10,8 V) → sprawny.

Zwarte złącze B-C (tabela 6) i kolektor pod napięciem niezależnie od sterowania (PP4, PP7) → niesprawny.

Pomiary zgodne (tabela 5) → sprawny w sześciu wierszach.

Pomiar oceniony jako zgodny, D4 świeci prawidłowo → sprawny. Klucz tego wiersza nie ocenia (zob. uwagę o tolerancji w tabeli 5).

223 µF przy nominale 220 µF, a zasilanie jest stabilne (PP6) → sprawny.

Złącze poprawne, a napięcie PP2 zmienia się z temperaturą tak, jak powinno → sprawny.

Dioda równoległa do cewki K1 (gasi przepięcie przy wyłączaniu przekaźnika) - złącze poprawne → sprawny.

Złącze poprawne, a PP1 = 12,2 - 5,6 = 6,6 V potwierdza napięcie Zenera → sprawny.

Złącze poprawne i dioda świeci - stałe świecenie to wina T1, nie diody → sprawny.

Cewka sprawna, ale styk nie zamyka się po zasileniu cewki → niesprawny. Klucz tego wiersza nie ocenia osobno (przekaźnik jest oceniany w tabelach 5 i 8), ale wniosek wynika wprost z pomiaru styków.

Zwróć uwagę na typ: tabela 1 podaje HF115F-T, a tabela 7 - HF3FF12. Klucz uznaje oba zapisy jako element do wymiany.

Rezystancja zgodna z mocą znamionową, obwód ciągły → sprawny.

Do wymiany: T1 - BC558 (PNP, UCE = 30 V, IC = 0,1 A, TO-92). Z tabeli 2a odpadają NPN-y (BC546, BC848) - w tym miejscu potrzebny jest PNP z emiterem na +12 V. Zostają:

• BC559: PNP, 30 V, 0,2 A, TO-92 - parametry nie gorsze niż BC558, ta sama obudowa,
• BC328: PNP, 25 V, 0,8 A, TO-92 - też pasuje (klucz uznaje oba).

Prąd kolektora to cewka K1 (ok. 52,2 mA) i dioda D4 - oba tranzystory mają zapas. Wybieram BC559, najbliższy oryginałowi.

Uwaga do arkusza: wykaz stanowiska wymienia BC858, a tabela 2a zamiast niego podaje BC328 - wybór oparłem na tabeli 2a, bo tylko tam są parametry.

Do wymiany: K1 - HF115F-T (cewka 12 V, styk 16 A/250 V AC). Grzałka 2000 W przy 230 V pobiera I = P / U = 2000 / 230 ≈ 8,7 A. Zamiennik musi mieć cewkę 12 V i styki co najmniej 8,7 A przy 250 V AC:

RM85 ma styk przełączny (SPDT) - grzałkę podłącz do styku zwiernego (NO). Wpis: K1, HF115F-T → RM85.

Na koniec sprawdź, czy wszystko się zgadza:

• dwa objawy, dwie usterki: stale świecąca D4 ← zwarte B-C w T1, brak grzania ← niezwierające styki K1,
• każdy element „niesprawny” w tabeli 7 jest w tabeli 8, i odwrotnie,
• „niezgodne” w tabeli 4 (PP4, PP7, PP8-PP9) wynikają z tych dwóch usterek, a „zgodne” PP1 ÷ PP3 i PP5 potwierdzają sprawny czujnik i komparator,
• na rysunku 2 wszystkie osiem przyrządów to woltomierze: siedem do masy, jeden równolegle do grzałki.