+7 495 120-13-73 | 8 800 500-97-74

(для регионов бесплатно)

Содержание

МИЛЛИВОЛЬТМЕТР ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

   Как-то, года два назад, для «сведения» катушек металлодетектора понадобился точный милливольтметр переменного тока, отвлекаться на поиски подходящей схемы и подбирать детали уж очень не хотелось, и тогда взял и купил готовый набор «Милливольтметр переменного тока». Когда вник в инструкцию выяснилось, что у меня на руках только половина того что нужно. Оставил эту затею и купил на базаре древний, но в почти отличном состоянии осциллограф ЛО-70 и прекрасно всё сделал. А так как за последующее  время изрядно надоело перекладывать этот пакетик с конструктором с места на место, решил всё же его собрать. Также присутствует любопытство по поводу того насколько хорош он будет. 

   В набор входит микросхема К544УД1Б которая представляет собой операционный дифференциальный  усилитель  с высоким входным сопротивлением и низким уровнем входных токов, с внутренней частотной коррекцией. Плюс печатная плата с двумя конденсаторами, с двумя парами резисторов  и диодов. Также имеется инструкция по сборке. Всё скромно, но обид нет, стоит набор меньше чем одна микросхема из него в розничной продаже.

   Милливольтметр, собранный по данной схеме позволяет измерять напряжение с пределами:

  • 1 – до 100 мВ
  • 2 – до 1 В
  • 3 – до 5 В

   В диапазоне 20 Гц – 100 кГц, входное сопротивление около 1 МОм, напряжение питания  
от + 6 до 15 В. 

   Печатная плата милливольтметра переменного тока изображена со стороны печатных дорожек, для «отрисовки» в Sprint-Layout («зеркалить» не нужно), если понадобиться. 

   Сборка началась с изменений в компонентном составе:  под микросхему поставил панельку (сохранней будет), керамический конденсатор поменял на плёночный, номинал естественно прежний. Один из диодов Д9Б при монтаже пришёл в негодность – запаял все Д9И, благо в инструкции последняя буква диода вообще не прописана. Номиналы всех устанавливаемых на плату компонентов были измерены, они соответствуют указанным в схеме (у электролита проверил ещё и ESR). 

   В набор были включены три резистора номиналом R2 — 910 Ом, R3 — 9,1 кОм и R4 — 47 кОм однако при этом в руководстве по сборке есть оговорка что их номиналы необходимо подбирать в процессе настройки, так что сразу поставил подстроечные резисторы на 3,3 кОм, 22 кОм и 100 кОм. Их было нужно смонтировать на любой подходящий переключатель, взял имевшийся в наличии марки ПД17-1. Показался весьма удобным, миниатюрен, есть за что крепить на плате, имеет три фиксированных положения переключения. 

   В итоге все узлы из электронных компонентов поместил на монтажную плату, соединил их между собой и подсоединил к маломощному источнику переменного тока – трансформатору ТП-8-3, который подаст на схему напряжение 8,5 вольт.

   А теперь заключительная операция – калибровка. В качестве генератора звуковой частоты использован виртуальный. Звуковая карта компьютера (даже самая посредственная) вполне прилично справляется с работой на частотах до 5 кГц. На вход милливольтметра подан от генератора звуковой частоты сигнал частотой 1000 Гц, действующее значение которого соответствует предельному напряжению выбранного поддиапазона. 

   Звук берётся с разъёма «наушники» (зелёного цвета). Если после подсоединения к схеме и включения виртуального звукового генератора звук «не пойдёт» и даже подключив наушники его, не будет слышно, то в меню «пуск» наведите курсор на «настройки» и выберите «панель управления», где выберите «диспетчер звуковых эффектов» и в нём нажмите на «Выход S/PDIF», где будет указано несколько вариантов. Наш тот, где есть слова «аналоговый выход». И звук «пойдёт».

   Был выбран поддиапазон «до 100 мВ» и при помощи подстроечного резистора  достигнуто отклонение стрелки на конечное деление шкалы микроамперметра (внимание на символ частоты, на шкале, обращать не нужно). То же самое было успешно проделано с другими поддиапазонами. Инструкция производителя в архиве. Несмотря на свою простоту, радиоконструктор оказался вполне работоспособным, и что особенно понравилось – адекватным в настройке. Одним словом набор хорош. Поместить всё в подходящий корпус (если нужно), установить разъёмы и прочее будет делом техники.

   Форум по измерителям

   Форум по обсуждению материала МИЛЛИВОЛЬТМЕТР ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

Простой ВЧ милливольтметр своими руками

Добавил: STR2013,Дата: 03 Фев 2016

Для налаживания различных ВЧ устройств (приёмники, передатчики…) измерить уровень сигнала обычным вольтметром не получится. Поэтому здесь необходимо воспользоваться ВЧ вольтметром.

Одним из таких предложена ниже схема простого ВЧ милливольтметра на двух транзисторах.

Принципиальная схема ВЧ милливольтметра

Схема милливольтметра постоянного тока построена на транзисторах VI.1 и VI.2 и выпрямителя высокочастотного напряжения на диоде V2.

Применение интегральной сборки транзисторов позволяет свести к минимуму разбаланс усилителя постоянного тока милливольтметра из-за изменения окружающей температуры.

В качестве V2 целесообразно использовать кремниевый диод, предназначенный для смешения сигналов или их детектирования в диапазоне дециметровых волн.

Можно здесь применить и некоторые из импульсных диодов, предназначенных для коммутаторов с высоким быстродействием. Температурную компенсацию режима работы диода V2 обеспечивает кремниевый диод V3, смещенный в прямом направлении.

Рабочую точку диода выпрямителя V2 устанавливают подстроечным резистором R9 по максимальной его чувствительности. Балансировку милливольтметра (в отсутствие ВЧ напряжения на входе) производят подстроечным резистором R 7.

Калибруют прибор, используя подстроечный резистор R8.

Шкала милливольтметра нелинейна и ее изготавливают индивидуально для каждого экземпляра прибора.

Вместо интегральной пары транзисторов можно использовать и отдельные транзисторы, подобранные по коэффициенту усиления одинаковыми.

Все узлы прибора выполнены на печатной плате.

В ВЧ милливольтметре можно применить транзисторные сборки К125НТ1 или К166НТ1А (причем один из транзисторов сборки с успехом выполнит роль термостабилизирующего диода) или им подобным, а также (как писали выше) можно подобрать пару транзисторов из серий КТ312, КТ315 и т. д. (по статическим коэффициентам передачи тока при фиксированном значении тока коллектора и по напряжению база-эмиттер при фиксированном значении тока базы).

Источник: Конструкции советских и чехословацких радиолюбителей: Сб. статей. 1987. (МРБ № 1113)



ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ

П О П У Л Я Р Н О Е:
  • Человека защитит от электротока УЗО
  • Человека защитит УЗО

    Не зная об опасности, исходящей от лежащего на земле оборванного, но находящегося под напряжением провода, люди иногда подходят к нему и даже пытаются взять в руку. В этот момент человек может мгновенно погибнуть от шагового напряжения или от напряжения прикосновения. Чтобы предотвратить подобные несчастные случаи, ученые разработали оригинальные схемы устройств, позволяющих отключить ВЛ в момент обрыва провода, то есть еще до его падения на землю. Подробнее…

  • Схема регулятора тактов стеклоочистителя автомобиля
  • Не все автомобили оборудованы стеклоочистителем, который может работать в непрерывном и пульсирующем режиме движения щеток. Второй режим очень удобен при моросящем дожде и слабом снеге. Некоторые автомобили с базовой комплектацией и автомобили ранних выпусков не имеют пульсирующего режима, что создает определенные неудобства при их эксплуатации.

    Подробнее…

  • Автоматика для инкубатора
  • Если вы задались целью сделать полностью автоматический инкубатор для вывода птицы, то как вариант можете рассмотреть предложенную ниже автоматику для инкубатора. Она включает универсальный терморегулятор с регулировкой влажности, установлен таймер управления приводом поворотного устройства, звуковой сигнализатор нехватки уровня воды, а также устройство управления внешним зарядным устройством для аккумулятора (АКБ).

    Подробнее…


Популярность: 7 415 просм.

Изготовление самодельного цифрового вольтметра в домашних условиях

При работе с различными электронными изделиями возникает потребность измерять режимы или распределение переменных напряжений на отдельных элементах схемы. Обычные мультиметры, включённые в режиме AC, могут фиксировать лишь большие значения этого параметра с высокой степенью погрешности. При необходимости снятия небольших по величине показаний желательно иметь милливольтметр переменного тока, позволяющий производить измерения с точностью до милливольта.

Самодельный цифровой вольтметр

Для того чтобы изготовить цифровой вольтметр своими руками, нужен определённый опыт работы с электронными компонентами, а также умение хорошо управляться с электрическим паяльником. Лишь в этом случае можно быть уверенным в успехе сборочных операций, осуществляемых самостоятельно в домашних условиях.

Вольтметр на основе микропроцессора

Выбор деталей

Перед тем, как сделать вольтметр, специалисты рекомендуют тщательно проработать все предлагаемые в различных источниках варианты. Основное требование при таком отборе – предельная простота схемы и возможность измерять переменные напряжения с точностью до 0,1 Вольта.

Анализ множества схемных решений показал, что для самостоятельного изготовления цифрового вольтметра целесообразнее всего воспользоваться программируемым микропроцессором типа РІС16F676. Тем, кто плохо знаком с техникой перепрограммирования этих чипов, желательно приобретать микросхему с уже готовой прошивкой под самодельный вольтметр.

Особое внимание при закупке деталей следует уделить выбору подходящего индикаторного элемента на светодиодных сегментах (вариант типового стрелочного амперметра в этом случае полностью исключён). При этом предпочтение следует отдать прибору с общим катодом, поскольку число компонентов схемы в этом случае заметно сокращается..

Дополнительная информация. В качестве дискретных комплектующих изделий можно использовать обычные покупные радиоэлементы (резисторы, диоды и конденсаторы).

После приобретения всех необходимых деталей следует перейти к разводке схемы вольтметра (изготовлению его печатной платы).

Подготовка платы

Перед изготовлением печатной платы нужно внимательно изучить схему электронного измерителя, учтя все имеющиеся на ней компоненты и разместив их на удобном для распайки месте.

Схема электронного прибора

Важно! При наличии свободных средств можно заказать изготовление такой платы в специализированной мастерской. Качество её исполнения в этом случае будет, несомненно, выше.

После того, как плата готова, нужно «набить» её, то есть разместить на своих местах все электронные компоненты (включая микропроцессор), а затем запаять их низкотемпературным припоем. Тугоплавкие составы в этой ситуации не подойдут, поскольку для их разогрева потребуются высокие температуры. Так как в собираемом устройстве все элементы миниатюрные, то их перегрев крайне нежелателен.

Блок питания (БП)

Для того чтобы будущий вольтметр нормально функционировал, ему потребуется отдельный или встроенный блок питания постоянного тока. Этот модуль собирается по классической схеме и рассчитан на выходное напряжение 5 Вольт. Что касается токовой составляющей этого устройства, определяющей его расчетную мощность, то для питания вольтметра вполне достаточно половины ампера.

Исходя из этих данных, подготавливаем сами (или отдаём для изготовления в специализированную мастерскую) печатную плату под БП.

Обратите внимание! Рациональнее будет сразу подготовить обе платы (для самого вольтметра и для блока питания), не разнося эти процедуры по времени.

При самостоятельном изготовлении это позволит за один раз выполнять сразу несколько однотипных операций, а именно:

  • Вырезка из листов стеклотекстолита нужных по размеру заготовок и их зачистка;
  • Изготовление фотошаблона для каждой из них с его последующим нанесением;
  • Травление этих плат в растворе хлористого железа;
  • Набивка их радиодеталями;
  • Пайка всех размещённых компонентов.

В случае, когда платы отправляются для изготовления на фирменном оборудовании, их одновременная подготовка также позволит выгадать как по цене, так и по времени.

Сборка и настройка

При сборке вольтметра важно следить за правильностью установки самого микропроцессора (он должен быть уже запрограммирован). Для этого необходимо найти на корпусе маркировку его первой ножки и в соответствии с ней зафиксировать корпус изделия в посадочных отверстиях.

Важно! Лишь после того, как есть полная уверенность в правильности установки самой ответственной детали, можно переходить к её запаиванию («посадке на припой»).

Иногда для установки микросхемы рекомендуется впаивать в плату специальную панельку под неё, существенно упрощающую все рабочие и настроечные процедуры. Однако такой вариант выгоден лишь в том случае, если используемая панелька имеет качественное исполнение и обеспечивает надёжный контакт с ножками микросхемы.

После запайки микропроцессора можно набить и сразу же посадить на припой все остальные элементы электронной схемы. В процессе пайки следует руководствоваться следующими правилами:

  • Обязательно использовать активный флюс, способствующий хорошему растеканию жидкого припоя по всей посадочной площадке;
  • Стараться не задерживать жало на одном месте слишком долго, что исключает перегрев монтируемой детали;
  • По завершении пайки следует обязательно промыть печатную плату спиртом или любым другим растворителем.

Готовая плата

В том случае, если при сборке платы не допущено никаких ошибок, схема должна заработать сразу после подключения к ней питания от внешнего источника стабилизированного напряжения 5 Вольт.

В заключение отметим, что собственный блок питания может быть подключен к готовому вольтметру по завершении его настройки и проверки, производимой по стандартной методике.

Видео

Оцените статью:

Схема низкочастотного милливольтметра » Паятель.Ру


При настройка и ремонте аудиотехники необходим прибор, измеряющий низкочастотные переменные напряжения в широком диапазоне (от долей милливольт до сотен вольт), при этом, обладающий высоким входным сопротивлением и хорошей линейностью, хотя бы, в пределах частотного спектра 10-30000 Гц. Популярные цифровые мультиметры этим требованиям не соответствуют. Поэтому, радиолюбителю ничего не остается, как сделать низкочастотный милливольтметр самостоятельно.


Милливольтметр со стрелочной индикацией, схема которого показана на рисунке справа, может измерять переменные напряжения в 12-ти пределах: 1mV, 3mV, 10mV, 30mV, 100mV, 300mV, 1V, 3V, 10V, 30V, 100V, 300V. Входное сопротивление прибора при измерении в милливольтах 3 мегаома, при измерении вольтах — 10 мегаом.

В частотном диапазоне 10-30000 Гц неравномерность показаний не более 1 dB. Погрешность измерения на частоте 1 кГц — 3% (полностью зависит от точности резисторов делителя).

Измеряемое напряжение подают на разъем Х1. Это коаксиальный разъем, такой как используется в качестве антенного в современных телевизорах. На входе стоит частотно-компенсированный делитель на 1000 — R1, R2, С1, С2. Переключатель S1 служит для выбора прямого (показания в mV) или деленного (показания в V) сигнала, который далее поступает на истоковый повторитель на полевом транзисторе VT1.

Этот каскад нужен, в основном, для получения большого входного сопротивления прибора. Переключатель S2 служит для выбора пределов измерения, с его помощью переключаются коэффициенты деления делителя напряжения на резисторах R4-R8, в сумме, образующих нагрузку каскада на VT1. У переключателя шесть положений, обозначенных числами «1», «3», «10», «30», «100», «300».

При выборе предела измерения переключателем S2 устанавливают величину предела, а переключателем S1 — единицу измерения. Например, если нужен предел измерения 100mV, S1 устанавливают в положение «mV», a S2 — «100». Далее, переменное напряжение поступает на трехкаскадный усилитель на транзисторах VT2-VT4, на выходе которого есть измеритель (P1, VD1, VD2, VD3, VD4), включенный в цепи обратной связи усилителя.

Усилитель выполнен по схеме с гальванической связью между каскадами. Коэффициент усиления усилителя устанавливается с помощью подстроенного резистора R12, изменяющего глубину ООС.

Измеритель представляет собой диодный мост (VD1-VD4) в диагональ которого включен микроамперметр Р1 на 100 mА. Микроамперметр имеет две линейные шкалы — «0-100» и «0-300».

Питаются усилители милливольтметра напряжением 15V от интегрального стабилизатора А1, на который поступает напряжение с выхода источника, состоящего из маломощного силового трансформатора Т1 и выпрямителя на диодах VD5-VD8. Светодиод HL1 служит индикатором включенного состояния.

Сборка

Прибор собран в корпусе неисправного лампового милливольтметра переменного тока. От старого прибора остались только индикаторный миллиамперметр, корпус, шасси, и некоторые переключатели (сетевой трансформатор и большинство других деталей были сняты ранее на сборку самодельного лампово-полупроводникового осциллографа).

Поскольку, щупов со специфическим разъемом от лампового милливольтметра не было, имеющийся на передней панели разъем пришлось заменить стандартным антенным гнездом, таким как у телевизора. Корпус может быть другим, но обязательно экранированным.

Детали входного делителя, истокового повторителя, делителя на резисторах R4-R9 смонтированы объемным монтажом на контактах Х1, S1, S2 и контактных лепестках, которые есть в корпусе на передней панели. Монтаж усилителя на транзисторах VT2-VT4 сделан на одной из контактных планок, которых в корпусе есть четыре штуки. Детали выпрямителя VD1-VD4 смонтированы на контактах измерительного прибора Р1.

Трансформатор питания Т1, — китайский маломощный трансформатор с вторичной обмоткой 9+9V. Обмотка используется целиком. Отвод не используется, переменное напряжение на выпрямитель VD5-VD8 подается с крайних выводов вторичной обмотки (получается 18V). Можно использовать другой трансформатор с выходом 16-18V.

Детали источника питания помещены под шасси, чтобы наводки от трансформатора не проникали в схему прибора. Детали могут быть самыми разнообразными. Корпус просторный, и там поместится практически все что угодно. Конденсаторы С10 и С11 должны быть рассчитаны на напряжение не ниже 25V, а все остальные конденсаторы, — не ниже 16V. Конденсатор С1 должен допускать работу на напряжении до 300V.

Это старый керамический конденсатор КПК-МТ. Под его крепежную гайку нужно установить контактный лепесток-петельку (или сделать петельку из луженой проволоки) и использовать его как вывод одной из обкладок.

Резисторы R4-R9 должны быть достаточно высокой точности (либо их нужно подобрать измеряя сопротивление точным омметром). Реальные сопротивления должны быть такими: R4 = 5,1 k, R5 = 1,75 к, R6 = 510 Оm, R7 = 175 Оm, R8 = 51 От, R9 = 17,5 Оm. Погрешность прибора во многом зависит от точности выбора этих сопротивлений.

Настройка

Для налаживания нужен низкочастотный генератор и какой-то образцовый милливольтметр переменного тока, или осциллограф, с помощью которого можно будет откалибровать прибор. Налаживая прибор, примите во внимание, что наводки переменного тока, имеющиеся в вашем теле, могут оказать существенное влияние на показания прибора. Поэтому, снимая показания, не прикасайтесь руками или металлическими инструментами к деталям схемы прибора.

После проверки монтажа подайте на вход прибора синусоидальное напряжение 1mV частотой 1 кГц (от генератора НЧ). Установить S1 в «mV», a S2 в «1» и подстройкой резистора R12 добейтесь установки стрелки индикатора на последнюю отметку шкалы (и не упиралась в ограничитель зашкаливания).

Затем, переключите S1 в «V» и подайте на вход прибора от генератора синусоидальное напряжение 1V частотой 100 Гц. Подберите сопротивление R2 (временно можно его заменить подстрочным) таким, что бы стрелка прибора была на последней отметке шкалы.

Затем, повысьте частоту до 10 кГц (сохранив уровень 1V) и подстройте С1 так, чтобы показания были такими же. как на 100 Гц. Проверьте еще раз.
На этом налаживание можно считать законченным.

Вольтметры, схемы приборов для измерения напряжения


Высокочастотный среднеквадратичный милливольтметр

В предлагаемом милливольтметре преобразователь среднеквадратичного значения переменного напряжения произвольной формы в постоянное собран на ОУ и диодах Шоттки. Применены высокочастотные диоды Шоттки без смещения по постоянному току с использованием квадратичности их ВАХ …

1 1166 2

Цифровой вольтметр для лабораторного блока питания (КР571ПВ2А, АЛС324Б)

Схема самодельного цифрового вольтметра на микросхеме КР571ПВ2А и светодиодных индикаторах АЛС324Б. Налаживая ту или иную конструкцию желательно постоянно держать под контролем напряжение питания или ток потребления схемой. Поэтому, во многих лабораторных источниках питания имеются встроенные …

1 1580 0

Схема цифрового вольтметра на микросхеме КР571ПВ2А и индикаторах АЛС324Б

Этот вольтметр предназначен для индикации выходного напряжения лабораторного блока питания, с плавной регулировкой напряжения от 0 до +20V. При незначительной переделке этот прибор можно использовать и как вольтметр для точного измерения напряжения в бортовой сети автомобиля или на аккумуляторной …

1 1091 0

Схема приставки к мультиметру для измерения ВЧ-напряжений

Приставка представляет собой ВЧ-детектор, с диодами, смещенными постоянным током. Цепь R3-VD3-VD4 компенсирует постоянную составляющую, так чтобы она не влияла на показания мультиметра. Резистором R3 балансируют мост на нулевые показания мультиметра при замкнутом входе. Источник питания …

0 949 0

Настройка на резонанс, схема широкополосного вольтметра (100 кГц-30МГц)

Каждый радиолюбитель желает иметь прибор, позволяющий не только проследить прохождение высокочастотного сигнала, но и,при необходимости, настроить контур в резонанс до установки в схему. Выбирая изюминку из уже ранее опубликованных схем (1) мне удалось собрать прибор, позволяющий …

1 2203 0

Вольтметр действующего значения для цепи накала кинескопа

Почему все-таки лампочка? Напряжение на накале кинескопа имеет большой динамический диапазон, ввиду большой его амплитуды во время обратного хода. Мостик, приведенный на рисунке, и обозначеные как А, В,С и D, балансируется при напряжении 2,7 В, что, по сравнению с номинальным напряжением …

1 1179 0

Схема ВЧ милливольтметра 0-300мВ (К574УД1)

Принципиальная схема самодельного высокочастотного милливольтметра для измерения напряжений в диапазоне до 300мВ. Прибор предназначен для измерения переменного напряжения в трех поддиапазонах — до 10 mV, до 30 mV, до 100 mV идо 300mV. Диапазон частоты измеряемого переменного напряжения от 20 Hz …

1 3244 0

Двухсегментный цифровой индикатор напряжения (К554СА3, К561ИЕ14)

В большинстве случаев результаты измерений аналоговых величин лучше всего считывать с цифрового индикатора. С этой целью при необходимости применяют различные преобразователи (например, температура-напряжение, фаза напряжение), выходной сигнал которых подают на АЦП и далее на цифровой индикатор …

0 4240 0

Милливольтметр переменного напряжения ЗЧ со стрелочным индикатором (0,01-1В)

Прибор предназначен для измерения низкочастотного напряжения переменноготока частотой от 10 Hz до 50 kHz. Можно измерять в трех пределах измерения: до 0,01 V, до 0,01 V и до 1V. Входное сопротивление составляет 910 kOm независимо от предела измерения. Вход прибора от перенапряжения защищен …

1 3657 0

Высокоомный вольтметр со стрелочным индикатором (741)

Схема высокоомного вольтметра, который предназначен для измерения напряжения постоянного тока. Можно измерять в четырех пределах измерения: до 0,1 V, до 1V, до 10V и до 100V. Входное сопротивление составляет на пределе 0,1V = 100 kOm, на 1V = 1 MOm, на 10V = 10МОm, на 100V = 100Mom. Вход прибора от перенапряжения защищен …

0 4237 0


Радиодетали, электронные блоки и игрушки из китая:

Каталог радиолюбительских схем. Милливольтметр постоянного тока

Каталог радиолюбительских схем. Милливольтметр постоянного тока

Милливольтметр постоянного тока

Нередко при налаживании радиолюбительских конструкций требуется измерительный прибор, обладающий большим входным сопротивлением и позволяющий измерять весьма малые напряжения постоянного тока. Таким требованиям отвечает предлагаемый милливольтметр рис. 1.


Рис. 1. Внешний вид милливольтметра.

Его входное сопротивление составляет 10 МОм, рабочий диапазон разбит на девять поддиапазонов: 50, 150, 500 мВ, 1,5, 5, 15, 50, 150 и 500 В. Отсчет измеряемого напряжения ведется по стрелочному индикатору с нулем’ посередине шкалы. Прибор достаточно термостабилен — в комнатных условиях дрейф нуля (уход стрелки индикатора от нулевого положения) практически отсутствует, а при изменении температуры окружающей среды на 10 °С не превышает 0,5 %/°С от конечного значения шкалы.

Милливольтметр (рис. 2) состоит из входного делителя напряжения, переключателя поддиапазонов, усилителя постоянного тока (УПТ), стрелочного индикатора и стабилизированного источника питания. Измеряемое напряжение как положительной, так и отрицательной полярности (относительно общего провода) подается через коаксиальный разъем XSI на делитель напряжения, составленный из резисторов Rl—R9. Выбирают нужный поддиапазон измерения переключателем SA1. С подвижного контакта переключателя напряжение поступает на вход УПТ через фильтр R10C1, «срезающий» попадающие на вход прибора наводки переменного тока.


Рис. 2. Схема электрическая принципиальная.

К усилителю постоянного тока милливольтметра предъявляются определенные требования: он должен обладать незначительным дрейфом нуля, большим входным сопротивлением и стабильным коэффициентом усиления. Для уменьшения дрейфа нуля УПТ выполнен по балансной схеме, и в нем применены так называемые композитные транзисторы, включающие полевой транзистор VT1 (VT4) и биполярный транзистор VT2 (VT3). Использование полевых транзисторов позволило получить большое входное сопротивление УПТ, а биполярных — большую крутизну вольт-амперной характеристики композитного транзистора, что повысило чувствительность прибора. Резисторы R11, R18, R19 обеспечивают необходимый режим работы композитных транзисторов. Для повышения стабильности коэффициента усиления УПТ и его линейности дополнительно введены резисторы R13 и RI6. Нагрузками композитных транзисторов являются резисторы R12 и R17, между которыми включен стрелочный индикатор РА1 с подстроечным резистором R15, предназначенным для калибровки усилителя. Балансируют УПТ переменным резистором R18 “Уст. “0””.

При указанных на схеме номиналах резисторов стрелка индикатора отклоняется до конечного деления шкалы (100 мкА) при подаче на вход УПТ напряжения 50 мВ.

Для защиты полевого транзистора VT1 от возможных перегрузок по напряжению установлены цепочки диодов VDI, VD2 и VD3, VD4.

Источник питания прибора состоит из трансформатора Т1, выпрямителя, собранного по мостовой схеме на диодах VD6—VD9, и параметрического стабилизатора напряжения, состоящего из резисторов R2I, R22 и стабилитрона VD5. Конденсатор С2 уменьшает пульсации напряжения на выходе параметрического стабилизатора — об этом можно подробнее прочитать в заметке Е. Фролова “Уменьшение пульсаций напряжения питания” в “Радио”, 1975, № 4, с. 37. О включении питания сигнализирует неоновая лампа HL1.

Напряжение питания УПТ некритично и может быть от 9 до 12 В, потребляемый УПТ ток составляет примерно 3,5 мА. При желании УПТ можно питать от двух последовательно соединенных батарей “Крона”, подключая их через выключатель Q1 к конденсатору СЗ. В этом случае выпрямитель, индикаторную лампу HL1 с резистором R23 и трансформатор Т1 исключают.

В УПТ использованы полевые транзисторы КПЗОЗ с начальным током стока 3,8…4 мА и напряжением отсечки 1,8…2 В. Биполярные транзисторы — серии КТ203 со статическим коэффициентом передачи тока 90…100 (при токе коллектора 1 мА). Желательно подобрать одинаковые иди возможно близкие по параметрам как полевые, так и биполярные транзисторы. Постоянные резисторы МЛТ-0,25, переменный и подстроечный — СП-1, причем R18 — с функциональной характеристикой А (линейной). Резисторы входного делителя R1—R9 необходимо подобрать с точностью не хуже 1 % на образцовом приборе. Выполнить это условие проще, если каждый резистор составить из двух последовательно соединенных резисторов.

Конденсатор С1 — КСО; С2, СЗ — К.50-6. Вместо диодов КД503Б могут быть установлены любые маломощные кремниевые диоды с обратным сопротивлением не менее 50 МОм, вместо Д223Б — другие маломощые выпрямительные, вместо стабилитрона Д811 — Д810, Д814Г. Индикаторная лампа — ТН-0,2 или другая маломощная неоновая, нужную яркость ее свечения устанавливают подбором резистора R23. Переключатель поддиапазонов — галетный, например 11П2Н (11 положений, 2 направления), желательно с керамическими платами. Стрелочный индикатор — микроамперметр М24 с тоном полного отклонения стрелки 50— 100 мкА и Нулем посередине шкалы. На циферблате микроамперметра целесообразно нанести две шкалы с конечными делениями 50 и 150 или 15 и S0. Можно, конечно, использовать и обычный микроамперметр, добавив переключатель полярности подключения индикатора (см. заметку “Транзисторный вольтметр постоянного тока” в “Ра-дмо”, 1982, № 2, с. 54). Входной разъем — коаксиальный или высокочастотный любой конструкции. Подойдет, к примеру, антенный разъем от телевизора или разъем от магнитофона (типа СГ-3 или СГ-5).

Трансформатор питания выполнен на магнитопроводе Ш12Х 16, обмотка I содержит 4400 витков провода ПЭВ-1 0,1, обмотка II — 400 витков ПЭВ-1 0,15. Можно использовать готовый маломощный трансформатор с напряжением на еторичной обмотке 15…18 В. К примеру, подойдет ТВК-110Л2 — унифицированный выходной трансформатор кадровой развертки телевизоров.

Часть деталей УПТ смонтирована на одной печатной плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5…2 мм (рис. 3), а источника питания — на другой (рис. 4). Резисторы Rl—R9 размещены на переключателе поддиапазонов.


Рис. 3. Чертеж печатной платы УПТ и расположение деталей на ней.


Рис. 4. Чертеж печатной платы источника питания и расположение деталей на ней.

Корпус прибора изготовлен из одностороннего фольгированного стеклотекстолита. Внутренние швы корпуса пропаяны, а наружные проклеены эпоксидной смолой и выровнены наждачной бумагой. На передней панели прибора расположены переключатель поддиапазонов, переменный резистор, входной разъем, микроамперметр, выключатель питания и индикаторная лампа. Наружная токоведущая часть разъема припаяна к внутренней фольгированной поверхности корпуса, соединенной с общим проводом прибора. Печатные платы и подстроечный резистор припаяны непосредственно к внутренним стенкам корпуса. Плата УПТ размещена между переключателем поддиапазонов и микроамперметром, а плата с деталями источника питания — над микроамперметром. Трансформатор установлен в нижней части корпуса под выключателем сети. Задняя крышка корпуса съемная, она прикреплена винтами к косячкам, изготовленным из фольгированного стеклотекстолита и припаянным к внутренним стенкам корпуса.

Габариты корпуса прибора — 222Х X 124X52 мм, они определяются в основном размерами используемого микроамперметра.

Измерительный щуп изготавливают из пластмассовой шариковой авторучки рис. 5.


Рис. 5. Измерительный щуп.

Щуп соединяют с прибором гибким коаксиальным кабелем диаметром 4… 5 мм с ответной частью входного разъема на конце. Оплетку кабеля, являющуюся общим проводом милливольтметра, соединяют с зажимом “крокодил”, а центральную жилу припаивают к наконечнику стержня авторучки (из стержня предварительно удаляют шарик).

Налаживают прибор в следующей последовательности. Отсоединяют верхние по схеме выводы резисторов R12, R17 от источника питания. Включают прибор и убеждаются в свечении лампы HL1, Миллиамперметром измеряют ток, протекающий через стабилитрон, и подбором резисторов R21 и R22 устанавливают его равным примерно 10 мА. Затем, предварительно отключив стрелочный индикатор, подключают резисторы R12, R17 к источнику питания и устанавливают движок резистора R18 примерно в среднее положение. Подбором резистора R19 уравнивают напряжения на эмиттерах транзисторов VT2 и VT3 (или токи коллекторов этих транзисторов, а также токи истоков транзисторов VT1, VT4). Подключают микроамперметр и резистором R18 устанавливают стрелку его на нулевую отметку шкалы.

Переключателем поддиапазонов выбирают предел измерений 50 мВ. Подают на вход прибора такое же напряжение (его контролируют образцовым прибором) и движком подстроечного резистора R15 устанавливают стрелку микроамперметра на конечное деление шкалы.

Проверяют калибровку прибора на других поддиапазонах и при необходимости составляют таблицу погрешностей прибора либо более тщательно подбирают соответствующие резисторы входного делителя.

Н. ОРЛОВ

г. Москва

РАДИО № 4, 1986 г., с. 49-50.





Вч вольтметр с линейной шкалой своими руками

Одним из самых необходимых приборов в арсенале радиолюбителя коротковолновика безусловно является высокочастотный вольтметр.
В отличии от НЧ мультиметров и недорогих, компактных ЖК осциллографов такие приборы значительно более редки, а новые, фирменные, еще и достаточно дороги.
Поэтому было решено собрать самодельный прибор, с учетом обычно предъявляемых требований.

При выборе варианта индикации остановился на аналоговой. В отличии от цифровой, аналоговая индикация позволяет легко и наглядно оценивать изменения показаний количественно, а не только путем сравнения результатов. Это особенно важно при настройке схем, где амплитуда измеряемого сигнала постоянно меняется.
В то же время, точность измерений при соответствующей схемотехнике вполне достаточна.

Как правило разделяют два вида ВЧ вольтметров. В первых, используются широкополосные усилители [1], обеспечивающие работу детекторного элемента на линейном участке ВАХ, либо включением выпрямителя в цепь ООС такого усилителя.

Во вторых, используется простейший детектор, иногда с высокомным УПТ. Шкала такого ВЧ вольтметра нелинейна на нижних пределах измерений и требует применения специальных таблиц, либо индивидуальной калибровки шкалы[2].
Попытка линеаризировать в какой то мере шкалу, а также сдвинуть порог чувствительности вниз, за счет пропускания небольшого тока через диод не решает проблему. Полученные ВЧ вольтметры до начала линейного участки ВАХ остаются по сути, индикаторами. [3] Тем не менее, такие ВЧ вольтметры как в виде законченных приборов, так и в виде приставок к цифровым мультиметрам весьма популярны, о чем свидетельствуют многочисленные публикации в журналах и интернете.

Существует еще один способ линеаризации измерительной шкалы, когда линеаризирующий элемент включается в цепь ОС УПТ, обеспечивая необходимое изменение усиления в зависимости от амплитуды входного сигнала.
Подобные схемы нередко используются в узлах профессиональной аппаратуры, например, в широкополосных высоколинейных измерительных усилителях с АРУ. Именно на базе такого решения был создан описываемый здесь прибор [4].

Автором данной статьи впервые такой прибор был собран примерно в годы его публикации, недавно пересобран, перенесен в другой корпус, на новые печатные платы и под новые комплектующие.
При всей очевидной простоте схемы, данный ВЧ вольтметр обеспечивает очень неплохие параметры.
Диапазон измеряемых напряженией (конечные деления шкалы) от 10мВ до 20В. Диапазон частот от 100Гц, до 75МГц, входное сопротивление не менее 1МОм, при входной емкости не более нескольких пФ (определяется, в основном, конструктивом ВЧ головки). И, естественно, имеет линейную шкалу, избавляющую от проблем с градуировкой. Точность измерений, при качественной настройке, не хуже 5%.

Схема прибора показана на рисунке1.

Рис. 1

Конструктивно прибор состоит из трех частей. Измерительный детектор (ВЧ головка), плата УПТ с узлом линеаризации и плата стабилизаторов.
Линеаризирующий узел выполнен на микросхеме ОР1 с диодом в цепи ООС. Из-за наличия в цепи отрицательной обратной связи диода D2, усиление этого каскада УПТ при малых входных напряжениях увеличивается. Благодаря этому, уменьшение выходного напряжения детектора компенсируется и шкала прибора оказывается линейной.

Конденсаторы С4, С5 предотвращают самовозбуждение УПТ и уменьшают возможные наводки.
Прибор примененный в вольтметре на ток 1мА.
Резисторы нестандартных номиналов состоят из 2-х. ОУ можно применить любые, с высоким входным сопротивлением. Конденсатор С3 монтируется непосредственно на входном BNC разъеме.
Резистор R7 случит для оперативной установки стрелки головки на 0. При этом ВЧ головка должна быть замкнута по входу.
Налаживание прибора начинают с балансировки усилителя на ОУ OP2. Для этого переключатель пределов измерения ставят на 5В, замыкают ВЧ головку и подстроечным резистором R13 устанавливают стрелку прибора на 0. Далее, переключаем на 10мВ, подаем такое же напряжение, устанавливаем резистором R14 стрелку на последнее деление шкалы. Подаем на вход 5мВ, стрелка должна быть примерно на середине шкалы. Линейности добиваемся подбором резистора R2.
Далее, калибруем прибор на всех поддиапазонах соответствующими подстроечными резисторами.

Внешний вид готового прибора:

Детекторная ВЧ головка

Рисунки печатных плат вольтметра и стабилизаторов можно взять здесь .

Любые вопросы по устройству можно задать на форуме ARCalc.

1. «Радио» №7 1982 с.31
2. «Радио» №8 2006, с.58, 59.
3. «Радио» №1 2008, с.61, 62.
4. «Радио» №7 1992, с.39

ВЧ вольтметр

Источник: В. И. Горбатый, «Любительские УКВ радиокомплексы», МРБ №1083.

Вольтметр переменного и постоянного тока предназначен для измерения постоянных и переменных высокочастотных напряжений при налаживании различных радиоэлектронных устройств в любительских условиях.

Пределы измерения постоянных напряжений следующие: 0,25; 1; 5; 25; 100 В. Входное сопротивление около 10 Мом. Напряжение питания 9…10 В. Предельная частота сигналов измеряемых вольтметром , около 450 МГц.

Принципиальная схема вольтметра приведена на рисунке.

Измеряемое напряжение подается на гнезда Х1 и Х2 и далее на подвижный контакт переключателя S1. Резисторы R1-R6 образуют делитель напряжения.

Стрелочный прибор РА1 включен в диагональ моста, образованного резисторами R7, R9, R10 и транзисторами V1, V3. Для начальной балансировки моста служит переменный резистор R9.

При подаче напряжения на затвор транзистора V1 мост разбалансируется и в цепи прибора РА1 протекает ток, пропорциональный входному напряжению.

При измерении переменного напряжения к гнездам Х1 и Х2 подключают вилки Х6 и Х7 выносного детектора. Высокочастотное напряжение подается на гнездо Х5.

Вольтметр собран в экранированном корпусе размерами 130х90х48 мм.

На передней панели установлен микроамперметр М2001 со шкалой 0…50 мкА.

При налаживании, подав напряжение питания, резистором R9 добиваются нулевых показаний микроамперметра. Затем на гнезда Х1 и Х2 подают напряжение 0,25 В и устанавливают переключатель S1 в положение 0,25. Подбирая резисторы R1 и R8, добиваются отклонения стрелки прибора на всю шкалу.

Милливольтметры с линейной шкалой, описанные в литературе, традиционно выполняют по схеме с диодным выпрямителем, включенным в цепь отрицательной обратной связи усилителя переменного тока. Такие устройства довольно сложны, требуют применения дефицитных деталей, кроме того, к ним предъявляются достаточно жесткие конструктивные требования.

В то же время существуют весьма простые милливольтметры с нелинейной шкалой, где выпрямитель собран в выносном щупе, а в основной части используется простой усилитель постоянного тока (УПТ). По такому принципу построен прибор, описание которого предлагалось в журнале «Радио», 1984, № 8, с. 57. Эти приборы широкополосны, обладают высоким входным сопротивлением и малой входной емкостью, конструктивно просты. Но показания прибора условны, а истинное значение напряжения находят либо по градуировочным таблицам, либо по графикам. При использовании узла, предлагаемого автором, шкала такого милливольтметра становится линейной.

Рис.1

На рис. 1 изображена упрощенная схема прибора. Измеряемое высокочастотное напряжение выпрямляется диодом VD1 в выносном щупе и через резистор R1 поступает на вход УПТ А1. Из-за наличия в цепи отрицательной обратной связи диода VD2 усиление УПТ при малых напряжениях на входе увеличивается. Благодаря этому уменьшение выпрямленного диодом VD1 напряжения компенсируется и шкала прибора линеаризируется.

Рис.2

Милливольтметр, изготовленный автором, позволяет измерять напряжение в интервале 2,5 мВ. 25 В на 11 поддиапазонах. Полоса рабочих частот 100 Гц . 75 МГц. Погрешность измерения не превышает 5 %.
Принципиальная схема прибора приведена на рис.2. Линеаризирующий каскад, выполненный на операционном усилителе DA1, работает на поддиапазонах «О. 12,5 мВ», «0. 25 мВ», «0. 50 мВ» «0. 125 мВ», «0. 250 мВ», «О. 500 мВ», «0. 1,25 В». На остальных поддиапазонах амплитудная характеристика диода VD1 близка к линейной, поэтому вход оконечного каскада (на микросхеме DA2) подключен к выходу щупа через резистивный делитель напряжения (R7—R11). Кондснсаторы С4—С6 предотвращают самовозбуждение операционного усилителя DA2 и уменьшают возможные наводки на его вход.
В приборе использован миллиамперметр с током полного отклонения 1 мА. Подстроенные резисторы R14, R16—R23 — СП5-2. Резистор R7 составлен из двух сопротивлением 300 кОм, соединенных последовательно, R10 и R11 — из двух сопротивлением по 20 кОм. Диоды VD1, VD2 — германиевые высокочастотные.
О перациоиные усилители КР544УД1А можно заменить на любые другие с большим входным сопротивлением.
Особых требований к конструкции прибора не предъявляется. Конденсаторы Cl, С2, диод VDI и резистор RI монтируют в выносной головке, которую соединяют с прибором экранированным проводом. Ось переменного резистора R12 выведена на лицевую панель.
Налаживание начинают с установки стрелки измерительного прибора на нулевую отметку. Для этого переключатель SA1 переводят в положение «25 В», вход прибора соединяют с корпусом, а необходимую корректировку производят резистором R14. После этого переходят на диапазон «250 мВ», регулировкой резистора R12 устанавливают стрелку измерительного прибора на нулевую отметку и подбором резистора R2 добиваются наилучшей линейности шкалы. Затем проверяют линейность шкалы на остальных диапазонах. Если достичь линейности не удается, следует заменить один из диодов на другой экземпляр. Затем подстроечными резисторами R16—R23 калибруют прибор на всех диапазонах.

Примечание. Обращаем внимание читателей, что согласно справочным данным максимальные постоянные и импульсное обратные напряжения для примененного автором статьи в выносном щупе (диод ГД507А) равны 20 В. Поэтому далеко не каждый экземпляр этого типа диодов сможет обеспечить работу прибора на двух последних поддиапазонах.

6-диапазонная схема милливольтметра переменного тока

Иногда нам нужно измерить слишком малый уровень переменного напряжения. И высокая частота тоже. Ох … Мы не можем использовать обычный мультиметр.

Рекомендую попробовать посмотреть схему милливольтметра переменного тока. Включает в себя 6 диапазонов. Самый низкий — только 15 мВ.

Также используется аналоговая форма счетчика. Таким образом, вы можете легко наблюдать за медленным изменением напряжения.

Конечно, он может проверить высокочастотный сигнал от 100 Гц до 500 кГц. Итак, подходит для аудио ваших проектов.

Как это работает

См. Принципиальную схему выше. Эта схема может легко измерять очень крошечное переменное напряжение и высокую частоту от 100 Гц до 500 кГц.

Используйте операционный усилитель на входе типа MOSFET, поэтому входной импеданс составляет около 10 МОм. Наименьшая полная шкала этого измерителя составляет 15 мВ на гальванометре 100 мкА.

Гальванометр — очень чувствительный прибор для измерения крошечных токов, обычно 1 мА или меньше.
Аналоговый мультиметр, дешевый и довольно точный.
Лучше всего подходит для наблюдения за тенденцией медленно меняющегося тока.

Этот операционный усилитель выполняет 2 функции: усилитель и активный выпрямитель. Коэффициент усиления можно выбрать шестью резисторами (с R1 по R6) для переключения SW1, и это сопротивление можно установить на полную шкалу, деленную на 100 мкА.

Например, если нам нужен диапазон 200 мВ, мы будем использовать резистор 2 кОм.
Эта схема имеет 6 диапазонов: 15 мВ, 50 мВ, 150 мВ, 0,5 В, 1,5 В, 5 В

Мостовые диоды D1-D4 являются обратной связью схемы усилителя.Таким образом, должна быть схема смещения порогового напряжения диодов, чтобы шкала измерителя была линейной.

Регулировка нуля на счетчике

Короткий вход, отрегулируйте P1, чтобы он показывал действительно нулевое значение. Затем подайте ссылку на вход, настройте P2 на правильное показание. Точность этой схемы основана на значении от R1 до R6.

В схеме используется очень слабый ток. Поэтому следует использовать две 9-вольтовые батареи для длительного срока службы.

Необходимые детали

IC1: CA3140
D1-D4: 1N4148, 75 В, 150 мА Диоды
C1, C2, C3, C5: 100 нФ или 0.1 мкФ 50 В керамический.
C6: 22 пФ 50 В Керамика
C4: 10 пФ 50 В Керамика
0,25 Вт 1% Резисторы
R1: 40 кОм
R2: 12 кОм
R3: 4K
R4: 1,2 кОм
R5: 400 Ом
R6: 120 Ом
R7: 10 МОм
R8: 1M
P1: 100K Pot (предустановка)
P2: 1K Pot (Preset)
M1: гальванометр 100uA

ПОЛУЧИТЬ ОБНОВЛЕНИЕ ЧЕРЕЗ ЭЛЕКТРОННУЮ ПОЧТУ

Я всегда стараюсь сделать Electronics Learning Easy .

Аудиомилливольтметр

Аудиомилливольтметр
Elliott Sound Products пр.16

© 1999, Род Эллиотт — ESP


Введение

При выполнении любых тестов аудиосистемы необходимо какое-либо измерительное устройство.Цифровые мультиметры бесполезны, поскольку они не дадут истинной картины происходящего, и большинство из них имеют довольно ограниченный частотный диапазон. Осциллограф — идеальный инструмент, но не все любители могут позволить себе затраты на осциллограф, и им будет немного сложно оправдать немалую стоимость.

Милливольтметр переменного тока — откалиброванный в дБ — с диапазоном полной шкалы от 30 В до 3 мВ (диапазон 80 дБ) был бы чрезвычайно полезен. Прикрепите микрофон (вполне подойдут электретные микрофонные капсюли), и у вас будет измеритель относительного уровня звука, даже лучше, если у вас есть способ калибровки.

Представленный здесь измеритель имеет очень широкий частотный диапазон и использует переключаемый аттенюатор для регулировки диапазона. Аттенюатор использует последовательность 30-10-3, которая обеспечивает шаг 10 дБ между диапазонами. Стандартный аттенюатор обеспечивает входной импеданс более 2 МОм, но это мешает, потому что при таком высоком импедансе паразитная емкость нарушает калибровку, поэтому также необходим параллельный емкостной аттенюатор. Если вы планируете работать с ламповыми усилителями, вам понадобится высокий импеданс, но в остальном подойдет аттенюатор с низким импедансом.


Аттенюаторы

Две схемы аттенюаторов показаны на рисунках 1 и 2, и, как вы можете видеть, для версии Hi-Z требуются все эти конденсаторы. Они тоже должны быть точными. В противном случае высокочастотные характеристики будут повсюду, поэтому вам понадобится измеритель емкости или источник крышек с жесткими допусками. Резисторы представляют собой стандартные однопроцентные металлические пленки серии E12, а колпачки (если они используются) в идеале должны быть из полистирола или полиэстера, но если керамика — это все, что вы можете получить, то керамика — это то, что вы используете.Если вам все же нужно использовать керамические колпачки, убедитесь, что у них низкий тепловой дрейф — NP0 или C0G. Входное сопротивление аттенюатора составляет 2,18 МОм, параллельно примерно 10 пФ (с учетом емкости разъема и проводки).


Рисунок 1 — Аттенюатор с высоким сопротивлением (> 2 МОм)

Обратите внимание, что C10 (32nF) на самом деле — это 32nF, и его придется создавать из меньших конденсаторов или выбирать из партии. Допуск конденсатора в идеале должен быть таким же, как и для резисторов — рекомендуется 1% для получения приемлемой точности.

С аттенюатором Lo-Z можно ожидать, что характеристики будут достаточно линейными до примерно 80 кГц, прежде чем паразитная емкость начнет влиять на измерения. Без параллельного емкостного аттенюатора версия Hi-Z начнет показывать неверные показания выше 10 кГц, что недопустимо. Паразитная емкость возникает из-за контактов переключателя и близости резисторов друг к другу, и всего несколько пФ могут вызвать разрушение на высоких частотах.

Чтобы минимизировать емкость, монтируйте все резисторы (и конденсаторы) непосредственно на поворотном переключателе и держите их как можно лучше отделенными друг от друга, шасси и остальной схемы.Не поддавайтесь соблазну сделать компоновку красивой и аккуратной (со всеми компонентами, хорошо выровненными друг с другом), так как это увеличит емкость схемы и испортит высокочастотные характеристики. Все выводы компонентов должны быть как можно короче. При импедансе 2 МОм всего 10 пФ паразитной емкости вызовет потери 3 дБ всего на 8 кГц, поэтому минимизация емкости имеет решающее значение. Емкостной делитель минимизирует влияние паразитной емкости. Вы можете обнаружить, что вместо C2 (4.7 пФ). Значение должно быть в диапазоне от 2 до 10 пФ.


Рисунок 2 — Аттенюатор с низким сопротивлением (> 200 кОм)

Версия с низким Z менее восприимчива к паразитной емкости, но даже при 150 кОм (резистор наивысшего номинала в схеме) требуется всего несколько пФ, чтобы начать оказывать отрицательное влияние на частоте 100 кГц или около того. Опять же, не стремитесь к опрятности, так как это только ухудшит производительность.

Как видно, оба аттенюатора имеют одинаковые диапазоны — от 3 мВ до 30 В с шагом 10 дБ.Поскольку 10 дБ — это коэффициент 3,16, шкала должна быть откалибрована по двум шкалам напряжения, 0-1 и 0-3. Если вам очень повезло, возможно, удастся найти измеритель с этими диапазонами (я использовал около 3 из них в различных проектах), но сейчас их довольно мало. Мы можем винить в этом цифровые технологии, но некоторые аналоговые мультиметры могут иметь нужную вам шкалу — однако такой измеритель будет не из дешевых.


Усилитель

Усилители, используемые в таком проекте, имеют решающее значение — нам нужна широкая полоса пропускания и низкий уровень шума в сочетании с низким потреблением тока, поскольку мы хотим иметь возможность работать с измерителем от батареи 9 В.Измерительный усилитель также требует высокого входного импеданса — особенно для версии с аттенюатором с высоким импедансом.

Следовательно, дискретный операционный усилитель является предпочтительным устройством, поскольку он может быть построен таким образом, чтобы удовлетворять всем желаемым функциям, которые нам нужны. Входная чувствительность усилителя измерителя составляет 3 мВ для отклонения на полную шкалу измерителя, поэтому для этого требуется изрядное усиление. В последней схеме JFET используется для обеспечения необходимого входа с высоким импедансом и имеет дополнительное преимущество в виде дополнительного усиления — это помогает снизить требования к операционному усилителю, поскольку типичный JFET 2N5485 в показанной схеме (рисунок 4) обеспечивает усиление около 15, повышая входное напряжение схемы операционного усилителя до около 45 мВ для входа 3 мВ.


Рисунок 3 — Базовая схема измерительного усилителя

Еще одно требование — простота и хорошая линейность. Базовый измерительный усилитель, показанный на рисунке 3, удовлетворяет всем нашим требованиям, но, как вы можете видеть, использует германиевые диоды. Хотя их труднее получить и они дороже, чем кремний (и имеют более высокий ток утечки), они также имеют очень широкую полосу пропускания и значительно меньшее падение напряжения, чем кремний, что снижает потребность операционного усилителя в бесконечной скорости нарастания напряжения.

Эта базовая конструкция существует уже много лет и до сих пор остается одной из самых простых в изготовлении, поскольку она состоит из минимального количества деталей. Напряжение на R2 должно быть таким же, как входное напряжение (основной закон операционных усилителей), чтобы усилитель был стабильным, поэтому все потери в измерителе и диодах «восстанавливаются» операционным усилителем. Конденсатор необходимо выбрать для используемого вами движения счетчика, поскольку разные счетчики имеют разное демпфирование. Первоначально это можно не учитывать, но если чрезмерные колебания счетчика вызывают проблемы (или колебания стрелки на низких частотах), тогда потребуется конденсатор.Значение 10 мкФ всегда является хорошей отправной точкой.

Чувствительность входа просто устанавливается путем изменения значения R2 (на Рисунке 3), более низкие значения обеспечивают более высокую чувствительность и наоборот. Обычно R2 представляет собой многооборотный подстроечный резистор для калибровки. R2 заменен на подстроечный резистор на рис. 4.


Полный измерительный усилитель

Вся схема может быть легко построена на куске перфорированной платы (Veroboard или аналогичный подходит для этого типа схем), и печатная плата совершенно не нужна.Разместите физическую схему как можно точнее, следуя схематическому расположению. Это почти всегда хорошо работает с дискретными цепями и позволяет легко следить через 10 лет, когда вам нужно это исправить. (Мой у меня уже более 20 лет, и мне еще не пришлось его чинить.)


Рисунок 4 — Измерительный усилитель в сборе

На рис. 4 показан полный измерительный усилитель, на входе которого используется полевой транзистор J113 (или аналогичный). Это обеспечивает очень высокий входной импеданс, а также некоторое полезное усиление (около 15), позволяя всему устройству использовать один дискретный операционный усилитель.Имейте в виду, что вам, возможно, придется искать JFET — доступны сотни типов, но не все подходят или даже доступны. Вам нужен JFET, рассчитанный на довольно низкий ток (1–5 мА с нулевым напряжением затвора) и напряжение отсечки затвор-исток около 2,5 В. Если вы попытаетесь использовать полевой транзистор с сильно отличающимися характеристиками, вам потребуется изменить схему.

Первоначально я использовал полевой транзистор 2N5459, но их может быть трудно достать. Предлагаемое устройство — J113, или вы можете использовать BF244, который, по словам одного из читателей, работает очень хорошо.Другой кандидат, который кажется легкодоступным и будет работать, — это BF245A — обратите внимание, что должен быть версией «A». Может потребоваться изменить сопротивление R2, чтобы получить около 6-7 В постоянного тока на стоке Q1. Увеличьте R2, чтобы получить большее напряжение на стоке, или уменьшите его, чтобы получить меньше. Между стоком и истоком должно быть не менее 3 В постоянного тока, иначе полевой транзистор не сможет должным образом усилить. JFET имеют широкий разброс параметров, поэтому не удивляйтесь, если вам нужно изменить R2 и / или R3, чтобы заставить его работать должным образом.

Операционный усилитель представляет собой простую 3-транзисторную дискретную конструкцию, которая используется для получения оптимальных характеристик по частотной характеристике, чего нелегко получить со стандартными операционными усилителями для этого приложения. Характеристики искажений относительно не важны, но требование широкой полосы пропускания и высокого усиления во всем частотном диапазоне исключает большинство обычных операционных усилителей. Для достижения наилучших результатов используйте германиевые диоды OA91, OA95, 1N60, 1N34A или аналогичные для D1-D4. Вы также можете попробовать диоды Шоттки BAT43.D5 должен быть стандартным кремниевым диодом.

Обратите внимание, что полевой транзистор не имеет затвора резистора, но полагается на делителе напряжения (аттенюатор) для его ссылки на земле. Обычно это не считается хорошей практикой, но вызывает лишь незначительные «щелчки» стрелки при изменении диапазонов. Также имейте в виду, что существует минимальная защита входа, поэтому, если у вас установлен измеритель на диапазон 3 мВ и вы подключите его к выходу динамика усилителя, вы, вероятно, вызовете повреждение. Используется резистор (10 кОм), включенный последовательно с затвором, но не обеспечивает полной защиты.Резистор, который обеспечит полную защиту при любом напряжении, также вызовет проблемы на высоких частотах из-за своего высокого значения. Точно так же емкость защитных диодов также отрицательно повлияет на высокочастотные характеристики (вот почему их нет).

Дискретный операционный усилитель представляет собой простую конструкцию, но он обеспечивает частотную характеристику более 100 кГц (-1 дБ) при нагрузке счетчика 50 мкА и удовлетворительно работает при напряжении батареи до 8 В (нижний предел для батареи 9 В до ее внутреннего сопротивление значительно возрастает).Конденсаторы емкостью 100 мкФ используются для того, чтобы обеспечить обход питания батареи, чтобы помочь противодействовать увеличению импеданса по мере старения батареи.

Я использовал транзисторы BC549 (NPN) и BC559 (PNP), но любое устройство с высоким коэффициентом усиления и низким током будет (должно) работать нормально. Как всегда, все резисторы должны быть металлическими, а два электролизера должны быть многооборотными, чтобы обеспечить точную настройку. Схема работает как преобразователь напряжения в ток, а для всего усилителя требуется входное напряжение 3 мВ для выходного тока 50 мкА.

Во время сборки чрезвычайно важно свести паразитную емкость к минимуму. Усилитель имеет очень высокое усиление и широкую полосу пропускания, и если вы не будете осторожны, возникнут (не могут быть) колебания. В частности, держите выводы C2 короткими и убедитесь, что выводы выхода (измерителя) хорошо отделены от входов и аттенюатора.

Если вы используете Veroboard, убедитесь, что полосы дорожек обрезаны на каждом конце каждой дорожки, которая соединяет две или более точек цепи.Это помогает гарантировать, что они не могут действовать как антенны на высоких частотах — это может вызвать колебания или плохую высокочастотную характеристику, и ни то, ни другое не добавит полезности инструмента.


Испытания и калибровка

Первоначальный тест включает подключение усилителя измерителя к аттенюатору и подачи питания. Перед этим необходимо тщательно проверить всю проводку. Батареи на 9 В могут обеспечить ток, достаточный для повреждения транзисторов, но батареи более дорогие, чем транзисторы.Ошибка в подключении может привести к сильному разряду аккумуляторов, что приведет к их досрочному разряду. Как правило, батарей должно хватить на продолжительное время, так как ток потребления составляет всего около 4,5 мА.

Счетчик снабжен защитой D5, 1N914 (или 1N4148), которая будет проводить, если приложено слишком большое напряжение (или ток) — счетчик будет жестко противостоять остановкам и все равно может быть поврежден, если условие допустимо. настаивать. При подаче питания измеритель должен переключиться на полную шкалу, а затем быстро вернуться к почти 0 вольт.Если он остается на полном уровне, вы совершили ошибку, поэтому немедленно отключите питание, найдите и исправьте ошибку.

Калибровка

включает в себя сначала установку потенциометра Set 0V Offset в среднее положение, а затем осторожную регулировку до тех пор, пока показания измерителя не будут как можно ближе к отметке нулевого напряжения. Любое остающееся смещение должно быть устранено с помощью механической регулировки нуля измерителя — это немного грубо, но у этого типа схемы нет большого выбора. Вы обнаружите, что показания измерителя упадут до некоторого минимального значения, а затем снова начнут расти — это из-за двухполупериодного выпрямителя в измерителе и цепи обратной связи.

Затем для калибровки измерителя используется точное значение напряжения в диапазоне от 100 до 2000 Гц. Выберите подходящий диапазон на аттенюаторе, затем отрегулируйте регулятор чувствительности до тех пор, пока измеритель не покажет показание, идентичное приложенному напряжению. По возможности, это следует делать с милливольтметром на полной шкале в диапазоне 1 В. Помните, что шкалы различаются для диапазонов 1 В и 3 В. У потенциометра чувствительности будет более чем достаточный диапазон для калибровки устройства при условии, что не было сделано никаких ошибок при подключении.

Если по какой-то причине ваша версия решит, что она хочет колебаться на частоте или трех МГц, вам нужно будет добавить небольшую емкость между коллектором и базой Q4 — я не ожидал, что потребуется больше 10 пФ, и даже это уменьшит слегка высокочастотный отклик. У меня верхний предел частоты -1 дБ составляет около 250 кГц, частота более чем достаточна для использования звука (почти на порядок), но это без конденсатора ограничения частоты (миллера или доминирующего полюса).


Движение метра

Важно добиться наилучшего движения счетчика, которое вы можете найти, иначе показания прибора будут трудночитаемыми и, возможно, неточными. Вам нужно будет создать новую шкалу для измерителя, показывающую два диапазона и шкалу дБ. Одно из возможных воспроизведений показано ниже, а также есть ссылки на несколько других, одна из которых должна соответствовать любым проходам для довольно стандартного механизма 50 мкА — они должны быть доступны, где бы вы ни находились, но вам, возможно, придется немного осмотреться.


Рисунок 5 — Лицевая сторона счетчика

Альтернативные грани измерителя — это измерительная грань 1 и измерительная грань 3 — размер одной из них должен иметь возможность изменять размер в соответствии с используемым вами движением, но необходимы некоторые эксперименты. Вы заметите, что №3 в некоторых областях кажется нарисованным от руки — это потому, что это было так. Это сканирование моего собственного милливольтметра, и когда он был построен, все эти новомодные сканеры и компьютерные штуковины были немного реже, чем сегодня (из этого вы можете понять, что я использую этот измеритель довольно давно) .

Чтобы узнать, что вы пытаетесь найти, перейдите по этой ссылке на австралийскую компанию Jaycar Electronics. Это ссылка на веб-сайт компании, и вам придется искать движение (раньше у меня была ссылка на изображение самого счетчика, но Jaycar изменил свой веб-сайт, и ссылка не будет работать). Это не очень хорошие измерители, но они похожи на те, которые я использую, и работают довольно хорошо.

Типичный механизм на 50 мкА будет иметь сопротивление от 2 кОм до 3 кОм, и в среднем стоит ожидать около 20 австралийских долларов (или около 15 долларов США) за достаточно хороший механизм.

После завершения измеритель может быть откалиброван с помощью известного точного цифрового мультиметра с использованием частоты около 100 Гц (большинство цифровых измерителей дают точные показания на этой частоте).


Дополнительная проверка аккумулятора

Если вы хотите иметь возможность измерять напряжение батареи, не разбирая прибор (это полезное дополнение), можно добавить переключение, показанное на Рисунке 6. Обратите внимание, что обе клеммы измерителя должны быть переключены, и среднее значение двух 9-вольтовых батарей можно прочитать на шкале 1В (так что 0.9V будет означать 9V для каждой батареи.


Рисунок 6 — Дополнительная схема проверки батареи

Использование подстроечного резистора — предпочтительно многооборотного — позволяет откалибровать вольтметр по точному мультиметру, а показанное напряжение показано при включенной электронике измерителя, поэтому он будет считывать реальное нагруженное напряжение. Обе батареи измеряются последовательно, поэтому номинальное напряжение, считываемое измерителем, составляет 20 В по полной шкале (R = 20/50 мкА = 400 кОм), поэтому подстроечный резистор 220 кОм (или 200 кОм) должен находиться где-то около середины своего хода).Этот вариант требует, чтобы переключатель питания был трехпозиционным 4-полюсным поворотным, поэтому он будет стоить немного дороже, чем простой мини-переключатель DPST. Не пропускайте R9 и перед калибровкой вольтметра убедитесь, что подстроечный резистор установлен примерно на 1/2 хода.

Свежие батареи 9 В легко могут измерять напряжение чуть более 10 В, поэтому, если возможно, откалибруйте прибор с использованными (но не разряженными) батареями. В качестве альтернативы можно использовать настольный источник питания, который можно установить ровно на 9 В, и использовать его для калибровки.


Корпус

Используемый корпус должен быть полностью металлическим, поскольку аттенюатор и измерительный усилитель нуждаются в очень хорошем экранировании от шума и наводок. Он может быть изготовлен из листового алюминия или другого металла (стали, латуни и т. Д.), Если у вас есть инструменты для работы с ним, в противном случае подходящий футляр можно получить у обычного поставщика запчастей.

Другой альтернативой является использование печатной платы с медным покрытием без травления. Отрежьте панели по размеру и спаяйте их изнутри, отпилив внешние стороны, чтобы все панели были заподлицо, и, наконец, закончите блок подходящим слоем или двумя красками.Аэрозольные баллончики имеют много разных покрытий, так что выбирайте сами.

Ящики

, изготовленные таким образом, могут выглядеть на удивление хорошо, если вы не пожалеете времени, чтобы хорошо их закончить.


Строительство

Убедитесь, что линия 0 В (соединение батарей, нижняя часть гирлянды аттенюатора и клемма заземления подключены к общей точке на передней панели, а остальная часть корпуса находится в хорошем электрическом контакте. корпус не заземлен должным образом, это хуже, чем использование неэкранированного корпуса!

Также может потребоваться добавить экранирование между каскадом полевого транзистора и основным измерителем и небольшой конденсатор (10 нФ следует подключить к выходу измерителя как можно ближе к диодам.Все провода должны быть короткими, а выходные провода должны быть удалены от входа.

Измерительный усилитель широкополосный и имеет чувствительность по полной шкале 3 мВ. Он будет колебаться , если есть любая обратная связь от O / P к I / P или между ступенями.


Передняя панель

Сначала просверлите все отверстия для двух поворотных переключателей, измерителя и его крепежных болтов, а также для входных разъемов. Все мое тестовое оборудование использует разъемы BNC, но для работы со звуком вы можете предпочесть разъем RCA.Можно также использовать «банановые» розетки, поэтому вы можете использовать обычные провода мультиметра, но, будучи неэкранированными, они будут улавливать шум, особенно в нижних диапазонах напряжения.

Убедитесь, что все компоненты панели установлены правильно, и удалите заусенцы с обеих сторон панели.

Тщательно отметьте положения переключателя для каждой настройки, поскольку маркировка, которая не совпадает с указателем на ручках переключателя, выглядит липкой и может сбивать с толку при использовании инструмента.

После того, как вы отметите точные положения переключателей, переднюю панель можно будет маркировать так, как вы сочтете нужным.Один из эффективных способов — использовать пакет для рисования графики для создания этикетки и распечатать ее на обычной бумаге. Осторожно приклейте прозрачную «контактную» пленку (используемую для закрывания школьных учебников и т. Д.) С обеих сторон, следя за тем, чтобы под пленкой не оставались пузырьки воздуха. Обрезать по точному размеру передней панели.

Нанесите аэрозольный клей на панель и этикетку, оставьте на несколько минут, затем очень осторожно нанесите этикетку. Вы должны сделать это правильно с первого раза — если вы застрянете, вы повредите этикетку, пытаясь ее сдвинуть! Затем следует очень осторожно удалить вырезанные отверстия с помощью ножа, скальпеля или другого подходящего (острого) инструмента.

Вот и все — теперь вы являетесь счастливым обладателем очень полезного испытательного оборудования.



Список проектов
Основной указатель
Уведомление об авторских правах. Эта статья, включая, но не ограничиваясь всем текстом и диаграммами, является интеллектуальной собственностью Рода Эллиотта и защищена авторским правом (©) 1999. Воспроизведение или переиздание любыми средствами, электронными, механическими или электромеханическими, разрешены. строго запрещено международными законами об авторском праве.Автор (Род Эллиотт) предоставляет читателю право использовать эту информацию только для личного использования, а также разрешает сделать одну (1) копию для справки при создании проекта. Коммерческое использование запрещено без письменного разрешения Рода Эллиотта.

Журнал изменений: опубликован 1999 г. / 15 июля 01 — исправлена ​​ошибка в аттенюаторах. / Обновлено 3 октября 01 — добавлены некоторые дополнительные подсказки по конструкции и альтернативные детали FET. / 21 февраля 2006 г. — переформатированы чертежи, уточнен текст./


Схема милливольтметра

Эта простая и доступная по цене схема милливольтметра имеет три диапазона измерения: 10 мВ, 100 мВ и 1 В. Среднеквадратичная полная чувствительность.

Частотная характеристика включает точки 1 дБ на частотах около 20 Гц и 75 кГц. Инструмент подходит для создания звукового шума, измерения частотной характеристики и усиления и может быть полезен любому новичку, который думает об области звука.

Устройство работает со стандартной схемой, имеющей схему неинвертирующего операционного усилителя, питающую счетчик через мостовой выпрямитель.

Контур отрицательной обратной связи подается на инвертирующий вход через схему выпрямителя и милливольтметра, а не напрямую с выхода IC1.

При низком напряжении на выпрямителях возникает высокое прямое сопротивление, но это приводит к слабой обратной связи и высокому коэффициенту усиления усилителя.

Следовательно, небольшие амплитуды входного сигнала, которые могут или не создавать отклонения измерителя из-за высокого сопротивления выпрямителя, увеличиваются до тех пор, пока они не будут обеспечивать правильные показания измерителя.

В результате, хотя выпрямитель по своей природе нелинейный, он генерирует противоположную нелинейную обратную связь, которая компенсирует это и обеспечивает единичное линейное масштабирование.

RV1 используется для изменения схемы с правильной чувствительностью, а D5 защищает счетчик от экстремальных перегрузок. Q1 требуется как малошумящий промежуточный буферный усилитель, который обеспечивает схему более высоким входным импедансом, примерно равным 1 мегабайту.

Это гарантирует, что часть оборудования будет оказывать незначительную нагрузку на тестируемые устройства.

На выходе буферного каскада встроен аттенюатор, который можно использовать для снижения стандартной чувствительности 10 мВ до 100 мВ или 1 В полной шкалы.

Аттенюатор не имеет какой-либо частотной компенсации, поскольку находится в секции с низким импедансом.

Для настройки прибора его поворачивают на диапазон 1 В, RV1 помещают на оптимальное сопротивление, вместе с источником звука 1 В RMS, подключенным к входу, RV1 изменяют для отклонения полной шкалы измерителя.

Источник звука 1 В может быть запитан от генератора сигналов AF, установленного на надлежащем уровне выходного сигнала с помощью мультиметра, установленного на низкий диапазон напряжения переменного тока.

Схема милливольтметра с расширенным диапазоном

Мультиметр, судя по названию, является удобным инструментом тестирования, но у него есть свои границы.

Например, его диапазон для измерения переменного тока в звуковом диапазоне обычно недостаточен, а чувствительность, внутреннее сопротивление и частотный отклик более дешевого многоцелевого прибора с подвижной катушкой обычно приводят к большему предпочтению.

Широкодиапазонный милливольтметр, описанный в этой статье, закрывает зазор очень простым и легким способом.

Прибор позволяет рассчитывать переменный ток частот от 100 Гц до 500 кГц.

При использовании операционных усилителей на входе MOS-FET входной импеданс во всех диапазонах измерения непременно составит 10 МОм.

При самом низком измерительном напряжении 15 мВ уровень чувствительности определенно дает полное отклонение на 100 пА измерителе.

Описание схем

Операционный усилитель используется как измерительный усилитель и как активный выпрямитель.

Величина усиления зависит от коммутируемых резисторов с R1 по R6.

Вместе с прибором, настроенным на определенный диапазон чувствительности, важность резистора можно определить, просто разделив входное напряжение для полного отклонения на 100 п А. Когда, например, в диапазоне измерения 150 мВ, Вероятно, потребуется диапазон 200 мВ, резистор R4 следует преобразовать в значение 2 кОм.

Поскольку диоды мостового выпрямителя D1 – D4 находятся в цепи обратной связи усилителя, обычно существует компенсация предельного напряжения диодов, для чего шкала мВ реагирует линейно.

Счетчик обнуляется с помощью P1, а также происходит короткое замыкание входа, даже если диапазон измерения определен с помощью P2.

Для второго варианта требуется калибровочное напряжение, которое может быть получено из небольшого сетевого трансформатора, имеющего вторичное напряжение несколько меньше 5 В. На этом уровне напряжение можно довольно точно измерить с помощью мультиметра.

Калибровочное напряжение затем должно быть подключено к милливольтметру расширенного диапазона, установленному на 5 В, и затем показание прибора 100 M A корректируется с помощью P2 до значения калибровочного напряжения.

Затем обычно устанавливаются другие диапазоны измерения, эквивалентные допуску резисторов R1 — R6.

Если схема используется для расширения или дополнения существующего мультиметра, то секцию мультиметра с подвижной катушкой следует использовать в диапазоне 100 M A.

Наилучший источник питания, который можно включить в этой ситуации, составляет около 9 В, извлекаемый из двух небольших сухих элементов по 9 В, которые прослужат довольно долгое время, поскольку потребляемая мощность очень низкая.

Создание 8-разрядного микровольтметра

Этот проект начинался как проект с 6-значным милливольтметром, но с добавленными возможностями программного обеспечения, этот измеритель теперь является настоящим и точным 8-значным микровольтметром с возможностью регистрации.

Исходное программное обеспечение содержит большое количество обновлений, прокрутите вниз, чтобы увидеть их.



Как я уже упоминал в одном из своих постов о делителе Кельвина-Варлея, я хотел иметь вольтметр с более высоким разрешением, чем у меня сейчас. Я случайно наткнулся на хороший набор видео на Youtube Луи Скалли из Scullcom Electronics. Он описал набор очень хороших инструментов, один из них — милливольтметр на 6,5 разряда.

Одно обычное предостережение! Ссылки, которые я предоставляю, могут иногда больше не работать, поэтому приношу свои извинения заранее, если вы попадете в страну 404 без возврата.

Вот ссылки на видео, теперь их всего 4.

Часть 1 6,5-разрядного вольтметра
Часть 2
Часть 3
Часть 4
Mk2

Конструкция довольно проста, и ее можно будет построить, если у вас немного выше среднего уровня навыков.
Хорошая новость заключается в том, что последователь этого дизайна, Грег Барбури, предоставил печатную плату через OSH Park, которая значительно улучшает входную секцию DVM, которая является ахиллесовой пятой такого инструмента.

Вот веб-сайт, на котором подробно описана реализация с использованием этой печатной платы:
Barbouri Millivolt-Meter Project

Я буду использовать эту печатную плату, но у меня есть несколько изменений в отношении версии, которую я собираюсь создать, и я пройдусь через нее. эти элементы здесь.

Вот схема, которую Грег сделал для счетчика:

Передняя часть дизайна является наиболее важной. Я реализую это, следуя дизайну печатной платы. Что касается процессорной части, я изначально хотел использовать ту же самую Arduino Nano, которую использует Луи Скалли, но, поскольку компоновка печатной платы предназначена для Arduino Pro Mini, я буду использовать ее. Однако мне не нужно управлять многоцветным ЖК-дисплеем с задней подсветкой, и я также не предвижу каких-либо других улучшений, которые съедят порты Arduino, поэтому я не вижу необходимости использовать печатную плату Display42 от Грега с I2C MCP23017- E / SP чип.


Чтобы сократить количество проводов, идущих от Arduino к ЖК-дисплею, их 6, я использую модуль, который доступен на eBay по очень небольшой цене: Интерфейс ЖК-дисплея

ЖК-дисплей, который я в конечном итоге буду использовать, будет этот:
16 x 2 Белый на синем ЖК-дисплее

Моя конструкция также будет питать устройство от батареи, чтобы избежать проблем с заземлением и обеспечить чистое питание для начала. с. Однако вместо обычных батарей я буду использовать аккумулятор, и я хочу предоставить способ заряжать их, пока используя инструмент, а также когда он не используется.Чтобы держать нажатыми уровень напряжения или уровень разряда, когда я не подключен к сети, мне нужен монитор это предупредит меня, когда напряжение станет слишком низким.

Вот схема, которую я использовал, чтобы реализовать дебаунс кнопки, используемый для выбора двух режимов и секции питания.




Одно слово предостережения, прежде чем я углублюсь. Часть шасси постоянного тока не совсем похожа на символ Орла, который я использовал на этой диаграмме. Когда вилка не вставлена, замыкания между плюсом и минусом нет! Однако минус изолирован от шасси, когда в него не вставлен штекер, что позволяет изолировать все от шасси.Если вставлена ​​вилка постоянного тока, вы потенциально можете создать заземляющее соединение с тестируемым устройством. На ЖК-дисплее есть индикация в виде символа зарядки, поэтому вы не забудете.

Вы заметите, что я отклонился от дизайна, который использовал Луи. для двух кнопок. У меня есть некоторый опыт взаимодействия с кнопки, если вы подписались на мои сообщения о Raspberry Pi. Процессор Pi работает на частоте 900 МГц или более (да, без опечатки) и взаимодействует с чем-то как Медленно, как кнопка, есть свои проблемы. Специально для недорогих пуговиц.Вы будете удивлены, насколько они могут быть шумными.

В любом случае, фильтрация, которую я использую, чтобы избавиться от большинства шумов отскока переключателя, используя фильтр R / C на обоих краях (закрытие и открытие). Я всегда предпочитаю использовать активные высокие кнопки или переключатели, потому что они избегают всякого рода проблемы с включением питания. Когда переключатель / кнопка разомкнуты, конденсатор находится на Нижний этаж. Замыкание контакта зарядит конденсатор через Резистор серии 10K, создающий красивый и чистый нарастающий фронт (R / C) в направлении вход Arduino.При отпускании переключателя конденсатор для разряда через резистор серии 10K плюс 1K на землю, снова создавая хороший наклон R / C, который отфильтрует высокоскоростной дребезг шум. В программном обеспечении мы можем использовать небольшую задержку, чтобы избавиться от более медленных bounce переходов, и вместе это создаст чистые сигналы для Программа Arduino без необходимости прибегать к триггерам Шмидта или Шлепки.

Одно предупреждение. Не делайте конденсатор дребезга намного больше 10 нФ.если ты нет 10 нФ, можно снизить до 1 нФ. Причина в том, что чем медленнее крутизна R / C, тем больше времени сигнал остается в неопределенная область между цифровыми «высокими» и «низкими» значениями, что может снова вызвать сбои в работе процессора. Если бы я поднял твою кнопку Интересно, посмотрите здесь: Отключение кнопок Кнопки — это гораздо больше, чем вы думаете.

Силовая часть

Конструкция питания довольно проста, и я использовал ее раньше. Два диода Шоттки (с низким падением напряжения) D2 (этот диод на самом деле может быть типа 1N400X) и D3 будут определять, какой источник питания питает вольтметр.Если сеть подключена (обеспечивая 15-30 В постоянного тока), D2 будет иметь более высокое напряжение, поэтому он выиграет. Если нет подключения к сети, аккумулятор подает напряжение. Резистор (R1), включенный параллельно D3, определяет (пере) зарядный ток элемента Ni-CAD. Зарядный ток составляет около 0,1 x C для ячейки 250 мАч. В зависимости от емкости используемых вами ячеек вам может потребоваться изменить значение R1, чтобы оно соответствовало спецификации (повторной) зарядки ячейки (я).

Чтобы следить за уровнем заряда ячейки, я добавил несколько частей, позволяющих Arduino измерять уровень напряжения.Вы не хотите попадать в ситуацию, когда напряжение слишком низкое, потому что вы можете внести ошибки в измерения. Кроме того, вы не хотите, чтобы вас застали с разряженной батареей, когда вы что-то делаете. R2 и R4 образуют делитель напряжения 3: 1 с легкодоступными резисторами. Вы можете создать 20K с 2 x 10K последовательно. (не используйте менее 10 КБ для R4, иначе это отрицательно повлияет на преобразование АЦП) C4 — это небольшой фильтр для избавления от шума, и выходной сигнал поступает на один из входов АЦП Arduino.Остальное делается программно, и я также разработал несколько символов уровня заряда батареи, чтобы они выглядели красиво.

Полный мультиметр потребляет менее 60 мА. Около 26 мА из этого потребляется ЖК-дисплеем. При токе менее 100 мА можно безопасно использовать деталь 78L12 для регулятора 12 В и даже 78L05 для регулятора 5 В на печатной плате.

Если вы уже являетесь пользователем Arduino, у вас может быть Mini Pro, а также необходимый кабель для программирования. Если нет, то вот источник, который предоставляет оба в комплекте:
Arduino Pro Mini с интерфейсом

Дисплей и интерфейс к Arduino

Вот изображение небольшой интерфейсной платы, которая превратит ЖК-модуль в интерфейс с поддержкой i2c, уменьшив количество проводов до 4, оставаясь при этом совместимым с печатной платой.
Вам необходимо установить новую ЖК-библиотеку, чтобы получить драйвер i2c, и я выбрал библиотеку отсюда:
i2c / LCD library

Эта библиотека предназначена для конкретной интерфейсной платы, модуля FaBo # 212 LCD I2C, но единственная разница это адрес i2c с имеющейся у меня платой.

Прежде всего, вам нужно знать адрес i2c вашей платы.
Я использовал для этого небольшой набросок:
сканер адресов i2c

Мой адрес оказался 0x27, в то время как блок FaBo использует 0x20.
После того, как вы установили новую библиотеку i2c-LCD в вашей системе, вам необходимо отредактировать файл FaBoLCD_PCF8574.h, который находится в разделе источника библиотеки, и изменить эту строку:

#define PCF8574_SLAVE_ADDRESS 0x27 ///

Готовые метизы

Вот фотография готового проекта. На самом деле я строю два блока, потому что одного вольтметра никогда не может хватить. Мой дизайн и внесенные мной изменения позволяют мне размещать эти измерители очень близко к моим прототипам и без каких-либо подключенных проводов питания.Еще могу делать плавающие замеры, потому что к корпусу ничего не подключено. (входы гнезда постоянного тока изолированы от корпуса, если вилка питания не вставлена)

Ниже приведена ссылка на копию скетча Arduino. В исходный код внесено много изменений, поэтому внимательно посмотрите, что было изменено, если вы используете другое оборудование.

Я поиграл с двумя модулями, чтобы увидеть, какова точность и что я могу изменить в пользовательском интерфейсе.

Должен сказать, что очень впечатлен точностью! Я два откалиброваны опорное напряжение единиц, а также новый / свеж заводской калибровки 4.5-значный настольный мультиметр. Точность и точность этой конструкции поразительны для такого простого и недорогого инструмента.

Тонкая настройка оборудования

Я немного опасался, что на ЖК-дисплей будет подаваться то же напряжение 5 В, что и для остальной логики. Эти дисплеи печально известны появлением всплесков и шума, поэтому я был начеку.

Когда я прикрепил прицел, я не был удивлен обнаруженным шумом, поэтому я начал с отключения питания 5 В на входе в дисплейный модуль.Я использовал тантал 3,3 мкФ вместе с 100 нФ, потому что i2c и ЖК-дисплей не имеют развязки.
Вот как это выглядит:


К сожалению, это не уменьшало неприятные шипы на опорном напряжении и основной 5V намного. Изучив это еще раз, я обнаружил, что в этом виновато переключение строки LTC_CS для запуска / остановки цикла преобразования AD. Вот скриншот:
Верхний график (A) — это сигнал LTC_CS, поступающий от D10 на плате Arduino.Нижний луч (В) является опорным 4.096V, по переменному току. Скачки явно вызваны переключением цифрового порта. Их ширина составляет несколько нсек, поэтому я выбрал конденсатор 4n7F, который достаточно замедлял фронт, чтобы больше не вызывать всплесков. Я установил этот конденсатор на печатную плату Arduino, при этом одна ножка припаяна к D10, а другой конец — к неиспользуемому монтажному отверстию GND рядом с ним. Конденсатор можно увидеть к северу от кнопки сброса:
И вот результат:
Я также заметил потенциальную ошибку в исходном коде, связанную с усреднением результатов.Функция Spi_Read сбрасывает показания АЦП, если он не готов, но код основного цикла считает его действительным отсчетом, что может привести к неверным измерениям. Я исправил код, но мне не удалось найти экземпляров этой ошибки, когда я искал ее с помощью логического анализатора.

Пока у меня это было, я также более подробно посмотрел на время, чтобы увидеть, есть ли какие-либо потенциальные конфликты.

Прежде всего, это изображение окна выборки АЦП:

Здесь вы можете видеть, что CS отключается, чтобы начать цикл, а MISO готов 1.25 мкс позже, практически в то же время. Между этим событием и первыми высокими часами проходит 1,5 мкс. Это после того, как я уже устранил небольшую задержку в исходном коде Spi_Read. Это не нужно. Здесь вы можете увидеть четыре считываемых байта данных и фактические данные, представленные в MISO. Обратите внимание, что на третьем такте мы читаем третий бит состояния (SIG), и это указывает на то, что сигнал V-in> 0. Данные ближе к концу — это «реальные» 28-битные данные, из которых последние 4 являются «лишние» младшие биты младшего разряда, и они отбрасываются в основном цикле после усреднения.(подробности см. в таблице данных)

Я выбрал 8 образцов для усреднения в моем коде, а затем подготовил результат для вывода на ЖК-дисплей. Как я упоминал ранее, эти ЖК-дисплеи очень шумные. В нашем случае это не имеет реального влияния, потому что LTC2400 переводится в спящий режим после того, как мы прочитали данные и снова установили высокий уровень на выводе CS, как вы можете видеть выше.

Вот снимок экрана, который показывает конец данных (канал 5), проходящих через шину I2C на ЖК-дисплей, и начало другого цикла сбора данных:

Вы можете видеть, что у нас есть «тихий» период после обновления ЖК-дисплея и начало нового сбора данных АЦП, который равен 0.129 мс (T1-T2). Общее время цикла, от обновления ЖК-дисплея до обновления ЖК-дисплея, в моем случае составляет 1,5 секунды. Отправка результатов на ЖК-дисплей занимает всего около 36 мсек.

Вот изображение полного цикла:

«Мертвое» время при усреднении результатов и отправке их на ЖК-дисплей составляет всего 0,22 секунды.

После игры с метром, я все больше и больше недоволен шлепая вокруг последних 3-х цифр, даже если у меня есть ссылка стабильного напряжения, подключенная к нему.

Усреднение, сглаживание и фильтрация

Сначала я поигрался с усреднением, но на самом деле это не решение для системы с 24-битным разрешением.Причина в том, что уровень шума падает до микровольт. Ниже приведен образец моего эталонного напряжения 2,5 В с использованием моего тогда не откалиброванного вольтметра (эталонный сигнал откалиброван как имеющий 2,49993 В)

Усреднение (с использованием 8 значений) не оказывает такого большого влияния, как вы думаете. По-прежнему остается довольно много шума.

Так что все еще недостаточно хорошо. Затем я посмотрел на сглаживание, см. Ниже, но и этого было недостаточно, поэтому я обратился к фильтрации.

Я попробовал несколько подходов, а затем действительно исследовал дизайн фильтра с бесконечной входной характеристикой (БИХ).И это было многообещающим:

Синий — исходный вход, красный — эффект фильтрации с коэффициентом 4.

А здесь с коэффициентом 48.

Этот фильтр основан на «взвешивании» новых выборок на основе деления. Делитель фиксирован, и выше я использовал коэффициент 48. Это означает, что новый образец вносит вклад только в 1/48 от значения усредненной суммы.

Таким образом, фильтрация намного лучше, чем усреднение, но я еще не был удовлетворен. Потому что что произойдет, если входное напряжение изменится, например, когда вы попытаетесь отрегулировать напряжение? Затем я рассмотрел возможность сброса усредненного результата, если образец достаточно значительно отличался от усредненного результата.Я использовал входной фильтр на 5 отсчетов, чтобы избежать скачков, сбрасывающих фильтр, и это сработало очень хорошо. Если было подано новое напряжение, потребовалось всего 5 циклов по 0,165 сек. чтобы переключиться на новый вход.
У меня почти нулевой опыт работы с фильтрами, и этот дополнительный код я разработал сам, но я был убежден, что должны быть доступны лучшие методы. В конце концов я нашел фильтр Калмана, который используется очень часто, и поначалу он казался идеальным для этого приложения.

Ничего не зная об этом, я поискал и нашел на YouTube очень хороший учебник, который очень хорошо объясняет фильтр Калмана, даже для таких манекенов, как я.(ищите Мишеля ван Бизена — Специальные темы — Фильтр Калмана) Я написал упрощенную версию фильтра, основанную на его объяснении, но не был удовлетворен результатом. Я также работал с другим примером, который я нашел, но с той же проблемой.

Ни один из них не работал с относительно быстро меняющимися входными изменениями, поскольку пример при переключении с 2,5 В на 10,0 В. Они оба взяли несколько секунд, чтобы отобразить новое значение. Не годится для цифрового мультиметра, облом!

Таким образом, Кальман отлично выглядел на бумаге и при моделировании (с использованием Excel), но на самом деле, используя мой вольтметр, он был намного хуже, чем БИХ-фильтр, который я уже использовал.

Однако я позаимствовал концепцию фильтра Калмана, а именно расчет усиления. Это динамически вычисляемый весовой коэффициент, поэтому я написал некоторый код для своего БИХ-фильтра, который выполнил то, что я хотел. Подробности в коде. Результат, я считаю, фантастический.


Если я сейчас подключу измеритель к действительно стабильному напряжению, как из эталона, 5 десятичных цифр будут твердыми, и только 6-я будет выпадать из-за шума. При переключении от одного опорного напряжения к другому, в течение нескольких циклов, напряжение обновляется, и в течение секунды или 5, так что цифры скал снова.

Когда я тестировал возможность устанавливать напряжение вручную с помощью источника питания (один из тех, что я построил в других сообщениях на форуме), я был поражен тем, насколько хороша реакция на мою настройку и точность, но я также увидел, насколько шумным был мой БП более старой версии оказались. (к счастью, не тот, который я разработал сам). Это то, что вы получаете, когда используете 24-битный АЦП с микровольтным разрешением. Ой!

Дополнительные уровни калибровки

В любом случае, с этим фильтром в месте, я также добавил отдельную функцию калибровки для калибровки вольтметра к моему ИОНУ.Я уже использую калибровку (Zero) Null Вольт обнулить уровень входного сигнала, но теперь я также могу настроить счетчик на мой ИОН, а также.

Благодаря новой функции калибровки точность, которую вы можете получить, теперь также намного выше.

После того, как все это было сделано, мне больше не нужен был исходный код для уменьшения количества десятичных цифр, так что этот фрагмент кода попал в битовое ведро. В процессе проектирования фильтров я также увидел способ добиться более стабильной и точной задержки сбора данных для LTC2400.Теперь задержка рассчитывается динамически.

Потому что необходимо для сохранения коэффициента калибровки для опорного напряжения, мне нужно хранить число с плавающей точкой в ​​EEPROM. Оказывается, в библиотеке, которую мы уже использовали, есть эта функция, поэтому я мог очистить больше кода и отправить еще две функции из исходного кода в битовое ведро.

При нажатии двух кнопок теперь выполняется калибровка нуля при коротком нажатии, а при длительном нажатии выполняется эталонная калибровка.

Со всеми этими изменениями и настройкой цикла, время основного цикла теперь составляет около 165 мс, поэтому дисплей очень отзывчивый.

Обновление V3.11:
Я обнаружил ошибку в вычислении фильтра, основанную на ошибке округления. Это вызвано длительным погружением с поплавком, и результат снова становится длинным. Решением было использовать в качестве результата поплавок. Суммарная ошибка округления привела к тому, что результат фильтрации оказался немного ниже необработанного усредненного входного уровня.

Разница между результатом фильтрации после 1000 выборок и вычисленным медианным значением в Excel теперь очень и очень мала.

Я также добавил на дисплей множитель экспоненты веса фильтра.

Обновление V3.12:
Поскольку линейность измерителя была не такой хорошей, как я надеялся, я создал способ измерения выходного значения микросхемы ADR4540B и обновил этот коэффициент в коде. Чтобы измерить это напряжение с помощью моего еще не откалиброванного измерителя, я сначала откалибровал его с помощью эталона 5V0, чтобы максимально приблизиться к напряжению на выходе ADR4540. Для этого я создал специальную функцию калибровки для всех моих эталонных напряжений. Теперь вы можете выбрать любой из них, просто обновите калибровочные коэффициенты в коде.

Процедура калибровки [обновлено в июле 2020 г.]

Для полной калибровки измерителя необходимо выполнить три, при желании четыре части. Перед тем, как начать с этим разделом, вам необходимо обновить прошивку с фактическими данными калибровки вашего опорного напряжения. В прошивке есть константы (cal_XXv_ref) для их добавления. Эти значения будут использоваться для повышения точности. Кроме того, необходимо начать с опорным напряжением (v-реф) набором в типичных 4.09600V.

Примечание: В функции настройки встроенного программного обеспечения предусмотрено принудительное сохранение начальных значений в EEPROM.

1. Калибровка нуля

При калибровке нуля настраивается нулевой уровень вольтметра. Это устранит любую разницу напряжений между положительным входом АЦП и землей. Чтобы подготовить измеритель к нулевой калибровке, закоротите две входные клеммы вместе с помощью короткого кабеля. Перед выполнением этой калибровки дайте глюкометру прогреться в течение примерно 15-30 минут.Затем вы можете вызвать нулевую калибровку коротким нажатием кнопки калибровки.

На дисплее в первой строке отобразится «Zero Calibrate», а во второй — «Short the input». Через 3 секунды начнется настройка. Измеритель возьмет 75 образцов (постоянный cal_adj_samples), и это число отображается на дисплее. Образцы усредняются, и результат сохраняется в EEPROM. Результат отображается на дисплее, после чего счетчик снова начинает нормальную работу. С этого момента полученное значение нулевой калибровки будет вычитаться из всех измеренных значений.

2. Калибровка точности напряжения

Калибровка точности напряжения используется для калибровки измерителя по эталону напряжения. Эта калибровка предполагает, что вы уже выполнили нулевую калибровку. Калибровка точности напряжения состоит из нескольких частей.

Эталонная калибровка ADR4540B

Это дополнительный шаг, который можно выполнить для получения максимальной точности. Опорный сигнал ADR4540B выдает типичное напряжение 4.096V. Однако у этого есть некоторый допуск, как вы можете видеть в таблице данных. Чтобы учесть допуски, мы можем записать истинное выходное значение и использовать его в наших расчетах напряжения, чтобы получить более высокую точность.

Этот шаг нужно делать только один раз после того, как вы построили счетчик, а затем, возможно, каждый год, чтобы приспособиться к старению. Сначала необходимо измерить выходное напряжение эталона ADR4540B и добавить это значение к константе (v_ref) в прошивке. Если у вас высокоточный и точный цифровой мультиметр из 6+ цифр, вы можете использовать его для измерения выходного сигнала эталона и сохранения результата в виде константы (v_ref) во встроенном ПО.Я припаян контрольная точка на печатную плату, чтобы позволить мне подключить щупы для измерения этого типичного опорного напряжения 4.096V.

Если у вас нет доступа к такому прецизионному измерителю, вы также можете использовать сам микровольтметр. Это немного сложнее, но это можно сделать. Чтобы измерить истинное значение эталонного сигнала, сначала необходимо откалибровать измеритель по эталонному напряжению 5 В. Ссылка 5V очень близко к типичному 4,096 опорному напряжению, так что точность является оптимальной.В прошивке предусмотрены все основные уровни напряжения, которые есть у наиболее распространенных эталонов. Я включил в прошивку отдельные процедуры для калибровки измерителя по 4 эталонным напряжениям: 2,5, 5,0, 7,5 и 10,0 В.

Для измерения ADR4550B необходимо активировать функцию задания 5 В в прошивке, активировав функцию Ref_Cal_Adjust5 () в функции Button_press. Вам также необходимо добавить калибровочные значения калибратора напряжения в качестве констант (cal_XXv_ref) в прошивку.

Вам также необходимо установить уровень напряжения задания на постоянное значение (v_ref). Начните со значения 4,09600 В.

Перед тем, как начать эту специальную калибровку, закройте крышку и подключите прибор к опорному напряжению, которое установлено на выходе 5V. Дайте измерителю и эталонному напряжению прогреться от 30 минут до часа. Начните калибровку точности, нажав и удерживая кнопку калибровки. кнопка. В первой строке дисплея будет указано калибровочное напряжение »5.0V-Ref Cal »и во второй строке« Connect V-Ref. Через 3 секунды измеритель начнет измерять напряжение 75 раз (Constant cal_adj_samples) и отобразит это число на дисплее. Затем вычисляется усредненный результат с использованием значения задания, которое все еще имеет 4,09600 Вольт, а разница между результатом измерения и значением, введенным в cal_XXv_ref, сохраняется в EEPROM. Это значение теперь используется при вычислении напряжения, как вы можете видеть в прошивке.

С метром откалиброван к ссылке 5V, теперь вы можете измерить напряжение опорного ADR4540B.Я предполагаю, что счетчик еще как следует прогрелся. Чтобы выполнить это измерение, откройте крышку, подключите провода измерителя к эталону ADR4540B и закройте крышку как можно сильнее. Дайте показаниям измерителя стабилизироваться в течение нескольких минут и запишите измеренное значение. Теперь это значение можно ввести как новый v_ref в прошивке. У меня в прошивке два значения, потому что у меня два счетчика, meterA и meterB.

3. Калибровка точности напряжения

После того, как вы ввели результат истинного эталонного значения в прошивку, снова запустите калибровку 5V.Результирующее значение теперь будет вычислено с фактическим значением v-ref и сохранено в EEPROM. Если вы хотите быть очень точными, вы можете снова измерить ADR4550B, обновить номер v-ref и запустить еще одну калибровку 5 В для получения оптимальной калибровки. Теперь глюкометр готов к использованию.

Примечание!

К настоящему времени должно быть ясно, что вам не следует постоянно калибровать измеритель. Если вы случайно вошли в этап калибровки точности, нажав кнопку слишком долго, выключите измеритель до того, как результат будет введен в EEPROM, в противном случае вам придется снова выполнить всю процедуру с эталоном напряжения.Повторять эталонный номер ADR4540B нет необходимости, поэтому этот шаг можно пропустить.

4. Окончательная калибровка

После того, как я откалибровал свои два измерителя, я попытался откалибровать их со всеми 4 доступными калибровочными напряжениями: 2,5 В, 5,0 В, 7,5 В и 10,0 В. Я обнаружил, что у меня лучший результат линейности при использовании 10V0 эталонная калибровка.


После того, как я выполнил калибровку 10V, общая линейность оказался лучшим:

опорного напряжения Измеряется Delta Voltage%
2.49993 В 2,49953 В -400 мкВ -0,016%
5,00181 В 5,001515 В -295 мкВ + 0,059%
7,50547 В 7,50534 В -130 мкВ + 0,0017%
10,00673 В 10,00672 В -10 мкВ + 0,00001%

Этого достаточно для меня. Если мне действительно нужно измерить очень точный в субвольтовом диапазоне, я все еще могу выполнить калибровку 2,5 В, чтобы улучшить линейность при этих более низких напряжениях.

Использование трюка для измерения со смещением

Микросхема LTC может реально измерить входной диапазон +/- 12,5% от опорного напряжения, так что вы можете сделать с этой особенностью является обнулить счетчик не с коротким, но с напряжением вы хотите контролировать, скажем, 2.5 ссылка V на входе. В этом случае показания измерителя начинаются с 2,5 В и показывают разницу на дисплее, основанную на 2,5 В. С помощью этой уловки вы можете затем измерять напряжения, такие как дрейф, с разрешением в микровольтах с течением времени.(это, конечно, включает и дрейф самого измерителя, но все же)

Последняя прошивка

Прошивку можно найти и загрузить с моего сайта Github: https://github.com/paulvee/6-digit-milli-voltmeter:

Я уверен, что вам понравится этот инструмент так же, как и мне!

Удачи!

[Обновление: июнь 2020 г.]

Добавление лесозаготовительной площадки

Для другого проекта, над которым я работаю, мне нужен был метод, позволяющий регистрировать измеренные значения измерителя, а затем отображать их на графике.Я добавил новую версию прошивки (V3.13) на сайт Github, в которой уже есть некоторые изменения в прошивке, чтобы начать это делать. В новой версии измеренные значения выводятся в микровольтах каждую секунду на выводах последовательного вывода Arduino, и их можно увидеть и зарегистрировать при использовании Arduino IDE и последовательного монитора. Чтобы добавить метки времени к измерениям, вы можете вызвать функцию «Показать метку времени» в Arduino IDE Serial Monitor. Простое копирование и вставка этих данных в файл Excel позволяет анализировать данные и создавать на их основе график.

Вот график измерения напряжения элемента батареи AA 1,5 В. С 6 десятичными знаками измеритель показывает напряжение с точностью до 1 мкВ. На этом уровне чувствительности малейшие изменения температуры или даже движение воздуха будут иметь заметный эффект. Держите крышку на глюкометре и не размахивайте руками от волнения!

Этот график является выходным сигналом для моего источника питания Siglent SPD3303, установленного на 5.000 В. Это показывает дрейф около 150 мкВ за 1 час.


Это график одной из моих справок по настройке 5V.Еще раз обратите внимание на чувствительность к микровольтам. Количество десятичных цифр может быть установлено в прошивке или отброшено из собранных значений по формуле Excel.

Я провел такое же измерение (не в одно и то же время), используя цифровой мультиметр Vichi VC8145 с 4-1 / 2 разрядами на 80 000 отсчетов, используя программное обеспечение для регистрации от Дика Гриера. ссылка на программное обеспечение

Мы с ним работали вместе, чтобы сделать его немного лучше. Обратите внимание, что калибровка счетчика через 4 года немного не выполняется.

Для меня это ясно показывает дополнительную ценность, которую добавляют дополнительные цифры милливольтметра, и почему я вообще хотел построить милливольтметр.

Итак, сколько шума и дрейфа исходит от самого измерителя? Я обнуил счетчик, и, пока закорачивающий провод между входными клеммами оставался подключенным, я измерил результирующий дрейф входного сигнала и шум. В течение примерно 30 минут я измерил уровень шума от +4 до -2 мкВ, но без дрейфа.

Эти графики показывают, насколько хорош этот самодельный счетчик. Это свидетельство используемых частей, конструкции и компоновки платы этого измерителя. Вам будет сложно добиться такого уровня чувствительности и точности в коммерческих продуктах, если вы не готовы платить сотни евро.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ

Это дополнение к программному обеспечению для регистрации — самый минимум, потому что для того, чтобы сделать его действительно удобным и безопасным, мне нужно добавить оптическое разделение измерителя и ПК или любого другого устройства, которое вы используете для сбора данных. Причина в том, что, подключив последовательный кабель к USB-кабелю от измерителя (Arduino) к другому устройству, вы можете подключить тестируемое устройство к заземлению, и это нарушит функцию счетчика, работающего от батареи. Он также больше не позволяет выполнять плавающие измерения, когда измеритель работает от батареи.Отсутствие оптического разделения тоже может быть небезопасным! Знайте, что вы делаете, и будьте в курсе …

Оптическая изоляция
Доделал фурнитуру секции оптической развязки. Простая схема выглядит следующим образом:

Я пробовал эту схему со скоростью 9600 бод, и она очень хорошо работает с этими компонентами. Если вы решите использовать другие оптические изоляторы, вам, возможно, придется изменить номиналы резисторов эмиттера. Держите их как можно ниже, чтобы контролировать время нарастания.

Если это все еще создает проблемы со скоростью, есть хорошее дополнение схемы, которое разработал покойный Боб Пиз (Lineair Technology) (см. Его книгу «Поиск и устранение неисправностей аналоговых схем»), в котором используется один дополнительный транзистор для увеличения времени нарастания.Я попробовал это, просто для удовольствия, и даже без резистора положительной обратной связи R8, который еще больше улучшил бы время спада. Схема работает очень хорошо, но на скорости 9600 бод это перебор для этого приложения.

Ниже приведена схема развязки, которую я добавил в цифровой мультиметр.

Разъемы на левой стороне идут прямо к контактам на Arduino Pro Mini. Подключения на правой стороне идут к плате преобразователя последовательного порта в USB. Существует несколько версий этих плат, и они стоят всего несколько евро.В любом случае они понадобятся вам для программирования Arduino Pro Mini. Тот, который я использовал, имеет функцию, позволяющую ему работать с системами 3V3 и 5V, выбранными перемычкой.

Я распаял разъем USB от платы последовательного интерфейса к плате USB и добавил контакты заголовка к 4 разъемам. От этих 4 контактов заголовка я перехожу к USB-кабелю, который заканчивается изолированной частью микро-шасси USB, установленной на задней панели.
Кабель можно заказать здесь: монтаж на панели. Существуют версии с зачищенными проводами и с разъемами, которые я заказал.Имеется экран кабеля для заземления.

Caveat

Я реализовал полностью двунаправленный оптический интерфейс с намерением также запрограммировать Arduino с этой установкой. К сожалению, я не могу заставить его работать. Это означает, что вы можете исключить цепь приемника вокруг VO1 и позволить только Arduino отправлять данные.
У меня нет подключения DTR в моих настройках, поэтому автоматический перезапуск Arduino при запуске загрузки не происходит. Мне всегда приходится нажимать кнопку сброса, как только скрипт начинает загружаться.Но это не может быть проблемой.

Я попытался разобраться, почему не работает, тоже просмотрел все Интернет, но мне это не удалось. Если кто-нибудь из вас знает, что делать, чтобы он работает, пожалуйста перезвон в.

Final тестовый прогон

Чтобы проверить функцию протоколирования, я использовал одну из моих ссылок напряжения снова. Эталон был установлен на 2,5 В, потому что это также предполагаемый уровень напряжения на устройстве, которое мне нужно протестировать, — GPSDO. Калибровка 2,5 В была написана на эталоне как 2.49993V в то время, теперь несколько лет назад. Я не дал агрегатам прогреться, после включения сразу же начал регистрацию. Вот результаты:

Регистрация напряжения проводилась каждую секунду и началась в 8:43 утра. На 2,125 секунды (около 9:18) произошел довольно «большой» сбой в несколько 100 микровольт, который длился около 200 секунд. Справа — более подробный график. К сожалению, я не знаю, чем это было вызвано. Это был эталон или цифровой мультиметр? Я не работал от батарей, так что это могло быть сетевое напряжение.Кто знает …

В любом случае, вы можете видеть, как напряжение очень медленно увеличивается примерно до 20 000 секунд, когда произошло колебание в несколько микровольт, а затем оно стабилизировалось. Я начал с напряжения 2,499515 и остановился через 8 часов с напряжением 2,499635. Температура в помещении повысилась, потому что не светило солнце. Это могло быть причиной медленного роста. Я не отслеживал температуру, когда записывал это. С такой чувствительностью вам действительно нужно.

Заключение

Настройка вольтметра и эталона не показывает значительного дрейфа, измеренное напряжение увеличилось всего на 120 микровольт за период 8 часов и, следовательно, очень стабильно в течение очень длительного периода времени. .Этот тест доказал и показал именно то, что мне нужно было знать, прежде чем я начал применять его к своему предполагаемому приложению. Я просто надеюсь, что глюк больше никогда не повторится и испортит долгие измерения.

Наслаждайтесь!


Кстати, я продал один из двух своих устройств, и у меня все еще есть одна голая печатная плата, доступная для продажи (5 евро + S&H). Свяжитесь со мной, если вам интересно. КНИЖНАЯ КНИГА

OP-AMP — Часть 4


В первом эпизоде ​​этой серии «операционных усилителей», состоящей из четырех частей, описаны основные принципы работы обычных дифференциальных операционных усилителей напряжения (типичным примером является тип 741) и показаны некоторые базовые конфигурации схем, в которых они могут быть использованы.

В заключительном выпуске этого месяца рассматриваются практические способы использования таких операционных усилителей в различных приборах и испытательных устройствах, в том числе в прецизионных выпрямителях, преобразователях переменного / постоянного тока, электронных аналоговых драйверах счетчиков, а также в схемах источника переменного напряжения и постоянного тока. .

При чтении этого эпизода обратите внимание, что большинство практических схем показаны на основе стандартных операционных усилителей типа 741, 3140 или LF351 и работают от двух источников питания 9 В, но эти схемы обычно работают (без модификаций) с большинством напряжений — дифференциальные операционные усилители и от любого источника постоянного тока в пределах рабочего диапазона этого операционного усилителя.Также обратите внимание, что все схемы на базе 741 имеют очень ограниченную частотную характеристику, которую можно значительно улучшить, используя альтернативный тип «широкополосного» операционного усилителя.

ЦЕПИ ЭЛЕКТРОННОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ

Простые диоды являются плохими выпрямителями сигналов переменного тока низкого уровня и не начинают проводить до тех пор, пока приложенное напряжение не превысит определенное значение «изгиба»; Кремниевые диоды имеют значение излома около 600 мВ и, таким образом, дают незначительное выпрямление напряжения сигнала ниже этого значения. Эту слабость можно преодолеть, подключив диод к цепи обратной связи операционного усилителя таким образом, чтобы эффективное изгибное напряжение уменьшалось в раз, равном коэффициенту усиления напряжения разомкнутой цепи операционного усилителя; комбинация затем действует как почти идеальный выпрямитель, который может реагировать на входные сигналы с малыми долями милливольта.На рисунке 1 показан простой однополупериодный выпрямитель этого типа.

РИСУНОК 1. Схема простого однополупериодного выпрямителя.


Схема Рис. 1 соединена как неинвертирующий усилитель с обратной связью, подаваемой через кремниевый диод D1, и с выходным сигналом схемы, взятым через резистор нагрузки R1. Когда на схему подаются положительные входные сигналы, выход операционного усилителя также становится положительным; входного сигнала всего в несколько микровольт достаточно, чтобы довести выход операционного усилителя до «излома» 600 мВ напряжения D1, после чего D1 становится смещенным в прямом направлении.Отрицательная обратная связь через D1 затем заставляет инвертирующий вход (и, следовательно, выход схемы) точно следовать всем положительным входным сигналам, превышающим несколько микровольт. Таким образом, схема действует как повторитель напряжения для положительных входных сигналов.

Когда входной сигнал отрицательный, на выходе операционного усилителя происходит отрицательное и обратное смещение D1. В этом случае сопротивление обратной утечки D1 ​​(обычно сотни МОм) действует как делитель потенциала с R1 и определяет отрицательное усиление напряжения схемы; как правило, с указанными значениями компонентов отрицательное усиление составляет примерно -60 дБ.Таким образом, схема «следует» за положительными входными сигналами, но отклоняет отрицательные и, следовательно, действует как выпрямитель почти идеального сигнала.

РИСУНОК 2. Детектор пиков с буферизованным выходом.


На рис. 2 показано, как приведенную выше схему можно изменить для работы в качестве детектора пикового напряжения, подключив C1 параллельно с R1. Этот конденсатор быстро заряжается через D1 до пикового положительного значения входного сигнала, но медленно разряжается через R1, когда сигнал падает ниже пикового значения.IC2 используется в качестве буферного каскада, следующего за напряжением, чтобы гарантировать, что R1 не шунтируется из-за воздействия внешней нагрузки.

Обратите внимание, что каждая базовая схема Рис. 1 и 2 имеет очень высокий входной импеданс. В большинстве практических приложений входной сигнал должен быть связан по переменному току, а контакт 3 операционного усилителя должен быть подключен к общей шине через резистор 100 кОм.

ПРЕЦИЗИОННЫЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬ ЦЕПИ

Схема выпрямителя Рис. 1 имеет довольно ограниченную частотную характеристику и может давать небольшой отрицательный выходной сигнал, если D1 имеет плохие характеристики обратного сопротивления. На рис. 3 показан альтернативный тип схемы однополупериодного выпрямителя, который имеет значительно улучшенные характеристики выпрямителя за счет значительно уменьшенного входного импеданса.

РИСУНОК 3. Прецизионный однополупериодный выпрямитель.


В рис. 3 операционный усилитель подключен как инвертирующий усилитель с входным сопротивлением 10 кОм (= R1). Когда входной сигнал отрицательный, выходной сигнал операционного усилителя становится положительным, смещая D1 в прямом направлении и создавая выходной сигнал на R2.В этом случае коэффициент усиления по напряжению равен (R2 + R D ) / R1, где R D — активное сопротивление этого диода. Таким образом, когда D1 работает ниже своего порогового значения, его сопротивление велико, и схема дает высокий коэффициент усиления, но когда D1 работает выше своего порогового значения, его сопротивление очень низкое, а коэффициент усиления схемы равен R2 / R1. Таким образом, схема действует как прецизионный выпрямитель, инвертирующий отрицательные входные сигналы.

Когда входной сигнал становится положительным, выходной сигнал операционного усилителя изменяется в отрицательную сторону, но отрицательный размах ограничивается до -600 мВ через D2, а выход на переходе D1-R2 при этом условии незначительно смещается от нуля.Таким образом, эта схема выдает положительный полуволновой выпрямленный выходной сигнал. Базовую схему можно сделать так, чтобы она давала отрицательный полуволновой выпрямленный выход, просто поменяв полярность двух диодов на обратную.

РИСУНОК 4. Прецизионный двухполупериодный выпрямитель.


На рис. 4 показано, как вариант вышеупомянутой схемы с отрицательным выходом может быть объединен с инвертирующим «сумматором» для создания прецизионного двухполупериодного выпрямителя.Здесь IC2 инвертирует и дает усиление x2 (через R3-R5) полуволновому выпрямленному сигналу IC1, а также инвертирует и дает единичное усиление (через R4-R5) исходному входному сигналу (E в ). Таким образом, при подаче отрицательных входных сигналов выход IC1 равен нулю, поэтому выход IC2 равен + E в . При подаче положительных входных сигналов IC1 дает отрицательный выход, поэтому IC2 генерирует выход + 2E в через IC1 и -E в через исходный входной сигнал, таким образом давая фактический выход + E в .Таким образом, выход этой схемы является положительным и всегда имеет значение, равное абсолютному значению входного сигнала.

ЦЕПИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ AC / DC

Цепи Рисунок 3 и 4 можно заставить функционировать как прецизионные преобразователи переменного / постоянного тока, сначала предоставив им значения коэффициента усиления по напряжению, подходящие для коррекции форм-фактора, а затем интегрируя их выходы для получения переменного / постоянного тока. преобразование, как показано на рисунках 5 и 6 соответственно.Обратите внимание, что эти схемы предназначены для использования только с синусоидальными входными сигналами.

РИСУНОК 5. Прецизионный однополупериодный преобразователь переменного тока в постоянный.


В полуволновом преобразователе переменного / постоянного тока в , рис. 5 , схема дает усиление по напряжению x2,22 через R2 / R1, чтобы обеспечить коррекцию форм-фактора, а интегрирование выполняется через C1-R2 . Обратите внимание, что эта схема имеет высокий выходной импеданс, и выход должен быть буферизован, если он будет подаваться на нагрузки с низким импедансом.

РИСУНОК 6. Прецизионный двухполупериодный преобразователь переменного тока в постоянный.


В двухполупериодном преобразователе переменного / постоянного тока в Рис. 6 схема имеет усиление по напряжению x1,11 для коррекции форм-фактора, а интеграция выполняется через C1-R5. Эта схема имеет выход с низким сопротивлением.

ЦЕПИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ DVM

Модули прецизионных 3-1 / 2-разрядных цифровых вольтметров (DVM)

доступны по умеренной цене и могут быть легко использованы в качестве основы для индивидуально создаваемых многодиапазонных и многофункциональных измерителей.Эти модули обычно питаются от батареи на 9 В и имеют базовую чувствительность при полномасштабных измерениях 200 мВ постоянного тока и почти бесконечное входное сопротивление. Их можно использовать в качестве многодиапазонных вольтметров постоянного тока, просто подавая испытательное напряжение на модуль через подходящий « умножитель » (резистивный аттенюатор), или как многодиапазонные измерители постоянного тока, подав испытательный ток на модуль через переключаемый токовый шунт.

РИСУНОК 7.Преобразователь переменного / постоянного тока для использования с модулем DVM.


Модуль DVM можно использовать для измерения напряжения переменного тока, подключив соответствующий преобразователь переменного тока в постоянный к его входным клеммам, как показано на Рисунок 7 . Этот конкретный преобразователь имеет почти бесконечное входное сопротивление. Операционный усилитель используется в неинвертирующем режиме с обратной связью по постоянному току через R2 и обратной связью по переменному току через C1-C2 и цепь диод-резистор.

Коэффициент усиления преобразователя изменяется в ограниченном диапазоне (для коррекции форм-фактора) через RV1, а выпрямленный выход схемы интегрируется через R6-C3 для преобразования постоянного тока.Клемма COMMON модуля DVM имеет внутреннее смещение примерно на 2,8 В ниже напряжения V DD (положительная клемма питания), а операционный усилитель CA3140 использует клеммы V DD , COMMON и V SS модуля модуль в качестве точек подачи.

РИСУНОК 8. Пятидиапазонный преобразователь вольтметра переменного тока для использования с модулями DVM.


На рисунке 8 показана простая схема аттенюатора с частотной компенсацией, используемая в сочетании с вышеуказанным преобразователем переменного / постоянного тока для преобразования стандартного модуля DVM в пятидиапазонный вольтметр переменного тока, и

РИСУНОК 9.Пятидиапазонный преобразователь измерителя переменного тока для использования с модулями DVM.


На рисунке 9 показано, как переключаемую шунтирующую сеть можно использовать для преобразования модуля в пятидиапазонный измеритель переменного тока.

РИСУНОК 10. Пятидиапазонный преобразователь омметра для использования с модулями DVM.


На рисунке 10 показана схема, которую можно использовать для преобразования модуля DVM в пятидиапазонный омметр.Эта схема фактически функционирует как многодиапазонный генератор постоянного тока, в котором постоянный ток подается (от коллектора Q1) на R X , и в результате происходит падение напряжения R X (которое прямо пропорционально R X ) считывается модулем DVM.

Здесь Q1 и операционный усилитель соединены как составной повторитель напряжения, в котором эмиттер Q1 точно следует напряжению, установленному на ползунке RV1. На практике это напряжение устанавливается ровно на 1V0 ниже V DD , а токи эмиттера и коллектора (R X ) Q1, таким образом, равны 1V0, деленному на значение резистора диапазона R3 — R7, т.е.g., 1 мА с R3 в цепи и т. д. Фактический модуль DVM считывает полную шкалу, когда напряжение R X равно 200 мВ, и это показание получается, когда R X имеет значение, составляющее одну пятую от значения резистора диапазона. , например, 200R в диапазоне 1 или 2M0 в диапазоне 5 и т. д.

ЦЕПИ АНАЛОГОВОГО СЧЕТЧИКА

Операционный усилитель можно легко использовать для преобразования стандартного измерителя с подвижной катушкой в ​​чувствительный аналоговый измеритель напряжения, тока или сопротивления, как показано в практических схемах , рисунки 11, , 16, .Все шесть цепей работают от двух источников питания 9 В и спроектированы на основе операционного усилителя с полевым транзистором LF351, который имеет очень высокое входное сопротивление и хорошие характеристики дрейфа. Все схемы имеют функцию обнуления смещения, чтобы показания счетчика могли быть установлены точно на ноль при нулевом входе, и предназначены для работы с измерителем с подвижной катушкой с базовой чувствительностью 1 мА полной шкалы.

При желании эти схемы могут использоваться вместе с диапазоном 1 мА постоянного тока существующего мультиметра, и в этом случае эти схемы функционируют как «преобразователи диапазона».Обратите внимание, что каждая схема имеет резистор 2 кОм, включенный последовательно с выходом его операционного усилителя, чтобы ограничить доступный выходной ток до пары миллиампер и, таким образом, обеспечить измеритель автоматической защитой от перегрузки.

РИСУНОК 11. Схема милливольтметра постоянного тока.


На рис. 11 показан простой способ преобразования измерителя 1 мА в милливольтметр постоянного тока постоянного диапазона с полной шкалой чувствительности 1 мВ, 10 мВ, 100 мВ или 1 В0.Схема имеет входную чувствительность 1 МОм / вольт, и в таблице показано соответствующее значение R1 для различных значений чувствительности полной шкалы. Чтобы настроить схему изначально, закоротите ее входные клеммы вместе и отрегулируйте RV1, чтобы получить нулевое отклонение на измерителе. После этого схема готова к использованию.

РИСУНОК 12. Измеритель постоянного напряжения или тока.


На рисунке 12 показана схема, которая может использоваться для преобразования измерителя 1 мА в вольтметр постоянного тока с фиксированным диапазоном и любой полной чувствительностью в диапазоне от 100 мВ до 1000 В или в измеритель постоянного тока с фиксированным диапазоном. с полной чувствительностью в диапазоне от 1 мкА до 1 А.В таблице показаны альтернативные значения R1 и R2 для разных диапазонов.

РИСУНОК 13. Четырехдиапазонный милливольтметр постоянного тока.


На рисунке 13 показано, как можно модифицировать приведенную выше схему для создания четырехдиапазонного милливольтметра постоянного тока с диапазонами полной шкалы 1 мВ, 10 мВ, 100 мВ и 1 В0 и . На рисунке 14 показано, как это можно изменить. сделать четырехдиапазонный микроамперметр постоянного тока с диапазонами полной шкалы 1 мкА, 10 мкА, 100 мкА и 1 мА.Резисторы диапазона, используемые в этих схемах, должны иметь точность 2% или лучше.

РИСУНОК 14. Четырехдиапазонный микроамперметр постоянного тока.


На рисунке 15 показана схема простого, но очень полезного четырехдиапазонного милливольтметра переменного тока. Входной импеданс схемы равен R1 и изменяется от 1k0 в режиме 1 мВ FSD до 1M0 в режиме 1V FSD. Схема обеспечивает полезные характеристики на частотах примерно до 100 кГц при использовании в режимах от 1 мВ до 100 мВ полной шкалы.В режиме 1V fsd частотная характеристика простирается до нескольких десятков кГц. Такой хороший частотный отклик обеспечивается операционным усилителем LF351, который имеет очень хорошие характеристики полосы пропускания.

РИСУНОК 15. Милливольтметр переменного тока с четырьмя диапазонами.


Наконец, На рис. 16 показана схема пятидиапазонного омметра с линейной шкалой, чувствительность которого находится в диапазоне от 1k0 до 10M. Резисторы диапазона от R5 до R9 определяют точность измерения.Q1-ZD1 и связанные с ним компоненты просто прикладывают фиксированное значение 1V0 (номинальное) к « общей » стороне цепи резисторов диапазона, а коэффициент усиления схемы операционного усилителя определяется соотношениями выбранного резистора диапазона и R X и равняется единице, когда эти компоненты имеют равные значения. В этом случае измеритель показывает полную шкалу, поскольку он откалиброван для индикации полной шкалы, когда на клеммах R X появляется 1V0 (номинал).

РИСУНОК 16.Пятидиапазонный омметр с линейной шкалой.


Для первоначальной настройки цепи Рис. 16 установите SW1 в положение 10k и замкните клеммы R X вместе. Затем отрегулируйте регулятор RV1 «установить ноль», чтобы обеспечить нулевое отклонение измерителя. Затем удалите короткое замыкание, подключите точный резистор 10 кОм в положение R X и отрегулируйте RV2, чтобы обеспечить точное отклонение на полную шкалу на измерителе. После этого схема готова к использованию и не требует дополнительной настройки в течение нескольких месяцев.

ОПОРНЫЕ ЦЕПИ НАПРЯЖЕНИЯ

операционного усилитель может быть использован в качестве фиксированного или переменного опорного напряжения с помощью проводки его в качестве повторителя напряжения и применения подходящей ссылки на его вход. ОУ имеет очень высокий входной импеданс при использовании в режиме «повторителя» и, таким образом рисует почти нулевой ток от опорного сигнала, но имеет очень низкое выходное сопротивление и может поставлять несколько миллиампер тока на внешнюю нагрузку. Изменения выходной нагрузки вызывают небольшое изменение значения выходного напряжения.

РИСУНОК 17. Переменный положительное опорное напряжение.


Рисунок 17 показывает практический ссылки положительное напряжение с выходом полностью переменной от + 0.2В до + 12В через RV1. Стабилитрон ZD1 генерирует стабильное напряжение 12 В, которое подается на неинвертирующий вход операционного усилителя через RV1. Здесь используется операционный усилитель CA3140, потому что его вход и выход могут отслеживать сигналы с точностью до 200 мВ от отрицательного напряжения шины питания.Вся схема питается от нерегулируемого несимметричного источника питания 18 В.

РИСУНОК 18. Переменный опорного отрицательного напряжения.


Рисунок 18 показывает опорное напряжение отрицательное, что дает выход полностью переменной от -0.5V к -12V через RV1. В этой конструкции используется операционный усилитель LF351, поскольку его вход и выход могут отслеживать сигналы с точностью до 0,5 В от положительного значения шины питания.Обратите внимание, что операционные усилители, используемые в этих двух схемах регуляторов, являются широкополосными устройствами, а R2 используется для повышения стабильности их схем.

ЦЕПИ РЕГУЛЯТОРА НАПРЯЖЕНИЯ

Базовые схемы на рис. 17, и 18, могут быть использованы в качестве силовых цепей с регулируемым напряжением (питанием), подключив их к выходам транзисторных цепей с повышенным током.

РИСУНОК 19. Простой источник питания с регулируемым переменным напряжением.


Рисунок 19 показывает, как можно модифицировать схему Рисунок 17 для работы в качестве источника переменного тока от 1 В до 12 В с допустимым выходным током (ограниченным номинальной мощностью Q1) около 100 мА. Обратите внимание, что переход база-эмиттер Q1 включен в контур отрицательной обратной связи, чтобы минимизировать эффекты смещения. Схема может быть сделана так, чтобы выдавать выходной сигнал, регулируемый вплоть до нуля вольт, путем подключения контакта 4 операционного усилителя к источнику питания с отрицательным напряжением не менее 2 В.

РИСУНОК 20. Стабилизированный блок питания от 3 до 15 В, от 0 до 100 мА.


На рисунке 20 показан альтернативный тип схемы источника питания, в которой выходное напряжение изменяется от 3 В до 15 В при токах до 100 мА.

В этом случае, фиксированный опорный 3V применяются к неинвертирующему входному терминалу 741 ОУ через ZD1 и сеть R2-С1-R3, и операционный усилитель плюс Q1 соединен как неинвертирующий усилитель с переменным усилением через RV1.

Когда ползунок RV1 установлен в верхнее положение, схема дает единичное усиление и выдает выходной сигнал 3 В; когда ползунок RV1 установлен в нижнее положение, схема дает усиление x5 и, таким образом, дает выход 15 В. Усиление полностью варьируется между этими двумя значениями. RV2 позволяет установить максимальное выходное напряжение точно на 15 В.

РИСУНОК 21. Стабилизированный блок питания от 3 до 30 В, от 0 до 1 А.


На рисунке 21 показано, как приведенную выше схему можно изменить, чтобы она работала как стабилизированный источник питания (PSU) от 3 до 30 В, от 0 до 1 А.Здесь, доступный выходной ток повышается на Дарлингтон подключенного Q1-Q2 пару транзисторов, коэффициент усиление цепи полностью изменяется от единицы до x10 через RV1, и стабильность опорного 3V входе ОУ усиливается Сеть предварительного регулятора ZD1.

РИСУНОК 22. Стабилизированный блок питания от 3 до 30 В с защитой от перегрузки.


На рисунке 22 показано, как можно дополнительно модифицировать приведенную выше схему для включения автоматической защиты от перегрузки.Здесь R6 определяет величину выходного тока, и когда она превышает 1 А, результирующее падение напряжения начинает смещать Q3, тем самым шунтируя ток основного возбуждения Q1 и автоматически ограничивая выходной ток схемы.

РИСУНОК 23. Простой блок питания от 0 до 30 В с центральным отводом.


Наконец, На рис. 23 показана схема простого блока питания с центральным отводом от 0 до 30 В, который может обеспечивать максимальные выходные токи около 50 мА.Блок питания имеет три выходных терминала и может обеспечивать от 0 до + 15 В между общим и + ve и от 0 до -15 В между общим и -ve терминалом или от 0 до 30 В между отрицательными и + ve терминалами. Схема работает следующим образом: ZD1 и R2-RV1 подают регулируемый потенциал от 0 до 5 В на вход IC1. IC1 и Q1 подключены как неинвертирующий усилитель x3 и, таким образом, генерируют полностью регулируемое напряжение от 0 до 15 В на клемме + ve блока питания.

Это напряжение также подается на вход схемы IC2-Q2, которая подключена как инвертирующий усилитель с единичным усилением и, таким образом, генерирует выходное напряжение идентичной величины, но противоположной полярности на клемме -ve блока питания.

Выходной ток каждой клеммы ограничен примерно 50 мА номинальными мощностями Q1 и Q2, но может быть легко увеличен путем замены этих компонентов силовыми транзисторами Дарлингтона (Super-Alpha) соответствующей полярности. NV

Милливольтметр переменного тока

— купить милливольтметр переменного тока с бесплатной доставкой на AliExpress

Отличные новости !!! Вы находитесь в нужном месте для милливольтметра переменного тока.К настоящему времени вы уже знаете, что что бы вы ни искали, вы обязательно найдете это на AliExpress. У нас буквально есть тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях. Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress.

Вы найдете официальные магазины торговых марок наряду с небольшими независимыми продавцами со скидками, каждый из которых предлагает быструю доставку и надежные, а также удобные и безопасные способы оплаты, независимо от того, сколько вы решите потратить.

AliExpress никогда не уступит по выбору, качеству и цене. Каждый день вы будете находить новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны. Но вам, возможно, придется действовать быстро, поскольку этот лучший милливольтметр переменного тока в кратчайшие сроки станет одним из самых востребованных бестселлеров. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что приобрели милливольтметр переменного тока на AliExpress.Благодаря самым низким ценам в Интернете, дешевым тарифам на доставку и возможности получения на месте вы можете еще больше сэкономить.

Если вы все еще не уверены в милливольтметре переменного тока и думаете о выборе аналогичного товара, AliExpress — отличное место для сравнения цен и продавцов. Мы поможем вам решить, стоит ли доплачивать за высококлассную версию или вы получаете столь же выгодную сделку, приобретая более дешевую вещь.И, если вы просто хотите побаловать себя и потратиться на самую дорогую версию, AliExpress всегда позаботится о том, чтобы вы могли получить лучшую цену за свои деньги, даже сообщая вам, когда вам будет лучше дождаться начала рекламной акции. и ожидаемая экономия.AliExpress гордится тем, что у вас всегда есть осознанный выбор при покупке в одном из сотен магазинов и продавцов на нашей платформе. Реальные покупатели оценивают качество обслуживания, цену и качество каждого магазина и продавца.Кроме того, вы можете узнать рейтинги магазина или отдельных продавцов, а также сравнить цены, доставку и скидки на один и тот же продукт, прочитав комментарии и отзывы, оставленные пользователями. Каждая покупка имеет звездный рейтинг и часто имеет комментарии, оставленные предыдущими клиентами, описывающими их опыт транзакций, поэтому вы можете покупать с уверенностью каждый раз. Короче говоря, вам не нужно верить нам на слово — просто слушайте миллионы наших довольных клиентов.

А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет.Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны — и вы сэкономите еще больше. Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress. Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, вы сможете приобрести милливольтметр переменного тока по самой выгодной цене.

У нас всегда есть новейшие технологии, новейшие тенденции и самые обсуждаемые лейблы.На AliExpress отличное качество, цена и сервис всегда в стандартной комплектации. Начните самый лучший шоппинг прямо здесь.

TVT-322 Дисплей с двойным указателем Прецизионный милливольтметр переменного тока Вольтметр Приборы для измерения напряжения Измерение частоты 5 Гц-1 МГц-ЕС Вилка

Характеристики : Двойная игла, только для измерения с отслеживанием.
Частота : 5 Гц — 1 МГц.
Напряжение переменного тока : 300 мкВ — 100 В, макс. (DC + AC300V).
Измерение дБ : -70 дБ — + 40 дБ. Вращающийся переключатель 3600, входное сопротивление 10 МОм. Внутреннее заземление. Наблюдение за внутренним выходом.
Технические характеристики : Диапазон измерения
Напряжение : 300µ
В-100 В с шагом 12 дБ : -70 дБ от
до + 40 дБм в дБм : от -80 до + 52 дБм (0 дБ = 1 В среднекв., 0 дБм = 0,755 В)
Режим измерения : отслеживаемый
Ошибка : в пределах 3% при 1 кГц, полная шкала
Частотная характеристика :
5 Гц ~ 1 МГц : ± 10% 10 Гц ~ 500 кГц :: ± 5% 20 Гц ~ 200 кГц :: ± 3 % 30 Гц ~ 100 кГц :: ± 2% Показание при 1 кГц в качестве эталона
Входное сопротивление :
10 МОм : ± 5%, 45 пФ
Максимальное входное напряжение : 500 В (пиковый ток постоянного + переменного тока) (в пределах от 3 до 100 В ) 300 В (DC + AC пик) (в пределах 300 мкВ
В-1 В) Стабильность : ± 5% полной шкалы при 10% изменении линейного напряжения
Напряжение выживания : Менее 200 мкВ в диапазоне 1 мВ и коротком замыкании схема ввода t
Перекрестные помехи : Независимый менее 80 дБ при подключении нагрузки 600 Ом
Согласованный : менее 50 дБ при подключении нагрузки 600 Ом
Усиление : 60 дБ
Выходное напряжение : 0.

Разное

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.