Самодельный милливольтметр переменного тока. Низкочастотный милливольтметр. Самодельные измерительные приборы

Цифровой вольтметр своими руками

Самодельный милливольтметр переменного тока. Низкочастотный милливольтметр. Самодельные измерительные приборы

Простая схема вольтметра включает в себя измерительный блок и набор резисторов. Это минимальный комплект, пригодный только для того, чтобы провести предварительные замеры.

Подобным тестером можно измерить напряжение в розетке или уровень заряда аккумуляторной батареи. Приборы, обеспечивающие высокий класс измерений, требуют более сложной принципиальной схемы.

Изготовление самодельного цифрового вольтметра вполне по силам тем, кто может держать в руках паяльник и знает графическое изображение радиоэлементов.

Какие типы бывают

Аппараты такого рода относятся к приборам, выполняющим непосредственный отсчёт при определении значения напряжения. Основным требованием к таким устройствам считают высокое внутреннее сопротивление. При параллельном подключении к участку, на котором нужно протестировать величину напряжения, он не должен оказывать на него никакого влияния.

Если провести классификацию приборов, измеряющих напряжение, то можно выделить следующие пункты:

  • особенность (принцип) работы;
  • цель применения;
  • структуру и методы использования.

Приборы делят на два вида: электромеханические и электронные. Первые представляют собой конструкцию, в которую входят электромеханический механизм и отображающее результат устройство. Вторые делятся на приборы аналоговые и цифровые.

Внимание! Название «электромеханический» означает, что все эти конструкции: электромагнитные, магнитоэлектрические и другие, производят отклонение электроизмерительной системы под воздействием электричества.

Электромеханический вольтметр электромагнитной системы

Аналоговые устройства в дополнение к набору шунтов включают в свой состав усилитель. Это узел, позволяющий увеличить нижний интервал измерений и повысить Rвх, а также проводить измерение постоянного и переменного напряжения.

Цифровой вольтметр отображает на дисплей данные в цифровом формате. Схема допускает преобразование напряжения в электрический код при помощи аналого-цифрового устройства.

Тестеры по цели применения позволяют выполнять следующие опции:

  • измерение разности потенциалов постоянного тока;
  • определение величины напряжения переменного тока;
  • замеры импульсных напряжений;
  • фазочувствительные измерительные аппараты;
  • универсальные устройства;
  • приборы избирательного (селективного) действия.

Структура, строение и способы использования позволяют применять вольтметры для стационарного размещения, щитового расположения и для измерений в полевых условиях (переносные).

Вольтметр на основе микропроцессора

Работа таких аппаратов основана на функционировании встроенного микропроцессора. Система выполняет сервисные опции, которые не только обеспечивают различные режимы тестирования, но и определяют характеристики испытуемых сигналов. В операционное запоминающее устройство заложена программа, которая управляет работой вольтметра.

Важно! Вольтметры – наиболее подходящие приборы для осуществления всего спектра диагностики, который может дать микропроцессор.

Микропроцессорные вольтметры наделены следующими преимуществами:

  • повышенный класс точности измерений;
  • простота и лёгкость управления прибором;
  • допустимость работы с измеренными значениями в разрезе математических функций;
  • внутренний программный самоконтроль за калибровкой и диагностикой точности измерений;
  • ведение статистики результатов.

Блок-схема вольтметра с цифровым процессором

Милливольтметр переменного тока, своими руками собранный на микропроцессоре, будет состоять из следующих узлов:

  • входное устройство: усилитель, фильтры, аттенюатор (узел затуханий);
  • АЦП – преобразователь аналогового сигнала в цифровой;
  • устройство отображения цифрового результата;
  • узел управления устройством.

Часто входной блок включает в свой состав измерительный преобразователь напряжения переменного тока в постоянное напряжение.

Информация. Цифровые вольтметры на микропроцессоре – это тестеры, имеющие широкие пределы измерения, ручной или автоматический выбор измеряемого диапазона. Ими можно измерять не только напряжения обоих видов тока, но и определять сопротивление резистивных элементов.

Принципиальная схема вольтметра

Полуавтомат из инвертора своими руками

Для того чтобы сделать электронный милливольтметр с использованием АЦП, можно взять такую микросхему, как СА3162.

Тестер, собранный по такой схеме, позволяет измерять напряжение в интервале от 0 – 100 В. Микросборка СА3162Е – это АЦП с Uвх. макс. = 999 mV .

Так же здесь присутствует логическая схема, выдающая результат в виде 3-х чередующихся двоично-десятичных 4-х разрядных кодов.

Внимание! В данной сборке существует функция опроса разрядности схемы при динамической индикации. Для этого задействуются общие выводы анодов.

Схема вольтметра на АЦП СА31162

Выбор деталей

Сенсорный выключатель своими руками

Кроме АЦП, ещё понадобится микросхема КР514ИД2. Она представляет собой двоично-десятичный дешифратор и нужна для обеспечения работы светодиодного индикатора. Индикатор для этой микросхемы содержит 7 сегментов с общим анодом. В структуру схемы входят три управляющих ключа и устройство светодиодной индикации из 3-х индикаторов.

Детали

Для сборки вольтметра необходимы следующие компоненты:

  • микросхемы СА31162 и КР514ИД2;
  • транзисторы КТ361 – 3 шт.;
  • резисторы постоянные мощностью 0,125 Вт, номиналом: 1кОм – 4 шт.; 470 Ом – 7 шт.; 470 кОм – 1 шт.; 4,7 кОм – 1 шт.; 820 кОм – 1 шт.;
  • переменные резисторы: 5,1 кОм (регулировка режима «предел») и 47 кОм (регулировка «установка нуля»)
  • конденсаторы: 0,22 мФ – 2шт.; 6800 пФ; электролитический на 100 мФ*150 В;
  • индикаторы АЛ324Б – 3 шт.

Детали можно брать б/у, с выводами достаточной длины для успешного монтажа. Транзисторы ключей подбираются с одинаковыми сопротивлениями переходов или с близкими значениями.

Подготовка платы

Детали монтируются на самодельной плате из фольгированного текстолита. Для закрепления элементов в плате высверливаются отверстия. Плату, на которой можно собрать цифровой вольтметр своими руками, можно изготовить самостоятельно.

Предварительно на куске плотного картона располагаются заготовленные элементы. Выводами необходимо проткнуть картон. После этого рисуют соединяющие проводники, согласно схеме. Далее рисунок переносится на текстолит.

Лаком или эмалью покрываются соединительные дорожки, после чего плату протравливают в растворе и тщательно промывают.

Раствор готовится из следующих компонентов:

  • 100 мл перекиси водорода (3%);
  • 30 г. (1 ст. л) лимонной кислоты;
  • 5 г. (ч. л.) поваренной соли.

К сведению. В случае необходимости можно добавить воды и подогревать раствор, это поможет процессу проходить быстрее. Данная пропорция рассчитана на объём раствора, позволяющий обработать текстолит площадью 10 см2.

Подключение прибора

После того, как запаяны все детали, и проверена правильность монтажа, прибор можно включать, подав на него питание постоянного напряжения 5 В от внешнего источника питания.

Блок питания (БП)

Источник питания для вольтметра своими руками можно не собирать. На плату устанавливают разъём и подают 5 В через шнур USB от БП для зарядки сотового телефона.

Использование разъёма USB для питания вольтметра

Сборка и настройка

Плату помещают в подходящий по размерам корпус и закрепляют винтами. Тут же необходимо предусмотреть место для аккумулятора и установку гнезда для подзарядки. На переднюю панель выводятся клеммы подключения измерительных щупов и рабочие оси переменных резисторов. Снаружи корпуса устанавливается и индикатор показаний результатов.

Самодельный вольтметр на СА31162 в особой настройке не нуждается. Резистором R4 на приборе калибруется «ноль» при аналогичной величине Uвх. Резистором R5 калибруют пределы измерения по заранее известной величине Uвх.

Самодельная конструкция цифровых вольтметров, выполненная на качественных компонентах, не уступает заводским изделиям. Аналогичные схемы можно собрать на АЦП типа КР572ПВ2, КР572ПВ5. Вместо дешифратора на логике ТТЛ, указанного в схеме, допустимо применять детали на логике КМОП (МОП), предварительно согласовав такую сборку с микросхемой АЦП.

Источник: //amperof.ru/sovety-elektrika/cifrovoj-voltmetr-svoimi-rukami.html

Милливольтметр схема 2

Самодельный милливольтметр переменного тока. Низкочастотный милливольтметр. Самодельные измерительные приборы

Милливольтметр переменного тока позволяет совместно с генератором звуковой частоты проверить и наладить усили­тель 34, низкочастотный фильтр и другие устройства.

Прибор измеряет переменное напряжение от 3…5 мВ до 5 В частотой от 20 Гц до 200 кГц. Завал амплитудно-частотной характеристики на границах этого диапазона не превышает 1 дБ.

Милливольтметр имеет девять пределов измерения, ко­торые обеспечиваются двумя переключателями и составляют 10, 20, 50, 100, 200, 500 мВ; 1, 2 и 5 В.

Выбор пределов изме­рений, кратных числам 1, 2 и 5, позволяет обойтись одной шкалой прибора со 100 делениями и упрош;ает пересчет значе­ния напряжения при переходе с одного диапазона измерения на другой.

Входное сопротивление милливольтметра постоянно на всех пределах измерения и составляет около 1 МОм. Погреш­ность измерений милливольтметром зависит от точности ка­либровки. При использовании в качестве эталонного прибора поверенного вольтметра переменного тока точность измерений может составлять 3…10%.

Принципиальная схема милливольтметра приведена на рис. 9.10. Он состоит из входного каскада на ОУ DA1.1, вольт­метра переменного тока на второй половине сдвоенного ОУ DA1.2, диодах VD1—VD4 и микроамперметре РА1.

Измеряемое переменное напряжение с разъема XS1 подает­ся через делитель напряжения, состояш,ий из переключателя SA1 и резисторов R1, R2 и R3, на входной каскад на ОУ , DA1.1. О помощью этого делителя напряжение может быть уменьшено в 10 или 100 раз.

В положении переключателя «х10 мВ» делитель образован резисторами R1, R2, а в положе­нии «хЮО мВ» — резисторами R1, R3. Каскад на ОУ DA1.1 выполнен по схеме неинвертирующего усилителя. Резисторы R4, R5 образуют искусственную среднюю точку, которая по переменному току шунтируется конденсатором 02.

Резистор R6 определяет входное сопротивление каскада.

В цепь обратной связи ОУ DA1.1 включен еще один делитель напряжения R8—R11, 03, коммутируемый переключателем SA2. Этот делитель позволяет получить три коэффициента передачи

неинвертирующего усилителя:(по­ложение переключателя «10»),и

. Таким образом, оба делителя совместно обеспечивают указанные в начале описания пределы измерения милливольтметра. Резистор R7 предотвращает измене­ние режимов по постоянному току при переключениях SA2.

С выхода каскада на DA1.1 усиленное переменное напря­жение поступает на вход вольтметра переменного тока с ли­нейной шкалой на ОУ DA1.2. Вольтметр представляет собой неинвертирующий усилитель, охваченный отрицательной об­ратной связью через диодный мост (VD1—VD4). Микроампер­метр РА1 включен в диагональ этого моста.

Глубина отрицательной обратной связи и, Kajc следствие, коэффициент усиления усилителя зависит от прямого сопро­тивления диодов моста. При больших переменных напряжени­ях это сопротивление мало. В этом случае глубина ООС также оказывается большой, а коэффициент передачи — малым.

При уменьшении напряжения прямое сопротивление диодов увели­чивается. Это приводит к уменьшению глубины обратной свя­зи, охватывающей усилитель. В результате его коэффициент усиления увеличивается и на диодный мост поступает большее напряжение.

Указанные процессы приводят к линеаризации шкалы прибора.

Дополнительно улзчшить линейность позволяет резистор ‘ R13, шунтирующий микроамперметр РА1.

Этот резистор уве­личивает ток через диоды выпрямительного моста, выводя их рабочие точки подальше от начального зчастка, отличающе­гося наибольшей нелинейностью характеристик.

Тем не ме­нее следует помнить, что примерно на одной трети шкалы прибор имеет большую нелинейность, чем в оставшемся рабо­чем зчастке.

Резистором R12 регулируют чувствительность милливольт­метра при калибровке. Конденсатор С5 шунтирует цепи пита­ния милливольтметра. Питание прибора осуществляется от стабилизированного напряжения величиной 12…15 В.

Милливольтметр собран в корпусе размером 150 X 110 X 65 мм. Если корпус пластмассовый, его внутрен­нюю часть экранируют алюминиевой или медной фольгой и надежно соединяют экран с общим проводом.

В приборе использованы резисторы МЛТ, С1-4, С2-10, С2-33, подстроечный резистор R12 типа СПЗ-19а. Оксидные конденсаторы К50-35, конденсатор 01 К10-17, КМ. Диоды VD1—VD4 — любые из серии Д9.

Переключатели SA1, SA2 — малогабаритные галетные, SA1 — на три положения и два на­правления, SA2 — на три положения и одно направление. Разъем XS1 — любой экранированный, например СР-50.

Мик­роамперметр РА1 типа М42100.

Детали прибора, кроме разъема XS1, резисторов делителя R1—R3, переключателей SA1, SA2 и микроамперметра РА1, смонтированы на плате, изготовленной из фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм (рис. 9.11).

Налаживание милливольтметра начинают с подбора рези­сторов R8—R11. Для этого переключатель SA1 устанавливают в положение «х1 мВ», SA2 — в положение «10», а резистор R12 — в верхнее (по принципиальной схеме) положение.

С генератора звуковой частоты подают на вход милли­вольтметра синусоидальное напряжение частотой 1 кГц и ам­плитудой 10 мВ (контролируют образцовым милливольтмет­ром). Резистором R12 выставляют стрелку микроамперметра точно на конечную отметку шкалы.

После этого переключа­тель переводят в положение «20» и, подбирая резистор R9, ус­танавливают стрелку прибора на середину шкалы. Добившись этого, вновь переводят переключатель в положение «10» и ре­зистором R12 устанавливают стрелку прибора на конечную от­метку.

Далее переводят переключатель в положение «50» и подбором резистора R10 устанавливают стрелку на отметку, соответствующую 20% шкалы.

Операции по подбору резисто­ров приходится повторять несколько раз, добиваясь точного соотношения коэффициентов передачи (10:5:2) неинвертирую­щего усилителя.

Далее подбирают резистор R2 входного делителя. Для это­го переключатель SA1 переводят в положение «х10 мВ». Пе­реключатель SA2 во время этой операции находится в поло­жении «10». Подают на вход милливольтметра с генератора

Рис. 9.11. Печатная плата милливольтметра и размещение деталей на ней

звуковой частоты синусоидальное напряжение той же часто­ты амплитудой 100 мВ. Подбором резистора R2 добиваются , того, чтобы стрелка измерительного прибора РА1 установи­лась на отметку «100».

После этого переключатель переводят в положение «хЮО мВ», а входное напряжение увеличивают до 1 В.

Подбором сопротивления резистора КЗ вновь устанав­ливают стрелку прибора на конечную отметку шкалы микро­амперметра.

Для повышения доверия к прибору полезно снять характе­ристики прибора во всем диапазоне рабочих частот, сняв ам­плитудно-частотные характеристики. Эти характеристики в дальнейшем можно использовать как поправочные при прове­дении измерений.

Источник: //nauchebe.net/2010/06/millivoltmetr-sxema-2/

WikiMedForum.Ru
Добавить комментарий