2. Индикатор тока.

Индикатор (буквально «прослеживатель») тока фик­сирует наличие изменяющегося тока в печатном про­воднике с помощью индуктивной приемной катушки, на­ходящейся в его зонде. Английский физик М. Фарадей открыл .закон электромагнитной индукции 29 августа 1831 г., а годом позднее совершенно независимо это же явление открыл американский физик Д. Генри. Сфор­мулированный Д. Генри закон гласит, что при измене­нии тока в индуктивной цепи наводится электродвижу­щая сила (ЭДС). Выражение, связывающее наводимую ЭДС с изменением тока, имеет вид Е=-Ldi/dt, где Е — наводимая ЭДС; L — индуктивность цепи; di/dt — скорость изменения тока. Отрицательный знак объясняется законом Г. Ленца, который гласит, что на­водимая ЭДС имеет направление, противодействующее изменению вызывающего ее тока. М. Фарадей проде­монстрировал, что, если две цепи связаны магнитопро-врдом, изменение тока в одной цепи вызывает наведение ЭДС в другой. Изменяющийся ток в первичной цепи вызывает изменение магнитного потока в магнитопро-воде, которое наводит ЭДС во вторичной цепи.

Закон Фарадея гласит, что если к индуктивной цепи обмотки на железном кольце внезапно приложить ЭДС, то она будет связана с изменением магнитного потока в железном коль­це соотношением

e₁ = - N₁ dФ/dt

где N₁ — число витков в первичной обмотке, а Ф — магнитный поток. Объединение выражений, описывающих законы Генри и Фарадея, дает

e₁ = - N₁ dФ/dt = - L₁ di/dt

откуда получаем

Рис. 1.13. Электромагнитная индукция

Это же самое изменение потока вызывает наведение ЭДС во вторичной обмотке (рис. 1.13), что описывается выражением

e₂ = - N₂

Следовательно, вторичная наводимая ЭДС

e₂ = -

Если первичная обмотка является частью печатного проводника, она, по существу, представляет собой одно-витковую обмотку, т.е. N₁ = 1. Поэтому наводимая во вторичной обмотке ЭДС

e₂ = -

Поскольку N₂ является константой, наводимая ЭДС e₂ прямо пропорциональна скорости изменения тока, протекающего в печатном проводнике.

Ток, протекающий в печатном проводнике, образует магнитное поле, и при изменении тока магнитный поток. тоже изменяется. Такое изменение потока используется в индикаторе тока для наведения ЭДС в катушке, смон­тированной в зонде индикатора. Конструкция катушки оказывает решающее влияние на индикацию, так как она должна быть по возможности небольшой, чтобы на прослеживание изменяющегося тока в одном печатном проводнике не оказывали заметного влияния изменяю­щиеся токи в соседних проводниках.

Рис. 1.14. Структура магнитного потока около круглого проводника

Типичная поисковая катушка состоит из подковооб­разного ферритового магнитопровода с намотанной на него катушкой (рис. 1.14). Печатный проводник на пла­те можно считать электрическим проводником, около которого при протекании тока образуется круговой маг­нитный поток. Катушка В ориентирована таким обра­зом, что вызванный током магнитный поток заходит в ее магнитную цепь. Если ток i изменяется, поток также изменяется, и в обмотке катушки В наводится ЭДС. Од­нако катушка А ориентирована так, что вызванный то­ком ( магнитный поток не заходит в ее магнитную цепь, поэтому изменение тока не наводит ЭДС в катушке А. Следовательно, катушку в зонде индикатора тока необ­ходимо ориентировать в соответствии с направлением, показанным на рис. 1.14 для катушки В, иначе в ней либо совсем не наводится ЭДС, либо наводится очень слабая ЭДС, и прибор не зафиксирует изменений тока. Обычно на зонде делается отметка, которую для полу­чения максимально наводимой ЭДС необходимо ориен­тировать по направлению проверяемого печатного про­водника.

Индикатор обнаруживает только изменение тока, а при протекании в проводнике постоянного тока он со­всем не дает показаний. Цифровые схемы являются импульсными схемами, в которых сигналы непрерывно переходят из одного состояния в другое, что, в свою очередь, заставляет изменяться токи, протекающие в электрических соединениях. Реальные значения токов могут быть небольшими, но временной интервал, в течение которого происходит изменение состояния, обычно очень мал, что обеспечивает измеримые значения di/dt. Индикатор тока, например, модели 547А фирмы Hew­lett-Packard воспринимает изменения тока в диапазоне от 1 мА до 1 А. Он имеет встроенную регулировку чув­ствительности, которая позволяет установить интенсив­ность свечения индикаторной лампы. На практике поль­зователь регулирует индикатор тока таким образом, чтобы по интенсивности свечения лампы получить ин­формацию об относительных значениях токов, протека­ющих в различных печатных проводниках. Для успеш­ного применения индикатора тока необходим больший опыт, чем при использовании логического пробника или логического пульсатора, так как нужно уметь регули­ровать чувствительность и правильно ориентировать индикатор тока вдоль прослеживаемого проводника. Высокие плотности размещения микросхем и проводни­ков на современных печатных платах часто затрудняют размещение зонда на проводнике, поэтому индикатор может давать информацию не только о прослеживаемом проводнике, но и о соседних проводниках.

Возможности индикатора тока в пояске неисправно­стей менее очевидны, чем возможности логического пробника или логического пульсатора, так как он пред­назначен для прослеживания тока, а не привычных уровней напряжения.