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 …
1 230 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 …
1 836 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 …
1 592 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 …
0 365 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 1711 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 …
1 941 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 2403 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 3543 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 2998 0
Высокоомный вольтметр со стрелочным индикатоАвтор Aluarius На чтение 5 мин. Просмотров 1.9k. Опубликовано
Ситуации, когда под рукой должен находиться вольтметр, встречаются достаточно часто. Для этого нет необходимости использовать заводской сложный прибор. Изготовить простенький вольтметр своими руками – не проблема, потому что состоит он из двух элементов: стрелочный измерительный блок и резистор. Правда, необходимо отметить, что пригодность вольтметра определяется его входным сопротивлением, которое состоит из сопротивлений его элементов.
То есть, получается так, что входное сопротивления на разных измеряемых участках разное, а относительная величина – показатель постоянный. К тому же, чем меньше отклоняется стрелка измерительного блока, тем больше относительная величина, а, значит, точнее будут измерения.
Прибор для измерения нескольких пределов
Кто не раз сталкивался с транзисторными конструкциями и схемами знает, что очень часто вольтметром приходится замерять цепи с напряжением от десятков долей одного вольта до сотен вольт. Простой приборчик, изготовленный своими руками, с одним резистором это не осилит, поэтому в схему придется подключить несколько элементов с разным сопротивлением. Чтобы вы поняли, о чем идет речь, предлагаем ознакомиться со схемой, расположенной снизу:
На ней показано, что в схеме установлено четыре резистора, каждый из которых отвечает за свой диапазон измерений:
- От 0 вольт до единицы.
- От 0 вольт до 10В.
- От 0 В до 100 вольт.
- От 0 до 1000 В.
Номинал каждого резистора поддается подсчету, который проводится на основе закона Ома. Здесь используется следующая формула:
R=(Uп/Iи)-Rп, где
- Rп – это сопротивление измерительного блока, возьмем, к примеру. 500 Ом;
- Uп – это максимальное напряжение измеряемого предела;
- Iи – это сила тока, при которой стрелка отклоняется до конца шкалы, в нашем случае – 0,0005 ампер.
Для несложного вольтметра из китайского амперметра можно выбрать следующие резисторы:
- для первого предела – 1,5 кОм;
- для второго – 19,5 кОм;
- для третьего – 199,5;
- для четвертого – 1999,5.
А вот относительная величина сопротивления этого прибора будет равна 2 кОм/В. Конечно, расчетные номиналы не совпадают со стандартными, поэтому резисторы придется подбирать близкими по значению. Далее проводится финишная подгонка, при которой производится градуировка самого прибора.
Как переделать вольтметр постоянного напряжения в переменное
Показанная на рисунке №1 схема – это вольтметр постоянного тока. Чтобы его сделать переменным или, как говорят специалисты, пульсирующим, необходимо в конструкцию установить выпрямитель, с помощью которого постоянное напряжение преобразуется в переменное. На рисунке №2 вольтметр переменного тока показан схематически.
Данная схема работает так:
- когда на левом зажиме находится положительная полуволна, то открывается диод D1, D2 в этом случае закрыт;
- напряжение проходит через амперметр к правому зажиму;
- когда положительная полуволна находится на правом конце, то D1 закрывается, и напряжение через амперметр не проходит.
В схему обязательно добавляется резистор Rд, сопротивление которого рассчитывается точно так же, как и остальные элементы. Правда, его расчетное значение делится на коэффициент, равный 2,5-3. Это в том случае, если в вольтметр устанавливается однополупериодный выпрямитель. Если используется двухполупериодный выпрямитель, то значение сопротивления делится на коэффициент: 1,25-1,5. Кстати, схема последнего изображена на рисунке №3.
Как правильно подключить вольтметр
Тот, кто не знает, но хочет проверить напряжение на каком-то участке электрической сети, должен задаться вопросом – как подключить вольтметр? Это на самом деле серьезный вопрос, в ответе которого лежит простое требование – подключение вольтметра необходимо проводить только параллельно нагрузке. Если будет произведено последовательное подключение, то сам прибор просто выйдет из строя, и вас может ударить током.
Все дело в том, что при таком соединении уменьшается сила тока, действующая на сам измерительный прибор. При этом сопротивлении его не меняется, то есть, остается большим. Кстати, никогда не путайте вольтметр с амперметром. Последний подключается к цепи последовательно, чтобы снизить показатель сопротивления до минимума.
И последний вопрос темы – как пользоваться вольтметром, изготовленным самостоятельно. Итак, в вашем приборе два щупа. Один подключается к нулевому контуру, второй к фазе. Так же можно проверить напряжение через розетку, предварительно определив, к какому гнезду запитан ноль, а к какому фаза. Или соединяете параллельно прибор к измеряемому участку. Стрелка измерительного блока покажет величину напряжения в сети. Вот так пользуются этим самодельным измерительным прибором.
Приветствую, Самоделкины!
Аналоговые измерительные приборы постепенно вытесняются цифровыми, но несмотря на это стрелочные головки все еще довольно широко распространены, причем используют их не только мастера самодельщики в своих самодельных конструкциях. Конечно такие приборы не славятся сверх высокой точностью, но тем не менее, в некоторых измерениях аналоговый прибор просто незаменим.
В данной статье мы подробно рассмотрим технологию изготовления стрелочного вольтметра для самых различных задач, буквально на любое напряжение. Такой вольтметр можно будет использовать в качестве измерителя напряжение в зарядных устройствах, регулируемых источниках питания и так далее. Автором данного проекта является «AKA KASYAN» (YouTube канал «AKA KASYAN).
Как измерять напряжение, думаю, все в курсе. Для начала нам естественно понадобится электромагнитная измерительная головка.
Такую головку можно изготовить своими руками, но процесс этот не такой уж и простой, поэтому более простым вариантом будет поиск уже готовой. Для данной самоделки подойдет буквально любой стрелочный индикатор любых размеров.
Так же желательно, чтобы индикатор имел линейную измерительную шкалу. В данном примере автор использовал головку высоковольтного вольтметра переменного напряжения, который благополучно был извлечен из стабилизатора.
В данном случае автор поставил задачу изготовить из высоковольтного вольтметра переменного напряжения низковольтный вольтметр постоянного напряжения со шкалой в 15-20 вольт. Как вы поняли данный образец рассчитан для работы в цепях переменного напряжения, а шкала 300В.
Первым делом необходимо вскрыть и разобрать электромагнитную измерительную головку.
Внутри мы можем увидеть выпрямительный диод и токоограничивающий резистор.
Напряжение с клемм вольтметра подается на обмотку измерительной головки именно через эту цепочку из диода и резистора. От них немного позднее мы избавимся, а сейчас аккуратно вынимаем шкалу, она крепится при помощи двухстороннего скотча.
После этого шкалу необходимо отсканировать.
Далее получившийся рисунок необходимо отредактировать. Для этой цели подойдет любой редактор, даже всем известный «Paint» без особого труда справится с этой задачей. Удаляем все дефекты, дорисовываем неполные линии, символы и надписи, ну и естественно меняем циферки на нужные.
В данном случае шкалу было решено сделать на 16В.
Затем берем линеечку и измеряем размеры родной шкалы.
После этого открываем Word, вставляем туда наш рисунок, указываем полученные размеры, ну и в конечно же распечатываем все это дело, лучше сразу несколько штук, мало ли что.
Теперь бумажку необходимо обрезать до нужных размеров.
После чего приклеиваем ее на место любым подручным клеем.
Так, с этим вроде разобрались, теперь аккуратно откусываем цепочку из резистора и диода, о которой говорилось в начале статьи.
Теперь необходимо припаять торчащие выводы друг к другу вот так:
Таким образом, напряжение, которое мы подадим на клеммы вольтметра, непосредственно пойдет на обмотку измерительной головки. Данная электромагнитная измерительная головка довольно чувствительная, и стрелка полностью отклоняется если на клеммы подать напряжение всего лишь в 0,5В.
Так дело не пойдет. Это никуда не годится, так как по нашей задумке стрелка прибора должна отклоняться до предела только в том случае, если на клеммы поддается напряжение 16В.
Для того, чтобы это исправить нам понадобится переменный, а лучше подстроечный многооборотный резистор с сопротивлением 20-50кОм.
После чего необходимо собрать вот такую простейшую схему, которая сейчас перед вами:
Для калибровки индикатора очень желательно наличие лабораторного блока питания, но за неимением такового вполне можно ограничиться любым адаптером питания вольт на 6. Далее параллельно источнику питания необходимо подключить мультиметр, он у нас будет в качестве эталона.
Теперь на вход подаем напряжение и медленно вращаем подстроечный резистор до тех пор, пока стрелка не покажет то напряжение, которое мы видим на мультиметре.
То есть, достаточно всего лишь откалибровать головку на конкретной отметке, а за счет того, что шкала линейная, другие значения напряжения наш измеритель будет также адекватно показывать.
После того, как калибровка завершена, подстроечный резистор необходимо выпаять.
Далее необходимо замерить полученное сопротивление, и на место выпаянного подстроечного резистора устанавливаем постоянный резистор с таким же сопротивлением.
Если под рукой нет нужного резистора, то можно соединить несколько резисторов последовательно для получения необходимого значения сопротивления.
Для данного проекта желательно использовать резисторы с погрешностью в 1 и меньше процент.
Подстроечник конечно можно оставить, но перед этим необходимо будет заклеить регулирующий винт, чтобы предотвратить его смещение.
Очень часто для постройки и измерительных головок, в самом начале через ограничительное сопротивление на головку падают эталонное напряжение и на пустой шкале делают метки, которые учитываются во время создания шкалы в редакторе. Такой подход более предпочтителен, так как это позволяет построить измерительные головки довольно высокой точности.
А на этом все. Благодарю за внимание. До новых встреч!
Видеоролик автора:
Источник (Source) Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.
Для измерения напряжений в различных цепях радиолюбительских конструкций Вы обычно пользуетесь авометром, работающим в режиме вольтметра. Но иногда забываете, что этот прибор потребляет ток, обладая сравнительно низким входным сопротивлением, и поэтому является нагрузкой для контролируемой цепи. Вот почему результаты измерений могут иногда значительно отличаться от истинных значений напряжений. Как быть?
Прежде всего нужно помнить, что авометр, например Ц-20, обладает входным сопротивлением около 6 кОм/В и пользоваться им можно лишь для контроля параметров низкоомных цепей, по которым протекает значительный, по сравнению с измерительной цепью, ток.
Для проверки же высокоомных цепей нужно повысить относительное входное сопротивление авометра хотя бы до сотен килоом на вольт. Поможет здесь:
Приставка-вольтметр постоянного тока
Схема такой приставки приведена на рис. В-1. В ней используется полевой транзистор с каналом n-типа КП303Д, позволивший в итоге повысить входное сопротивление вольтметра до 10 МОм. Транзистор включен по схеме с общим истоком (истоковый повторитель). Чтобы он работал на линейном участке характеристики, нужное напряжение смещения на затворе создается резистором R7, включенным в цепи истока. К истоку подключен индикатор РА1 — авометр Ц-20, работающий в режиме измерения постоянного тока на пределе 0,3 мА. Для компенсации начального напряжения на истоке второй вывод индикатора подключен к переменному резистору R9, позволяющему установить стрелку индикатора на нулевое деление шкалы перед началом измерений.
На входе приставки включен делитель напряжения, составленный из резисторов R1—R5. Измеряемое напряжение подается на гнезда XS1 и XS2 в указанной на схеме полярности. В зависимости от предполагаемого максимального значения измеряемого напряжения переключатель SA1 устанавливают в то или иное положение. При этом напряжение на подвижном контакте SA1.1 переключателя не должно превышать 1 В — это напряжение, соответствующее отклонению стрелки индикатора до конечного деления шкалы. Чтобы защитить транзистор от возможных перегрузок при случайной подаче чрезмерно большого напряжения, в цепь затвора включен ограничительный резистор R6. А чтобы исключить влияние различных наводок переменного напряжения на высокоомные входные цепи приставки, между затвором и общим проводом включен конденсатор С1.
Питается приставка от батареи 3336 или трех последовательно соединенных элементов 343, 373. Потребляемый ток не превышает 7 мА. Выключателем питания служит секция SA1.2 переключателя поддиапазонов измерения.
Постоянные резисторы могут быть МЛТ мощностью не менее 0,25 Вт. Каждый из резисторов R1—R5 делителя желательно составить из двух последовательно соединенных резисторов, сопротивление одного из них равно 80…85% сопротивления добавочного резистора. Резистор R1, например, можно составить из резисторов сопротивлением 2,7 МОм и 620 кОм. Это позволит в дальнейшем точнее подбирать соответствующие сопротивления резисторов делителя входного напряжения. Налаживание приставки значительно облегчится.
Переменный резистор R9 может быть СП-I или другой. Переключатель SA1 — галетный на пять положений и два направления (типа 5П2Н), конденсатор — бумажный (БМ, МБМ) или слюдяной (КСО). Полевой транзистор серии КП303 или другой, с указанным на схеме типом канала, начальным током стока (при напряжении 4,5 В) не менее 5 мА и крутизной характеристики не менее 2 мА/В. Эти требования объясняются использованием индикатора со сравнительно грубой шкалой — 0,3 мА. Если бы в авометре Ц-20 был поддиапазон измерений 0,1 мА (100 мкА), тогда можно было бы применить транзистор КП103Ж — КП103Л.
Для проверки полевого транзистора и измерения его параметров можно воспользоваться схемами, приведенными на рис. В-2. Сначала по схеме рис. B-2,a измеряют начальный ток стока. Затем, включив между затвором и истоком гальванический элемент напряжением 1,5 В, измеряют по схеме на рис. В-2,б крутизну характеристики. Для этого определяют уменьшение тока стока по сравнению с предыдущим измерением и подставляют полученное значение в формулу
S = DIст/Uзт
где S — крутизна характеристики транзистора, мА/В; DIст — разность токов стока, мА; Uзт — напряжение на затворе, В.
Отобранные детали приставки размещают в подходящем корпусе. Это может быть и самодельный корпус, изготовленный, например, из тонкого листового алюминия (рис. В-З).
Налаживание приставки сводится к подбору резистора R7. К зажимам ХТ1 и ХТ2 подключают авометр, работающий на пределе измерения постоянного тока 0,3 мА, а переключатель приставки устанавливают в положение «1,5 В». Переменным резистором R9 подводят стрелку индикатора авометра к нулевому делению шкалы. Затем подключают к гнездам приставки источник постоянного тока напряжением 1,5 В (например, элемент 332). Если стрелка индикатора отклонится дальше конечного деления шкалы, резистор R7 должен быть несколько меньшего сопротивления. Нужно подобрать такой резистор, чтобы стрелка индикатора отклонилась точно на конечную отметку шкалы. При каждой замене резистора следует временно отключать элемент от входных гнезд и устанавливать резистором R9 стрелку индикатора на нуль шкалы. Подбор резистора можно считать законченным, если при подключении элемента стрелка индикатора устанавливается точно на конечном делении, а при отключении возвращается на нуль.
После этого следует проверить показания индикатора на других поддиапазонах. Для поддиапазона «6 В» ко входу приставки можно подключить четыре последовательно соединенных элемента по 1,5 В. Если последовательно с такой батареей включить еще «Крону», удастся проверить показания прибора на поддиапазоне «15 В» и т. д.
Приставка может иметь другие поддиапазоны измерений. В этом случае придется пересчитать сопротивление резисторов делителя напряжения. Но суммарное их сопротивление в любом случае должно остаться прежним — около 10 МОм.
Расчет сопротивлений резисторов делителя ведут по следующим формулам:
где R1—R5 — сопротивления резисторов делителя, МОм; Rобщ — общее сопротивление делителя, равное 10 МОм; Uвх — входное напряжение, соответствующее полному отклонению стрелки индикатора, 1 В; Uизм — выбранный поддиапазон измерения.
Эти формулы позволяют рассчитать делитель при любом общем его сопротивлении, являющемся входным сопротивлением вольтметра, а также при любом получившемся входном напряжении, требующемся для полного отклонения стрелки индикатора данного авометра.
Приставка-вольтметр переменного тока
Предназначена для повышения входного сопротивления авометра Ц-20 при измерении переменного напряжения. Приставка несколько напоминает по схеме (рис. В-4) предыдущую, но в отличие от нее здесь нет конденсатора фильтра и вместо постоянного резистора в цепь истока транзистора включен подстроечный R7. С его движка переменное напряжение поступает через конденсатор С1 на выпрямитель на диодах VD1 и VD2, включенных по схеме удвоения напряжения. Выпрямленное напряжение подается далее через зажимы ХТ1, ХТ2 на индикатор РА1 (авометр Ц-20 в режиме измерения постоянного тока до 0,3 мА).
Резисторы R1—R5 входного делителя имеют такие же номиналы, что и в предыдущей приставке. Диапазон измеряемых напряжений ограничен до 60 В, но при желании его можно увеличить, введя добавочные резисторы.
Транзистор должен быть с такими же параметрами, что и для предыдущей приставки. Подстроечный резистор — СП-1 или другой. Конденсатор С1 — К50-6, но можно использовать К50-3 или другой на номинальное напряжение не ниже 6 В. Диоды — серий Д2, Д9 с любым буквенным индексом. Источник питания — батарея 3336 или элементы напряжением 1,5 В в последовательном соединении.
Приставку можно смонтировать в таком же корпусе, что взят и для предыдущей, но резистор R7 установить внутри корпуса.
При налаживании приставки переключатель SA1 следует установить в положение «1,5 В» и подать на вход (гнезда XS1, XS2) переменное напряжение 1,5 В (эффективное значение). Движок подстроечного резистора устанавливают в положение, при котором стрелка индикатора авометра отклонится до конечного деления шкалы.
Отсчет результатов измерения ведут по шкале переменных напряжений авометра.
Высокоомный вольтметр постоянного тока
Это самостоятельный измерительный прибор с большим входным сопротивлением (10 МОм). По схеме (рис. В-5) он напоминает вышеописанную приставку к авометру для измерения постоянных напряжений, поэтому подробно рассказывать о его работе не имеет смысла. Правда, номиналы резисторов здесь иные, стрелочный индикатор применен более чувствительный — 100 мкА, а полевой транзистор с р-каналом.
Кстати, транзистор может быть КП103К—КП103М с начальным током стока 2…4 мА и крутизной характеристики не менее 1,5 мА/В. Роль индикатора РА1 выполняет микроамперметр М24 с рамкой сопротивлением 850 Ом. Под этот индикатор выбраны соответствующие поддиапазоны измерений. Нижний поддиапазон зависит от крутизны характеристики тока стока транзистора и при ее значении 2…2,5 мА/В может быть 0…0,2 В. Остальные детали — такие же, что и в предыдущих устройствах.
Возможная конструкция вольтметра показана на рис. В-6. На лицевой панели находятся переключатель, стрелочный индикатор, выключатель питания, входные гнезда и переменный резистор установки стрелки индикатора на нулевую отметку шкалы. Внутри корпуса на металлическом уголке крепят подстроечный резистор R8. Постоянные резисторы можно смонтировать на общей плате из изоляционного материала или припаять непосредственно к деталям, с которыми они должны соединяться: резисторы R1—R7 смонтировать на контактах переключателя, a R9, R11 припаять к выводам переменного резистора R10. Батарею питания удобно укрепить металлическим хомутиком на нижней съемной крышке корпуса.
Приступая к налаживанию вольтметра, движок переменного резистора устанавливают в среднее положение, а после подачи на прибор питания подстроечным резистором ставят стрелку индикатора на нулевое деление шкалы. Затем на входные гнезда вольтметра подают известное постоянное напряжение, например, 4,5 В (от батареи 3336) или 9 В (от батареи «Крона»). Переключатель ‘SA1 переводят в соответствующее положение («5 В» или «10 В») и отмечают показания индикатора. Если стрелка показывает меньшее напряжение, чем подано на вход, необходимо переместить движок подстроечного резистора вверх по схеме, отключить источник входного напряжения, переменным резистором установить стрелку индикатора в нулевое положение и вновь подать входное напряжение. Если теперь, наоборот, стрелка показывает большее напряжение, движок подстроечного резистора перемещают вниз по схеме. Эту операцию надо повторить несколько раз, снимая входное напряжение и возвращая стрелку индикатора на нулевую отметку»
Может случиться, что движок переменного резистора окажется в одном из крайних положений и стрелку индикатора не удастся возвратить на нуль. Тогда нужно подобрать тот из резисторов (R9 или R11), возле которого находится движок. Еще лучше на время налаживания резисторы R9—R11 заменить одним переменным резистором сопротивлением 2,2 кОм, а после настройки измерить сопротивления верхнего и нижнего плеч его и припаять к выводам резистора R10 постоянные резисторы соответствующих сопротивлений.
После такой регулировки и при точно подобранных резисторах делителя точность показаний вольтметра на других поддиапазонах будет обеспечена.
Высокоомный вольтметр переменного тока с линейной шкалой
Шкалы переменных напряжений большинства промышленных и любительских измерительных приборов нелинейные. Это, конечно, неудобно, поскольку градуировку приходится наносить на шкалу индикатора или составлять таблицу и пользоваться ею при измерениях. Вот почему большее предпочтение отдается приборам, у которых шкала переменных напряжений линейная. Схема одного из таких вольтметров приведена на рис. В-7. Им можно измерять переменные напряжения от сотых долей вольта до 50 В в диапазоне частот 20 Гц…200 кГц. Входное сопротивление вольтметра высокое — около 10 МОм.
Измеряемое переменное напряжение поступает через разделительный конденсатор С1 на делитель, составленный из резисторов R1—R6. В зависимости от значения измеряемого напряжения часть его с соответствующей группы резисторов делителя поступает через контакты
переключателя SA1 и резистор R7 на затвор полевого транзистора VT1, включенного по схеме истокового повторителя. В цепь истока включен подстроечный резистор R8, с движка которого переменное напряжение поступает на вход усилителя, выполненного на биполярном транзисторе VT2. Усиленное им напряжение с нагрузочного резистора R11 подается через конденсатор С 4 на двухполупериодный выпрямитель на диодах VD3, VD4 и конденсаторах С5, С6. Нагрузкой выпрямителя является стрелочный индикатор РА1.
Чтобы шкала вольтметра стала линейной, в усилитель введена глубокая отрицательная обратная связь, напряжение которой снимается с коллектора транзистора VT2 и подается на его базу через резистор R10, конденсатор С3 и диоды VD1, VD2. Благодаря диодам эта связь получается нелинейной, что в конечном счете позволяет добиться линейной зависимости тока через индикатор от напряжения на входе усилителя.
Вольтметр питается от батареи GB1 напряжением 4,5 В и потребляет ток около 3 мА.
Требования, предъявляемые к транзистору VT1, такие же, что и для предыдущего вольтметра. Транзистор VT2 может быть серий МП39—МП42 со статическим коэффициентом передачи тока не менее 50. Подстроечный резистор R8 — СП-11 или другой, постоянные резисторы — МЛТ-0,25. Конденсатор С1 — БМ, МБМ, остальные конденсаторы— К50-6, К53-1. Стрелочный индикатор — типа М24 с током полного отклонения стрелки 100 мкА и сопротивлением рамки 850 Ом.
Особо следует сказать о подборе диодов. Они могут быть любые из серий Д9, Д311. Но все диоды нужно подобрать по прямому сопротивлению в трех точках вольтамперной характеристики. Для этого можно воспользоваться любым авометром, скажем Ц-20, работающим в режиме омметра. Надо измерить сопротивление отбираемых диодов в прямом направлении на различных поддиапазонах омметра (х1, х10, х100) и взять для прибора те из них, у которых параметры одинаковы или отличаются незначительно. Подобные измерения эквивалентны снятию вольтамперной характеристики диодов в тех точках потому, что на различных поддиапазонах омметра через диод протекают различные токи, так как входное сопротивление омметра и сопротивление диода образуют делитель напряжения источника питания авометра. Диоды VD3 и VD4, кроме того, следует подобрать по возможно большему обратному сопротивлению.
Внешне этот вольтметр может выглядеть так же, как и предыдущая конструкция, только на передней панели будет отсутствовать переменный резистор.
Налаживание вольтметра начинают с установки режима работы усилительного каскада на транзисторе VT2. Между выводом его коллектора и точкой соединения элементов R11, R10, С4 включают миллиамперметр со шкалой на 2…3 мА и подбором резистора R9 устанавливают в этой цепи ток 1 мА.
Затем на вход вольтметра (гнезда XS1 и XS2) подают калиброванное напряжение, соответствующее предельному значению одного из поддиапазонов измерения (0,5; 1; 5 В), устанавливают переключатель на данный поддиапазон измерения и подстроенным резистором R8 добиваются отклонения стрелки индикатора на конечную отметку шкалы. После этого подключают параллельно гнездам образцовый вольтметр и, плавно изменяя входное напряжение, проверяют линейность шкалы вольтметра. Если шкала нелинейная, подбирают резистор R10. После каждой замены этого резистора вначале подстроечным резистором устанавливают стрелку индикатора на конечное деление шкалы при предельном входном напряжении данного поддиапазона, а затем проверяют линейность шкалы. На время настройки резистор R10 можно заменить переменным, сопротивлением 680 Ом, измерить получившееся сопротивление и впаять в прибор резистор такого же или возможно близкого номинала.
Придумать все самому не получается – пока знаний программирования микропроцессоров не достаточно (только учусь), а отставать не хочется. Серфинг Интернета дал несколько разных вариантов как по сложности схемотехники и выполняемых функций, так и самих процессоров. Анализ ситуации на местных радиорынках и трезвый подход (покупать то что по карману; делать то, что реально сможешь, а процесс изготовления да время настройки не затянется на неограниченное время) остановил мой выбор на схеме вольтметра описанного на www.CoolCircuit.com.
Итак, нижеприведенная принципиальная схема уже исправлена . Прошивка осталась родная (main.HEX – приобщаю).
Те, кто процессоры «держит в руках часто» дальше могут не читать, а остальным, особенно кто в первый раз, расскажу, как все сделать хоть и не оптимально (да простят мне профессионалы стиль изложения), но в итоге правильно.
Итак, для справки: семейство процессоров РІC на 14 ножек имеют разную распиновку поэтому нужно проверить подходит ли имеющийся у Вас программатор с панельками под этот чип. Обратите внимание именно на 8-пиновую панельку, как правило, именно она и подходит, а крайние справа выводы просто висят. Я пользовался обычным программатором «PonyProg» .
Следует учесть при пограммировании РІС важно не затереть калибровочную константу внутреннего генератора чипа ибо внешний кварц здесь не используется. Она записана в последней ячейке (адресе) памяти процессора. Если использовать IcProg, выбрав тип МК, то в окне – «Адрес программного кода» в последней строке обозначенной адресом – 03F8 крайние справа четыре символа и есть указанная индивидуальная константа. (Если микросхема новая и ни разу не программированная то после кучи символов 3FFF – последним будет что то типа 3454 – это самое то).
Чтобы расчет показаний вольтметра соответствовал истине, все сделать правильно и понять процесс происходящего предлагаю хоть не оптимальный но надеюсь понятный алгоритм:
Перед программированием МК, необходимо в IcProg сначала дать команду «Читать все» и посмотреть на вышеуказанную ячейку памяти – там будет значится индивидуальная константа этого чипа. Ее надо переписать на бумажку (в памяти не держать!- забудешь).
– загрузить программный файл прошивки МК – с расширением *.hex (в даном случае -“main.hex”) и проверить какая константа записана в той же ячейке в данном программном продукте. Если она отличается – поставить курсор и ввести туда данные, ранее записанные на бумажке.
– нажимаем команду программировать – после появившегося вопроса типа: «использовать ли данные осцилятора из файла» – соглашаетесь. Ибо Вы уже проверили, что там то что надо.
Еще раз прошу прощения у тех, кто программирует много и так не делает, но я пытаюсь донести до начинающих информацию о достаточно важном программном элементе данного микропроцессора и не потерять его из-за разных иногда совсем непонятных, а то и необъяснимых потом ситуаций. Особенно если дрожащими от волнения руками воткнул чип в только что сооруженный и впервые соединенный с компом программатор и, волнуясь, нажимаешь кнопку программировать, а оное чудо техники начинает еще и непонятные вопросы задавать – вот тут то все неприятности и начинаются.
Итак, если все этапы пройдены верно, – микросхема МК готова к использованию. Дальше дело техники.
От себя хочу добавить, что транзисторы здесь не критичные – подходят любые р-n-р структуры, в т.ч. советские, в пластмассовом корпусе. Я использовал выпаянные из импортной бытовой техники после проверки на соответствие структуры проводимости. В этом случае присущ еще один нюанс – расположение вывода базы транзистора может быть по середине корпуса или с краю. Для работы схемы это безразлично, нужно только соответственно формировать выводы при пайке. Постоянные резисторы для делителя напряжения – именно указанного номинала. Если найти импортный подстроечный резистор на 50 кОм не удастся, то советского производства желательно взять чуточку больше – 68 кОм, а 47 кОм брать не рекомендую ибо в случае одновременного совпадения пониженных номиналов – потеряется расчетное соотношение сопротивлений делителя напряжения, которое может быть трудно исправить подстоечником.
Как я уже писал у моего блока питания два плеча – поэтому сделал сразу два вольтметра на одной плате, а индикаторы вывел на отдельную плату для экономии места на лицевой панели. Развел под обычные элементы. Файлы с разводкой плат, исходник и hex прилагаются в архиве. У Вас – SMD, то переделать ее не трудно, если надо обращайтесь.
Для тех, кто захочет повторить этот вольтметр и имеет, как у меня, двухполярный блок питания с общей средней точкой – напоминаю о необходимости питания обоих вольтметров от двух отдельных (гальванически разделенных) источников. Скажем – отдельных обмоток сылового трансформатора или, как вариант – импульсный преобразователь, но обязательно с двумя обмотками по 7 Вольт (нестабилизированных). Для тех, кто будет делать «импульсник»: ток потребления вольтметра от 70 до 100 мА в зависимости от размера и цвета индикатора. Иначе никак ибо на порт МК нельзя подавать отрицательное напряжение.
Если кому понадобится и схема преобразователя, спрашивайте на форуме, я сейчас над этим вопросом работаю.
Архив с нужными даными и печатками в SLayout-5rus:
▼ ⚖ 33,04 Kb ⋅ ⇣ 745
Эта конструкция описывает простой вольтметр, с индикатороми на двенадцати светодиодах. Данное измерительное устройство позволяет отображать измеряемое напряжение в диапазоне значений от 0 до 12 вольт с шагом в 1 вольт, причем погрешность в измерении очень низкая.
На трех операционных усилителях LM324 собраны компараторы напряжения. Их инверсные входы подсоединены к резисторному делителю напряжения, собранного на резисторах R1 и R2, через который на схему идет контролируемое напряжение.
На неинвертирующие входы операционных усилителей поступает опорное напряжение с делителя, выполненного на сопротивлениях R3 – R15. Если на входе вольтметра отсутствует напряжение, то на выходах ОУ будет высокий уровень сигнала и на выходах логических элементов будет логический ноль, поэтому светодиоды не светятся.
При поступление на вход светодиодного индикатора измеряемого напряжения, на определенных выходах компараторов ОУ установится низкий логический уровень, соответственно на светодиоды поступит высокий логический уровень, в результате чего загорится соответствующий светодиод. Для предотвращения подачи уровня напряжения на входе устройства имеется защитный стабилитрон на 12 вольт.
Этот вариант рассмотренной выше схемы отлично подойдет любому автовладельцу и даст ему наглядную информацию о состоянии заряда аккумуляторной батареи. В данном случае задействованы четыре встроенных компаратора микросборки LM324. Инвертирующими входами формируются опорные напряжения 5,6V, 5,2V, 4,8V, 4,4V соответственно. Напряжение аккумулятора напрямую поступает на инвертирующий вход через делитель на сопротивлениях R1 и R7.
Светодиоды выступают в роли мигающих индикаторов. Для настройки, вольтметр, подсоединяют к АКБ, затем регулируют переменный резистор R6 так, чтобы нужные напряжения присутствовали на инвертирующих выводах. Зафиксируйте индикаторные светодиоды на передней панели авто и нанесите рядом с ними напряжение аккумулятора, при котором загораются тот, или иной индикатор.
Итак, хочу сегодня рассмотреть очередной проект с применением микроконтроллеров, но еще и очень полезный в ежедневных трудовых буднях радиолюбителя. Это цифровое устройство на современном микроконтроллере. Конструкция его была взята из журнала радио за 2010 год и может быть с легкостью перестроена под амперметр в случае необходимости.
Это простая конструкция автомобильного вольтметра используется для контроля напряжения бортовой сети автомобиля и расчитана на диапазон от 10,5В до 15 вольт. В роли индикатора применены десять светодиодов.
Сердцем схемы является ИМС LM3914. Она способна
| 1 | LM901 цифровой вольтметр | 219 | 10988 | 14.01.2006 |
| 2 | M1530 инструкция | 313 | 3259 | 31.01.2008 |
| 3 | M2020 инструкция | 32 | 3177 | 31.01.2008 |
| 4 | В1-9 – калибратор напряжений переменного тока образцовый | 3479 | 2737 | 13.09.2010 |
| 5 | В2-38 | 6051 | 2716 | 18.12.2010 |
| 6 | В3-36 (модификация 1986 г.) | 850 | 3593 | 09.12.2010 |
| 7 | В3-36 техпаспорт | 570 | 6285 | 05.10.2004 |
| 8 | В3-38 | 285 | 11158 | 19.06.2006 |
| 9 | В3-38Б милливольтметр | 445 | 7406 | 03.12.2006 |
| 10 | В3-38В инструкция | 986 | 4759 | 22.09.2008 |
| 11 | В3-39 милливольтметр | 431 | 6181 | 17.05.2007 |
| 12 | В3-41 | 500 | 4836 | 05.06.2006 |
| 13 | В3-43 милливольтметр | 496 | 6405 | 03.12.2006 |
| 14 | В3-44 | 253 | 5017 | 05.06.2006 |
| 15 | В3-48 милливольтметр среднеквадратических значений | 846 | 6322 | 03.12.2006 |
| 16 | В3-48А | 1272 | 6324 | 24.12.2005 |
| 17 | В3-52/1 цифровой милливольтметр | 833 | 6548 | 17.05.2007 |
| 18 | В3-7 инструкция | 319 | 3501 | 31.01.2008 |
| 19 | В7-13 | 432 | 7799 | 12.06.2006 |
| 20 | В7-16А | 2167 | 4078 | 13.10.2010 |
| 21 | В7-16А | 297 | 8296 | 10.09.2002 |
| 22 | В7-16А (PDF-вариант) | 743 | 8347 | 22.11.2002 |
| 23 | В7-16А документация | 1474 | 7980 | 28.01.2010 |
| 24 | В7-17 | 417 | 6826 | 12.01.2006 |
| 25 | В7-26 | 67 | 7264 | 10.01.2005 |
| 26 | В7-35 | 5371 | 3301 | 13.09.2010 |
| 27 | В7-36 инструкция | 890 | 10637 | 28.08.2005 |
| 28 | В7-38 | 1124 | 6122 | 05.05.2006 |
| 29 | В7-38 | 275 | 6246 | 16.10.2002 |
| 30 | В7-40 | 1038 | 5232 | 16.09.2002 |
| 31 | В7-41 принципиальная схема | 879 | 4745 | 29.06.2004 |
| 32 | В7-46 | 3161 | 2228 | 13.10.2010 |
| 33 | Векторный вольтметр HP 8405A | 21688 | 518 | 26.05.2016 |
| 34 | ВК7-10А инструкция | 168 | 1912 | 31.01.2008 |
| 35 | ВК7-9 | 768 | 6592 | 13.12.2005 |
| 36 | ВЛИ-3 (В4-2) | 208 | 2166 | 05.05.2006 |
| 37 | Вольтметр В3-62 | 458 | 1007 | 17.02.2011 |
| 38 | Вольтметр постоянного и переменного тока G-1212.010(.500) RFT | 5960 | 578 | 17.09.2016 |
| 39 | Вольтметр универсальный В7-21 | 1503 | 3303 | 28.12.2004 |
| 40 | Вольтметр универсальный В7-22A | 280 | 3407 | 28.12.2004 |
| 41 | Вольтметр универсальный В7-26 | 246 | 5261 | 28.12.2004 |
| 42 | Вольтметр универсальный В7-27 | 2517 | 6023 | 04.01.2005 |
| 43 | Вольтметр универсальный В7-35 | 1259 | 3628 | 28.12.2004 |
| 44 | Вольтметр универсальный В7-40 | 1466 | 3521 | 28.12.2004 |
| 45 | Вольтметр-калибратор В1-18/1 | 10835 | 1198 | 18.01.2011 |
| 46 | Вольтметр-калибратор В1-18/1 | 10913 | 1329 | 18.01.2011 |
| 47 | Вольтомметр ВК7-7 | 1262 | 15.12.2015 | |
| 48 | ВУ-15. Описание и инструкция | 1023 | 12980 | 27.01.2006 |
| 49 | Д5014 инструкция | 317 | 4983 | 31.01.2008 |
| 50 | Киловольтметр С196 | 140 | 2867 | 22.08.2006 |
| 51 | Ламповый вольт-омметр Hewlett Packard 410B | 6676 | 680 | 22.09.2016 |
| 52 | Ламповый вольтметр с ВЧ головкой | 519 | 2272 | 08.06.2013 |
| 53 | М1106 Вольтметр | 34 | 1856 | 16.06.2006 |
| 54 | Микровольтметр В3-40 | 590 | 3432 | 24.09.2007 |
| 55 | Микровольтметр В3-57 | 2090 | 5042 | 17.10.2005 |
| 56 | Милливольтамперметр Ф5263 и милливольтметр Ф5303 | 1024 | 3166 | 01.05.2006 |
| 57 | Милливольтметр В3-33 | 793 | 3981 | 28.12.2004 |
| 58 | Милливольтметр В3-41 | 340 | 1495 | 26.03.2010 |
| 59 | Милливольтметр В3-56 | 995 | 3755 | 22.08.2006 |
| 60 | Милливольтметр В3-62 (полный комплект схем) | 776 | 1064 | 04.04.2011 |
| 61 | Милливольтметр высокочастотный В3-62 | 2821 | 1129 | 29.09.2014 |
| 62 | Милливольтметр Ш4541/1 | 8343 | 1957 | 16.05.2013 |
| 63 | Н392 инструкция | 1534 | 1303 | 31.01.2008 |
| 64 | Прибор для поверки вольтметров В1-12 | 1939 | 1465 | 01.09.2010 |
| 65 | РВ7-32 | 1509 | 2071 | 12.06.2006 |
| 66 | С-96 | 76 | 2112 | 22.06.2006 |
| 67 | Селективный микровольтметр и измеритель напряжения помех RFT SMV 8.5 | 27484 | 817 | 05.10.2016 |
| 68 | схема на катодный вольтметр ВК7-3 | 168 | 1077 | 04.11.2016 |
| 69 | УПУ-1М универсальная пробойная установка | 170 | 4982 | 17.05.2007 |
| 70 | Ф204 инструкция | 627 | 1911 | 31.01.2008 |
| 71 | Ц315 инструкция | 94 | 1661 | 31.01.2008 |
| 72 | Э513 инструкция | 400 | 2225 | 31.01.2008 |
Рассмотрены не сложные схемы цифровых вольтметра и амперметра, построенных без использования микроконтроллеров на микросхемах СА3162, КР514ИД2. Обычно, у хорошего лабораторного блока питания есть встроенные приборы, – вольтметр и амперметр. Вольтметр позволяет точно установить выходное напряжение, а амперметр покажет ток через нагрузку.
В старых лабораторных блоках питания были стрелочные индикаторы, но сейчас должны быть цифровые. Сейчас радиолюбители чаще всего делают такие приборы на основе микроконтроллера или микросхем АЦП вроде КР572ПВ2, КР572ПВ5.
Микросхема СА3162Е
Но существуют и другие микросхемы аналогичного действия. Например, есть микросхема СА3162Е, которая предназначена для создания измерителя аналоговой величины с отображением результата на трехразрядном цифровом индикаторе.
Микросхема СА3162Е представляет собой АЦП с максимальным входным напряжением 999 mV (при этом показания «999») и логической схемой, которая выдает сведения о результате измерения в виде трех поочередно меняющихся двоично-десятичных четырехразрядных кодов на параллельном выходе и трех выходах для опроса разрядов схемы динамической индикации.
Чтобы получить законченный прибор нужно добавить дешифратор для работы на семисегментный индикатор и сборку из трех семисегментных индикаторов, включенных в матрицу для динамической индикации, а так же, трех управляющих ключей.
Тип индикаторов может быть любым, -светодиодные, люминесцентные, газоразрядные, жидкокристаллические, все зависит от схемы выходного узла на дешифраторе и ключах. Здесь используется светодиодная индикация на табло из трех семисегментных индикаторов с общими анодами.
Индикаторые включены по схеме динамической матрицы, то есть, все их сегментные (катодные) выводы включены параллельно. А для опроса, то есть, последовательного переключения, используются общие анодные выводы.
Принципиальная схема вольтметра
Теперь ближе к схеме. На рисунке 1 показана схема вольтметра, измеряющего напряжение от 0 до 100V (0…99,9V). Измеряемое напряжение поступает на выводы 11-10 (вход) микросхемы D1 через делитель на резисторах R1-R3.
Конденсатор C3 исключает влияние помех на результат измерения. Резистором R4 устанавливают показания прибора на ноль, при отсутствии входного напряжения А резистором R5 выставляют предел измерения так чтобы результат измерения соответствовал реальному, то есть, можно сказать, им калибруют прибор.
Рис. 1. Принципиальная схема цифрового вольтметра до 100В на микросхемах СА3162, КР514ИД2.
Теперь о выходах микросхемы. Логическая часть СА3162Е построена по логике ТТЛ, а выходы еще и с открытыми коллекторами. На выходах «1-2-4-8» формируется двоичнодесятичный код, который периодически сменяется, обеспечивая последовательную передачу данных о трех разрядах результата измерения.
Если используется дешифратор ТТЛ, как, например, КР514ИД2, то его входы непосредственно подключаются к данным входам D1. Если же будет применен дешифратор логики КМОП или МОП, то его входы будет необходимо подтянуть к плюсу при помощи резисторов. Это нужно будет сделать, например, если вместо КР514ИД2 будет использован дешифратор К176ИД2 или CD4056.
Выходы дешифратора D2 через токоограничивающие резисторы R7-R13 подключены к сегментным выводам светодиодных индикаторов Н1-НЗ. Одноименные сегментные выводы всех трех индикаторов соединены вместе. Для опроса индикаторов используются транзисторные ключи VT1-VT3, на базы которых подаются команды с выходов Н1-НЗ микросхемы D1.
Эти выводы тоже сделаны по схеме с открытым коллектором. Активный ноль, поэтому используются транзисторы структуры р-п-р.
Принципиальная схема амперметра
Схема амперметра показана на рисунке 2. Схема практически такая же, за исключением входа. Здесь вместо делителя стоит шунт на пятиваттном резисторе R2 сопротивлением 0,1 От. При таком шунте прибор измеряет ток до 10А (0…9.99А). Установка на ноль и калибровка, как и в первой схеме, осуществляется резисторами R4 и R5.
Рис. 2. Принципиальная схема цифрового амперметра до 10А и более на микросхемах СА3162, КР514ИД2.
Выбрав другие делители и шунты можно задать другие пределы измерения, например, 0…9.99V, 0…999mA, 0…999V, 0…99.9А, это зависит от выходных параметров того лабораторного блока питания, в который будут установлены эти индикаторы. Так же, на основе данных схем можно сделать и самостоятельный измерительный прибор для измерения напряжения и тока (настольный мультиметр).
При этом нужно учесть, что даже используя жидкокристаллические индикаторы прибор будет потреблять существенный ток, так как логическая часть СА3162Е построена по ТТЛ-логике. Поэтому, хороший прибор с автономным питанием вряд ли получится. А вот автомобильный вольтметр (рис.4) выйдет неплохой.
Питаются приборы постоянным стабилизированным напряжением 5V. В источнике питания, в который будут они установлены, необходимо предусмотреть наличие такого напряжения при токе не ниже 150mA.
Подключение прибора
На рисунке 3 показана схема подключения измерителей в лабораторном источнике.
Рис. 3. Схема подключения измерителей в лабораторном источнике.
Рис.4. Самодельный автомобильный вольтметр на микросхемах.
Детали
Пожалуй, самое труднодоставаемое – это микросхемы СА3162Е. Из аналогов мне известна только NTE2054. Возможно есть и другие аналоги, о которых мне не известно.
С остальным значительно
ВольтметрЧто такое вольтметр?
Вольтметр – это прибор, используемый для измерения напряжения или разности электрических потенциалов между двумя точками в основных электрических цепях. Аналоговые вольтметры перемещают указатель по шкале пропорционально напряжению цепи. Вольтметры могут иметь точность в несколько процентов от полной шкалы и используются с напряжениями от доли вольт до нескольких тысяч вольт.
Два общих измерения напряжения: постоянный ток (переменный ток) и переменный ток (переменный ток). Хотя измерения напряжения являются самыми простыми из различных типов аналоговых измерений, они представляют уникальные проблемы из-за соображений шума. Аналоговые вольтметры перемещают указатель по шкале пропорционально напряжению цепи; цифровые вольтметры дают цифровое отображение напряжения с помощью преобразователя. Различные типы вольтметров
1. Аналоговые вольтметры
2.VTVM и FET VM
3. Цифровые вольтметры
1. Аналоговые вольтметры
Аналоговый вольтметр включает отклоняющий тип индицирующих вольтметров. Это как подвижное железо, подвижная катушка, электростатические типы вольтметров. Приборы с подвижной катушкой бывают двух типов, а именно: измерители с постоянными магнитами и динамометры
Приборы с подвижной катушкой с полем с постоянными магнитами реагируют только на постоянный ток. Движущаяся катушка инструментов состоит из постоянного магнита для создания магнитного поля и катушки, которая намотана на кусок мягкого железа и вращается вокруг собственной вертикальной оси.Когда ток начинает течь через эту катушку, отклоняющий крутящий момент создается в соответствии с уравнением силы Лоренца. Этот крутящий момент прямо пропорционален напряжению на этой конкретной цепи.
Вольтметр постоянного тока создается путем подключения резистора последовательно с этим прибором, а также с очень высоким резистором параллельно цепи, в которой мы хотим измерить напряжение. Тип счетчика динамометра. Прибор с подвижной катушкой состоит из двух катушек, одна из которых неподвижна, а другая вращается. Взаимодействие двух полей, создаваемых парой неподвижной катушки и подвижной катушки, создает отклоняющий момент.Они используются в цепях измерения постоянного тока, только это делает этот инструмент менее эффективным.
Вольтметр с подвижной катушкойПреимущества измерительных приборов с подвижной катушкой
- Равномерная шкала
- Легко расширяется для многодиапазонных измерений.
- Низкое энергопотребление
- Токи паразитной нагрузки очень малы по сравнению с инструментами с подвижным железом.
Вольтметр с подвижным железомВ то время как приборы с подвижным железом используются в цепях переменного тока.Электромагнитные инструменты подразделяются на простые движущиеся утюги, динамометры и индукционные приборы. Снова движущееся железо классифицируется как инструменты притяжения и отталкивания. Это также состоит из мягкого железа, которое состоит из подвижных и неподвижных катушек. Взаимодействие потоков, создаваемых этими двумя элементами, создает отклоняющий момент. Ассортимент этих инструментов расширяется за счет последовательного включения резисторов с катушкой. Некоторыми недостатками являются неравномерная шкала, влияние тока рассеянного поля на прибор и т. Д.
Преимущества инструментов с подвижным железом
- Они используются для измерений как переменного, так и постоянного тока.
- Низкая стоимость по сравнению с инструментами с подвижным железом.
- Отношение крутящего момента к весу высокое
Электростатический вольтметрЭлектростатические вольтметры , работающие по электростатическому принципу, используют взаимное отталкивание между двумя заряженными пластинами для отклонения указателя, прикрепленного к пружине. Эти типы инструментов используются для измерений переменного тока высокого напряжения, а также постоянного тока.Они представляют собой конденсатор электростатического типа, подключенный к цепи, подлежащей измерению. Электростатические вольтметры можно разделить на три типа в зависимости от механической конфигурации. Это отталкивание, притяжение и симметрия. Отклоняющая система состоит из дефлектора, который подвешен на торсионной нити или может поворачиваться подшипниками. Размещает элементы в этом типе прибора с помощью некоторых специальных элементов, таких как емкостные элементы, в том числе параллельные пластины, концентрические цилиндры, навесные пластины и т. Д. Крутящий момент демпфирования движения обеспечивается воздушными или жидкостными демпфирующими лопастями или вихретоковым демпфированием.
Преимущества электростатических приборов
- Они потребляют только токи постоянного тока, которые являются током утечки и током, необходимым для зарядки емкостных элементов
- Высокая чувствительность
- Способность измерять наименьшее напряжение заряда
- Высокий диапазон измерения напряжения почти 200 кВ
2. VTVM и FET-VM
Вольтметрический вольтметр (VTVM)Эти типы приборов выполняют измерения напряжения постоянного тока, напряжения переменного тока и сопротивления.В этом типе устройства измерения напряжения используется электронный усилитель между входом и счетчиком. Благодаря такому устройству ток, снимаемый с тестируемой цепи, уменьшается. Диапазон сопротивлений, используемых на входной стороне, находится в диапазоне 1–20 мегаом. По изменению этих сопротивлений мы можем выбрать диапазон измерения. Если этот инструмент использует вакуумную трубку в усилителе, он называется вольтметром вакуумной трубки. Они используются в измерениях переменного тока высокой мощности. В качестве изобретения твердотельных устройств, используемых в усилителях, эти типы вольтметров называются FET-VM.
Преимущества
- Они имеют высокий входной импеданс, поэтому погрешность нагрузки меньше
- Нелинейность практически исключена
- Способность указывать медленно меняющиеся напряжения.
3. Цифровые вольтметры
Цифровые вольтметрыТочность вольтметра зависит от многих факторов, включая изменения температуры и напряжения питания. DVM отображают измеренное напряжение с помощью ЖК-дисплея или светодиодов для отображения результата в формате с плавающей запятой.Очевидно, что если измерения напряжения выполняются и результаты отображаются в цифровом виде на светодиодных или ЖК-дисплеях, прибор должен содержать аналого-цифровой преобразователь. Используя запрограммированный микроконтроллер, АЦП и ЖК-дисплей, следующая схема готова обеспечить точное цифровое отображение аналоговых значений от 0 до 15 В постоянного тока. Они используются из-за таких свойств, как точность, долговечность и дополнительные характеристики. Это полностью исключает ошибки параллакса. Он преобразует тестируемый сигнал и затем усиливает его.
Преимущества цифровых вольтметров
- Уменьшает ошибки параллакса
- Автоматический диапазон
- Автоматическая полярность
- Прибор высокого разрешения включает в себя высокую точность.
Схема электронного цифрового вольтметра
Схема электронного цифрового вольтметраВ конструкции цифрового вольтметра используется микроконтроллер, который считается высокоэффективным в работе с носителем данных с точки зрения скорости, безошибочности и точности.Вместо того, чтобы использовать абсолютные аналоговые способы определения напряжения, цифровой вольтметр обеспечивает гораздо более точные и точные значения напряжений в данной цепи в диапазоне вольтметра.
Посмотрите следующее видео, чтобы понять функциональность цифрового вольтметра:
Вы можете получить хорошие знания об электронных схемах и различные идеи о проектах электроники, регулярно посещая этот блог. Вы можете подписаться на этот блог для регулярных обновлений.
Фото Кредиты:
.Схема простого цифрового вольтметрас использованием ICL7107
В этом проекте мы собираемся создать цифровой вольтметр без использования какого-либо микроконтроллера. Здесь мы используем очень популярную ИС для измерения напряжения, а именно ICL7107 / CS7107 . Используя ICL7107, мы можем построить точный и очень недорогой вольтметр. ICL7107 – это 3,5-разрядный аналого-цифровой преобразователь (АЦП), который потребляет очень мало энергии. Микросхема имеет внутреннюю цепь для управления четырьмя семисегментными дисплеями для отображения измеренного напряжения.Она также имеет схему часов и источник опорного напряжения.
Вольтметр– это очень полезное устройство, которое много раз пригодилось, поэтому мы создали этот цифровой вольтметр на плате , чтобы его можно было легко использовать где угодно. Ранее мы построили много схем для измерения напряжения:
Необходимые компоненты:
- LM555 -1
- ICL7107 / CS7107 -1
- LM7805 -1
- Общий анод Семисегментный светодиодный дисплей -4
- PCB -1
- Клеммная колодка 2-штекерн -2
- 47к -1
- 1k -5
- 22к -1
- 10K -1
- 120K -1
- горшок 5К -1
- 100 нФ -3
- 10 мкФ -2
- 100pF -1
- 220 нФ -1
- 47 нФ -1
- Блок питания 9 В / 12 В -1
- LED -1
- Берг палочки -2
- 40-контактный IC база -1
- 8-контактный IC база -1
- Зонд или проволока
- 1N4148 Диод -2
:
Работа этой схемы цифрового вольтметра очень проста.АЦП внутри ИС является встроенным преобразователем или аналого-цифровым преобразователем двойного типа. Внутренний АЦП этой микросхемы считывает измеряемое напряжение и сравнивает его с внутренним опорным напряжением и преобразует его в цифровой эквивалент. Затем этот цифровой эквивалент декодируется для семисегментных дисплеев схемой драйвера внутри ICL7107, а затем отображается на светодиодном дисплее «Четыре семисегментных». Узнайте здесь, как АЦП можно использовать для измерения напряжения, и посмотрите демонстрационное видео в конце этой статьи, где мы измерили выходную мощность Arduino для целей тестирования.
Здесь резистор R1 и конденсатор C1 используются для установки частоты внутренних часов ICL7107. Конденсатор С2 фильтрует колебания внутреннего опорного напряжения и обеспечивает стабильное чтение на семь дисплеях сегмента. R5 отвечает за контроль диапазона вольтметра. (R5 = 1K для диапазона 0-20 В и 10K для диапазона 0-200 В). RV1 – это потенциометр, который можно использовать для калибровки напряжения вольтметра или установить эталонное напряжение для внутреннего АЦП.
Эта схема включает в себя 4 семисегментных светодиодных дисплея с общим анодом и индикатором отрицательного напряжения. Эта схема должна работать при напряжении питания 5 В, поэтому мы использовали ИС регулятора напряжения 7805 для подачи напряжения 5 В в цепь, а также для предотвращения повреждения ICL7107.
Отрицательное напряжение питания: Здесь нам также необходимо подать отрицательное напряжение на вывод № 26 ICL7107, для которого мы использовали 555 IC. IC таймера 555IC настроен здесь как ASTABLE мультивибратор.Конденсатор здесь можно заменить, однако выбор следует проводить для максимального отрицательного напряжения. Если выбранная емкость не подходит, мы не можем получить максимальное отрицательное напряжение на выходе. Здесь мы использовали 100 нФ и 10 мкФ. Посмотрите, как мы можем использовать 555 таймер IC для генерации отрицательного напряжения.
Схема и дизайн печатной платы с использованием EasyEDA:
EasyEDA – это не только универсальное решение для схематического захвата, моделирования цепей и проектирования печатных плат, они также предлагают недорогую услугу поиска прототипов и компонентов печатных плат.Недавно они запустили службу поиска компонентов, где у них большой запас электронных компонентов, и пользователи могут заказать необходимые компоненты вместе с заказом на печатную плату.
При проектировании ваших цепей и печатных плат вы также можете сделать свои схемы и печатные платы общедоступными, чтобы другие пользователи могли копировать или редактировать их и получать от этого выгоду, мы также сделали общедоступными все наши схемы и печатные платы для этого цифрового вольтметра . используя ICL7071, проверьте ссылку ниже:
https: // easyeda.ru / circuitdigest / Voltmeter-68b3b31dc1d548a4954d55b24f77110e
Ниже приведен снимок верхнего слоя макета печатной платы от EasyEDA. Вы можете просмотреть любой слой (верхний, нижний, верхний шёлк, нижний шёлк и т. Д.) Печатной платы, выбрав слой в окне «Слои».
Вы также можете увидеть фото на печатной плате , используя EasyEDA:
Расчет и заказ образцов онлайн:
Завершив проектирование печатной платы, вы можете щелкнуть значок Изготовление продукции , которое перейдет на страницу заказа печатной платы.Здесь вы можете просмотреть свою печатную плату в Gerber Viewer или загрузить файлы Gerber с вашей печатной платы. Здесь вы можете выбрать количество печатных плат, которые вы хотите заказать, сколько слоев меди вам нужно, толщину печатной платы, вес меди и даже цвет печатной платы. После того, как вы выбрали все варианты, нажмите «Сохранить в корзину» и завершите ваш заказ. Недавно они значительно снизили свои цены на печатные платы, и теперь вы можете заказать 10 шт. 2-слойных печатных плат размером 10 см х 10 см всего за 2 9000 долл. США.
Вот печатных плат , которые я получил от EasyEDA:
Ниже приведены фотографии после пайки компонентов на печатной плате :
Здесь, в этом проекте, мы измерили выходное напряжение Arduino для целей тестирования, посмотрите демонстрационное видео ниже.
,Определение: Вольтметр , который использует усилитель для повышения их чувствительности , известен как электронный вольтметр. Он используется для измерения напряжения устройств переменного и постоянного тока. Электронный вольтметр дает точные показания из-за высокого входного сопротивления.
Вольтметр с подвижной катушкой не может обнаружить низкое напряжение.Электронный вольтметр преодолевает эту проблему. Электронный вольтметр имеет высокий входной импеданс, из-за чего он обнаруживает сигналы очень слабой силы , следовательно, дает точные показания. Высокий импеданс означает, что цепь противостоит входному источнику питания.
В электронном вольтметре используется транзистор или вакуумная трубка. Вольтметр транзисторного типа (TVM) имеет сопротивление, из-за которого он не может измерять ток. А вакуумный вольтметр (ВВМ) имеет низкое сопротивление. Следовательно, он используется для измерения тока.
Работа электронного вольтметра
Величина измеряемого напряжения прямо пропорциональна отклонению указателя. Указатель фиксируется на калиброванной шкале. Точка, в которой отклоняется указатель, указывает величину входного напряжения.
В вольтметре с подвижной катушкой большая мощность поступает из измерительной цепи, из-за чего возникает ошибка при их считывании. Эта проблема преодолевается в электронном вольтметре.
В электронном вольтметре указатель отклоняется, принимая питание от цепи вспомогательного усилителя.Выходные напряжения схемы усилителя аналогичны напряжению тестовой цепи. Дополнительная мощность не проходит через дефлектор, из-за которого счетчик дает точные показания.
Типы электронных вольтметров
Электронный вольтметр подразделяется на два типа. Они
- Аналоговый электронный вольтметр
- Цифровой электронный вольтметр
Аналоговый электронный вольтметр – Измеритель, выход которого получается путем отклонения указателя на калиброванной шкале, называется аналоговым электронным измерением.Это прибор для измерения напряжения, который имеет высокое сопротивление цепи. Счетчик использует электронный усилитель для управления входными сигналами. Аналоговый электронный вольтметр подразделяется на аналоговый электронный вольтметр переменного и постоянного тока.
Цифровой электронный вольтметр – Вольтметр, который показывает на цифровом выходе показания измерительного напряжения , известен как электронный вольтметр. Выход цифрового электронного вольтметра находится в виде числового значения.Цифровые электронные инструменты уменьшают ошибку человека и параллакса, потому что показание отображается непосредственно в числовой форме.
Преимущество электронного вольтметра
Ниже приведены преимущества электронного вольтметра.
- Обнаружение сигналов низкого уровня – В электронном вольтметре используется усилитель, который предотвращает ошибку нагрузки. Усилитель обнаруживает очень слабые сигналы, которые производят ток приблизительно 50 мкА. Обнаружение сигналов низкого уровня имеет важное значение для определения истинного значения измерения.
- Низкое энергопотребление – Электронный вольтметр имеет вакуумные трубки и транзистор с усилительными свойствами. Он использует вспомогательный источник для отклонения указателя. Измеряемое напряжение контролирует отклонение чувствительного элемента. Таким образом, схема электронного вольтметра потребляет очень мало энергии.
- Высокочастотный диапазон – Работа электронного вольтметра свободна от частотного диапазона из-за транзистора.Наряду с напряжением, сигнал очень высокой и низкой частоты также может быть измерен через него.
Электронный вольтметр измеряет мощность только тогда, когда они имеют замкнутую цепь, то есть ток течет через их счетчик.
,Схема вольтметра LM3914
Здесь мы собираемся разработать простой вольтметр. Это просто, потому что он включает в себя только одну микросхему – LM3914 . LM3914 – это микросхема, которая управляет 10 светодиодами на основе значения линейного входного напряжения.
Микросхема обеспечивает десятичный вывод, загораясь необходимым светодиодом в зависимости от значения входного напряжения. Максимальный измерения входного напряжения изменяется в зависимости от опорного напряжения и напряжения питания, мы обсудим, что в более поздней части статьи.
Эта микросхема может быть модифицирована для цепи защиты аккумулятора, цепи амперметра и т. Д., Но здесь мы используем ее для вольтметра. LM3914 – это 10-ступенчатый вольтметр, который означает, что он показывает изменения в 10-битном режиме. Чип измеряет входное напряжение измерения в качестве параметра и сравнивает его со ссылкой, каждый раз, когда напряжение пересекает определенную часть ссылки соответствующий светодиод светится.
Микросхема запрограммирована для непосредственного управления светодиодом, поэтому дополнительное сопротивление не требуется.
Компоненты
Блок питания (5 В)
1K резистор (3 шт.)
10К резистор (2 шт)
LM3914 IC
10 светодиодов
0,1 мкФ конденсатор (2 шт.).
Макет и соединительные провода
Принципиальная схема и рабочая
Внутренняя схема LM3914 показана на рисунке ниже:
Как уже говорилось, LM3914 представляет собой 10-ступенчатый измерительный блок.Это показано на внутренней схеме выше. LM3914 – это комбинация из 10 компараторов. Каждый компаратор представляет собой операционный усилитель с опорным напряжением на своем отрицательном выводе.
Теперь главное здесь в том, что измеряемое напряжение не может быть выше, чем опорное напряжение или напряжение питания чипа. Об этом всегда следует помнить. Для достижения более высокого измерительного напряжения с сохранением входной постоянной мы будем использовать схему делителя напряжения сопротивления. Он просто делит напряжение на основе резисторов.
Рассмотрим схему, образованную сетью, показанной на рисунке:
Итак, при входном напряжении 15 В, R1 = 11 К, R2 = 1 К, мы имеем Vout = 15 (1/11) = 1,5 В (приблизительно).
Опорное напряжение выбирается в зависимости от требований. Контрольное значение должно быть максимальное измеряемое напряжение, мы будем применять к микросхеме. Если мы измеряем переменное напряжение с пиковым напряжением 20 В, мы должны выбрать эталон 20 В.
Ссылка выбрана по уравнению:
Поскольку мы хотим измерять напряжения от 0 до 15, нам нужно выбрать R2 = 11K = 10K + 1K, R1 = 1K.
С этим мы выбрали опорное напряжение для Vref = 1,25 * 12 = 1. Так что у нас максимальное входное напряжение до 15В.
Тем не менее, важно помнить, что выше, опорное значение больше шага напряжение и уменьшить разрешение. Скажем, со ссылкой на 20В у нас есть шаг 2В, любое напряжение между 2В-4В не поддается измерению. Таким образом, при более высоком напряжении мы имеем меньшую точность.
Поскольку микросхема является 10-ступенчатой, а напряжение составляет 0-15 В, мы имеем 1.Шаг 5В. Таким образом, с каждым шагом 1,5 В в измеряемом напряжении светится дополнительный светодиод.
Соединения, которые сделаны для вольтметра LM3914, схема приведены ниже:
PIN3 —————————- + 5В питание
PIN2 ——————————– заземление
PIN5 —————————– + переменное напряжение
PIN1,10,11,12,13,14,15,16,17,18 ——————- подключен к LEDS
Измерительный уровень для светодиодов идет как,
+1.5 В, + 3,0 В, + 4,5 В, + 6,0 В, + 7,5 В, + 9,0 В, + 10,5 В, + 12,0 В, + 13,5 В, + 15,0 В.
Скажите, что измерительное напряжение составляет 10 В, светится шестой светодиод. Скажем, измерительное напряжение 12,5 В, светится девятый светодиод. Таким образом, с шагом 1,5 В мы можем измерить до 15 В.
[Также проверьте: вольтметр с использованием микроконтроллера AVR]
,