Tester ATX zdrojů

Před nějakým časem jsem byl požádán o zhotovení jednoduchého zařízení, které by bylo schopné zjistit závadu na počítačovém zdroji ATX. Nebylo nutné měřit napětí zdroje, to jde celkem dobře jakýmkoli měřicím přístrojem. Požadavkem bylo zjistit zvlnění zdroje a to detekovat.

V praxi se totiž ukázalo, že ve většině případů stojí za špatně fungujícím počítačem právě vadný zdroj. Pokud takto vadný zdroj budeme měřit klasickým multimetrem, nezjistíme na něm vůbec žádnou závadu a i měřená napětí budou v povoleném rozmezí. Počítač jako celek však může vykazovat značnou nestabilitu, která se nejčastěji projevuje častými samovolnými restarty, haváriemi disků, zamrzáním operačního systému a dalších programů.

Jde o zpočátku nenápadné závady, které ani běžný uživatel nemusí zpozorovat. Situace se samozřejmě stále zhoršuje, většinou až do doby, než zdroj vypoví zcela a přestane pracovat. Období od prvních příznaků k totálnímu selhání může trvat i měsíce, a tak je dobré mít po ruce jednoduchý tester, který dokáže takto načnutý zdroj spolehlivě zjistit.

Základní parametry

Napájení	Přímo z testovaného zdroje, z větve +12 V.
Testovaná napětí	Větev +5 V a +12 V.
Způsob měření	Detekce zvlnění napětí.
Signalizace	Na displeji a pomocí kontrolek.
Režim provozu	Běžné testování nebo kalibrace, volba tlačítkem.

Schéma zapojení

Zapojení je poměrně jednoduché díky použití mikroprocesoru. Na svorku X1-1 a X1-4 je přivedeno napětí +12 V a +5 V z testovaného zdroje. Svorky X1-2 a X1-3 jsou GND. Z 12V větve je zároveň zajištěno napájení testeru přes stabilizátor 7805.

Jednotlivá testovaná napětí jsou přes děliče napětí přiváděna na vstup procesoru, kde jsou poté porovnána s vnitřní referencí, která je určena vnitřním děličem a napájecím napětím procesoru. K portu B procesoru je připojen jeden segment LED zobrazovače, na kterém je zobrazován počet naměřených zákmitů. Displej je se společnou katodou.

Jako další signalizace jsou použity dvě LED diody, které indikují, ve které měřené větvi došlo k zákmitu napětí. LED1 je 5V větev a LED2 12V větev. Tlačítkem S1 se provádí nulování displeje a LED diod při novém měření krátkým stiskem. Dlouhým stiskem přibližně 3 sekundy přejde tester do seřizovacího režimu, ve kterém je možné ho pohodlně kalibrovat. Konektor JP1 slouží k připojení programátoru a zároveň jsou na něm vyvedeny nepoužité porty procesoru pro případné další rozšíření externím modulem.

Deska spoje a osazovací plán

Plošný spoj je zhotoven na jednostranné desce o velikosti 45x69 mm. Při osazování je nutné osadit dvě drátové propojky, jedna je pod procesorem. Je také možné místo trimrů použít pevné rezistory, na jejichž osazení je pamatováno. Samotné osazení by nemělo činit žádné potíže, jen je třeba dát pozor na spoje tažené mezi vývody procesoru a displeje, aby nedošlo k nechtěným můstkům.

Princip zjištění závady

Jak už bylo popsáno v úvodu, závadu na zdroji nelze zjistit běžným multimetrem, protože ten není schopen dostatečně rychlé odezvy a nedokáže zachytit zvlnění na výstupu zdroje způsobené vadnými filtračními kondenzátory. Poté, co jsem opravoval již nespočet těchto zdrojů, začínám zastávat názor, že někteří výrobci konstruují zdroje tak, aby během několika let došlo k jejich závadě.

Již mnohokrát jsem musel ze zdroje vyndat různé průhledné fólie, které zcela nebo z velké části zakrývají chladiče a ventilátor, čímž zamezují proudění vzduchu z ventilátoru na chladič. Zdroj se pak doslova peče ve vlastní šťávě, přičemž se zdá, že je vše v pořádku, protože ze zdroje je vyfukován prakticky studený nebo vlažný vzduch. Největší nápor je pak na výstupní kondenzátory, které se zahřívají samy o sobě, natož když jsou ještě ohřívány od rozpáleného chladiče a cívek.

Všichni, kdo jste měli nějaký zdroj rozebraný, jistě potvrdíte, jak je tam vše namačkané na sobě a přes sebe. Pak není divu, když vidíme nafouknuté nebo dokonce explodované kondenzátory. Právě zdroje s takto nafouknutými kondenzátory jsou příčinou veškerých problémů. Zdroj na první pohled pracuje, ale na jeho výstupu je napětí zvlněné a dosahuje ve špičkách i o +/-5 V vůči nominální hodnotě. Celé je to krásně patrné na osciloskopu.

Počítač s citlivou elektronikou toto nesnáší a jednotlivé komponenty se chovají nestabilně. Ne každý má však k dispozici poměrně drahý osciloskop, a proto je zde tento tester, který dokáže takto vadný zdroj rozpoznat.

Princip testeru je jednoduchý. Jako hlavní obvod je použit mikroprocesor PIC16F628A, který obsahuje dva komparátory. Na těchto komparátorech se porovnává napětí na vstupu větve 5 V a 12 V vůči vnitřní referenci. Vnitřní reference je nastavena na 3 V. Pokud je napětí na vstupech komparátorů za vstupním děličem vyšší než 3 V, je vše v pořádku. Jakmile však napětí klesne pod 3 V a následně zase vystoupá nad 3 V, je to detekováno jako chyba. V případě zvlněného napětí není o tyto výkyvy nouze, a tak může tester s vysokou přesností odhalit vadný zdroj.

Funkce

Tester pracuje ve dvou režimech: testování a kalibrace. V režimu testování se porovnává vstupní napětí s referencí a v momentě, kdy je v patřičné větvi detekován pokles a následný vzestup napětí nad rozhodovací úroveň, je to vyhodnoceno jako chyba. Rozsvítí se patřičná LED dioda a na displeji se zobrazí číslo 1. Při další chybě zůstává svítit patřičná LED a na displeji se přičte další chyba.

Pokud počet chyb přesáhne zobrazení displeje, tedy 10, je to signalizováno rozsvícením desetinné tečky na displeji a zároveň se displej rozbliká. Blikání displeje pak signalizuje vadný zdroj. Může se stát, že i na dobrém zdroji tester detekuje 1-3 chyby v rozmezí několika minut. Pokud je však testovaný zdroj vadný, číslice se na displeji točí stále dokola a už po několika vteřinách tester blikáním displeje hlásí vadný zdroj.

Tester je vhodné připojit ke zdroji klasickým MOLEX konektorem na nějakou volnou zásuvku. Zdroj by měl být testován přímo v počítači, kdy jsou všechny komponenty zapojené. Testování zdroje naprázdno nemá efekt, protože vlivem nezatíženého výstupu nemusí výstupní napětí odpovídat správným hodnotám a může značně kolísat, případně zdroj nemusí ani naběhnout. Zdroj by pak mohl vykazovat falešné chyby.

Tester je možné připojit i za chodu zdroje nebo počítače, neboť procesor začne měřit se zpožděním, které zamezí falešné detekci chyb při připojování testeru. Pokud však tester připojíte před spuštěním testovaného PC nebo zdroje, rozhodně se také nic nestane.

Samotné testování je zpožděno programově tak, že se vstupy vyhodnocují v 10ms intervalech. Tento čas byl zvolen proto, aby v případě vadného zdroje trvala detekce několik vteřin a zároveň se zamezilo falešným detekcím. Bez tohoto zpoždění by ani nebylo na displeji postřehnutelné, že se mění čísla.

Číselný údaj na displeji nemá téměř žádnou výpovědní hodnotu a je spíše informační. Stejně dobře by mohla být vyvedena třetí LED, která by po určitém počtu změřených poklesů signalizovala vadný zdroj. Signalizace na displeji je však zajímavější a dává stručný přehled, co se na vstupu děje podle rychlosti počítání. Dá se tak rozeznat, v jak pokročilém stavu daný zdroj je.

V režimu kalibrace, který se aktivuje dlouhým stiskem tlačítka, se provádí seřízení vstupních děličů napětí trimry R10 a R11. Režim kalibrace je signalizován svitem pomlčky na displeji a v tento moment jsou LED diody přímo napojeny na výstupy komparátorů.

Kalibrace

Po zhotovení testeru je nutné ho kalibrovat. To provedeme pomocí plynule regulovatelného zdroje 3-14 V. Pokud máme k dispozici laboratorní zdroj se dvěma kanály, je to ideální. Na jednom kanále nastavíme 5 V a na druhém 12 V. Poté připojíme tester a přepneme ho do režimu kalibrace dlouhým stiskem S1.

Na 5V větvi nastavíme napětí 4,80-4,85 V a trimrem R10 otočíme do polohy, kdy se právě rozsvítí LED1. Pokud pak na zdroji zvýšíme napětí na 4,90 V, musí LED1 bezpečně zhasnout. Stejný postup aplikujeme na větev 12 V trimrem R11, přičemž práh detekce poklesu nastavíme na 11,70-11,75 V. Na 11,80 V by měla LED2 bezpečně zhasnout.

Poté je dobré trimry něčím zakápnout, například tavnou pistolí, aby se nemohly samovolně rozladit. Samotné nastavení prahu detekce není až tak podstatné. Pokud bude zdroj vadný, jeho napětí bude kolísat ve špičkách i o více než +/-5 V, a tak není nutné lpět na desetinách.

Praktické zkušenosti

Tento tester je již druhá verze, kterou jsem navrhl. První byla postavena na klasických součástkách a byla podstatně složitější, ale přitom nebyla tak dokonalá a občas měla i falešné detekce. Tato verze s procesorem je jednoduchá jak na sestrojení, tak na nastavení a obsluhu.

O otestování konstrukce jsem požádal servisní středisko firmy Comtex Network Systems, kde se zabývají opravou počítačů a mají dostatek testovacích vzorků. Díky tomu bylo možné tester odladit a správně seřídit, aby byla jeho účinnost co největší.

Pomocí tohoto testeru se mi podařilo najít závady i na jiných zdrojích než jsou klasické AT nebo ATX pro PC. V případě jiných zdrojů je nutné upravit rozsah vstupních děličů. Na desce plošného spoje je pamatováno i na možnost osadit pevné rezistory místo trimrů. Dále je možné v seřizovacím režimu zjistit, zda je napětí měřeného zdroje vyšší nebo nižší než nastavené. To může při odhalování závady na zdroji také pomoci.

Tento tester si neklade za cíl konkurovat složitým měřičům a testerům, které se pro testování ATX zdrojů dají pořídit. Nedokáže napětí měřit, pouze ho porovnává, ale pro svoje účely zcela dostačuje a jeho cena nepřesáhne několik desítek korun. Zároveň díky programovacímu konektoru je možné stále upravovat a zlepšovat program bez jakéhokoli zásahu do hardwaru.

Seznam součástek

Dokumentace

No a na závěr si zde můžete stáhnout veškerou dokumentaci pro stavbu. Je zde i projekt pro Eagle a program pro procesor.

Konfigurace

Prohlášení

Tato konstrukce je z mé hlavy, a proto není povoleno bez mého souhlasu přejímání na jiné stránky nebo komerční využití. Je povoleno pouze odkazovat na tento web a tuto konstrukci. Pro více informací mne stačí kontaktovat. Zároveň nepřebírám jakoukoli odpovědnost za chování zařízení a případné škody způsobené použitím tohoto zařízení, ať by byly jakéhokoli rázu. Zařízení je určeno pouze k užití pro vlastní potřebu.

V této konstrukci je použit program mikrokontroleru, na který se vztahují autorská práva. Na program je udělena zdarma licence pro užití pro vlastní potřebu. Jakýkoli prodej není bez souhlasu autora možný. Na programu jsem spolupracoval s Botasem a program je zveřejněn s jeho souhlasem.