Po podaniu na wejście układu elektronicznego widocznego na rysunku sygnału sterującego o wartości 3 V względem masy układu, woltomierz wskazuje wartość napięcia 11,95 V. Oznacza to, że
A. przez cewkę przepływa prąd sterowania.
B. układ jest uszkodzony.
C. dioda D1 jest zwarta.
D. układ działa prawidłowo.
Pytanie z egzaminu CKE, styczeń 2017 (arkusz M.12-X-17.01).
Odpowiedź, że układ jest uszkodzony, jest jak najbardziej trafna. Jeśli na wejście podajesz sygnał sterujący o wartości 3 V, to z punktu widzenia klasycznego układu przekaźnikowego opartego na tranzystorach sytuacja powinna wyglądać zupełnie inaczej. Gdy obwód działa prawidłowo, tranzystor T2 po przewodzeniu powinien powodować spadek napięcia na przekaźniku oraz – co ważniejsze – na zaciskach woltomierza powinno być znacznie mniejsze napięcie, bo część napięcia zasilania spada właśnie na przekaźniku i tranzystorze. Jeśli woltomierz pokazuje niemal pełne napięcie zasilania, to znaczy, że prąd nie płynie przez uzwojenie K1, czyli przekaźnik nie działa. W praktyce bardzo często spotyka się tę sytuację przy uszkodzeniu jednego z elementów (np. przerwana cewka przekaźnika, uszkodzony tranzystor T2 – zwłaszcza jeśli nie przewodzi, albo zimny lut). To typowe zjawisko obserwowane podczas diagnostyki takich układów – jeśli napięcie na przekaźniku jest praktycznie równe napięciu zasilania, to układ nie wykonuje swojej funkcji i trzeba szukać usterki. Często na warsztatach używa się tej metody jako jednej z podstawowych podczas szybkiej weryfikacji poprawności działania przekaźników i sterowania tranzystorowego.
Sporo osób przy tego typu pytaniach wpada w pułapkę myślową związaną z domniemaniem, że skoro na wejście jest podane odpowiednie napięcie, to cały układ działa prawidłowo lub że prąd płynie przez cewkę. W rzeczywistości, jeśli woltomierz wskazuje niemal pełne napięcie zasilania (11,95 V przy zasilaniu 12 V), oznacza to, że praktycznie nie występuje żaden znaczny spadek napięcia na obciążeniu, którym w tym przypadku jest cewka przekaźnika K1 oraz elementy sterujące. To sugeruje, że żaden prąd nie płynie przez cewkę – a więc przekaźnik nie jest załączany. Odpowiedzi sugerujące zwartą diodę D1 to typowe nieporozumienie – gdyby dioda była zwarta, napięcie na przekaźniku byłoby bliskie zeru, bo prąd popłynąłby przez diodę, a nie przez przekaźnik. Z kolei stwierdzenie, że przez cewkę płynie prąd sterowania, jest sprzeczne z odczytem napięcia – gdyby tak było, napięcie na woltomierzu spadłoby wyraźnie poniżej napięcia zasilania, zależnie od oporu cewki i nasycenia tranzystora sterującego. Typowy błąd polega na nieuwzględnieniu zasady działania takich układów: spadek napięcia na obciążeniu informuje nas, czy prąd w ogóle płynie przez dany element. W tym przypadku tak się nie dzieje, co prowadzi do wniosku, że układ jest uszkodzony. Dobre praktyki branżowe i diagnostyczne uczą, aby zawsze analizować spadki napięć i prądy, a nie tylko polegać na sygnałach logicznych podanych na wejściu.