Милливольтметр своими руками: Милливольтметр своими руками

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




MINILED И MICROLED ДИСПЛЕИ

Что такое OLED, MiniLED и MicroLED телевизоры — краткий обзор и сравнение технологий.




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.

Все своими руками Милливольтметр и вольтметр

Опубликовал admin | Дата 23 июля, 2016

Эта статья посвящена двум вольтметрам, реализованных на микроконтроллере PIC16F676. Один вольтметр имеет диапазон измеряемых напряжений от 0,001 до 1,023 вольта, другой, с соответствующим резистивным делителем 1:10, может измерять напряжения от 0,01 до 10,02 вольта. Ток потребления всего устройства при выходном напряжении стабилизатора +5 вольт составляет примерно 13,7 мА. Схема вольтметра изображена на рисунке 1.

Два вольтметра схема


Цифровой вольтметр, работа схемы

Для реализации двух вольтметров использованы два вывода микроконтроллера, сконфигурированных на вход для модуля цифрового преобразования. Вход RA2 используется для измерения малых напряжений, в районе вольта, а к входу RA0 подключен делитель напряжения 1:10, состоящий из резисторов R1 и R2, позволяющий измерять напряжение до 10 вольт. В данном микроконтроллере используется десятиразрядный модуль АЦП и чтобы реализовать измерение напряжения с точностью до 0,001 вольта для диапазона 1 В, пришлось применить внешнее опорное напряжение от ИОН микросхемы DA1 К157ХП2. Так как мощность ИОН микросхемы очень маленькая, и чтобы исключить влияние внешних цепей на этот ИОН, в схему введен буферный ОУ на микросхеме DA2.1 LM358N. Это неинвертирующий повторитель напряжения, имеющий стопроцентную отрицательную обратную связь — ООС. Выход этого ОУ нагружен на нагрузку, состоящую из резисторов R4 и R5. С движка подстроечного резистора R4, опорное напряжение величиной 1,024 В подается на вывод 12 микроконтроллера DD1, сконфигурированного, как вход опорного напряжения для работы модуля АЦП. При таком напряжении каждый разряд оцифрованного сигнала будет равен 0,001 В. Чтобы уменьшить влияние шумов, при измерении малых величин напряжения применен еще один повторитель напряжения, реализованный на втором ОУ микросхемы DA2. ООС этого усилителя резко уменьшает шумовую составляющую измеряемой величины напряжения. Так же уменьшается напряжение импульсных помех измеряемого напряжения.

Для вывода информации об измеряемых величинах применен двухстрочный ЖКИ, хотя для этой конструкции хватило бы и одной строки. Но иметь в запасе возможность вывода еще какой ни будь информации, тоже не плохо. Яркость подсветки индикатора регулируется резистором R6, контрастность выводимых символов зависит от величины резисторов делителя напряжения R7 и R8. Питается устройство от стабилизатора напряжения собранного на микросхеме DA1. Выходное напряжение +5 В устанавливается резистором R3. Для уменьшения общего тока потребления, напряжение питания самого контроллера можно уменьшить до величины, при которой сохранялась бы работоспособность контроллера индикатора. При проверке данной схемы индикатор устойчиво работал при напряжении питания микроконтроллера 3,3 вольта.

Настройка вольтметра

Для настрой данного вольтметра необходим, как минимум цифровой мультиметр, способный измерять напряжение 1,023 вольта, для настройки опорного напряжения ИОН. И так, с помощью контрольного вольтметра выставляем на выводе 12 микросхемы DD1 напряжение величиной 1,024 вольта. Затем на вход ОУ DA2.2, вывод 5 подаем напряжение известной величины, например 1,000 вольт. Если показания контрольного и настраиваемого вольтметров не совпадают, то подстроечным резистором R4, изменяя величину опорного напряжения, добиваются равнозначных показаний. Затем на вход U2 подают контрольное напряжение известной величины, например 10,00 вольт и подборкой величины сопротивления резистора R1, можно и R2, а можно и тем и другим добиваются равнозначных показаний обоих вольтметров. На этом регулировка заканчивается.

Фото устройства на макетной плате

Внешний вид собранного устройства на макетной плате показан на фото 1. Успехов. К.В.Ю. Скачать файл прошивки

Просмотров:6 600


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.





Милливольтметр — Q-метр

 

Прибор, описание которого предлагается вниманию читателей, предназначен для измерения добротности катушек, их индуктивности, емкости конденсаторов, а также высокочастотного напряжения. При измерении добротности на колебательный контур подается напряжение 1 мВ ( вместо 50 мВ в Е9-4), поэтому от внешнего генератора ВЧ требуется напряжение всего 100 мВ, т.е. можно воспользоваться практически любым маломощным транзисторным генератором сигналов с диапазоном рабочих мест не менее 0,24…24 МГц.

Диапазон измеряемых значений добротности — 5…1000 с погрешностью 1%, емкости — от 1 до 400 пФ с погрешностью 1% и 0,2 пФ при измерении емкости 1…6 пФ. Индуктивность определяется на фиксированных частотах в пяти поддиапазонах согласно таблице.

Частота измерения, МГц Поддиапазон, мкГ
24 0,1…1
7,6 1…10
2,4 10…100
0,76 100…1000
0,24 1000…10000

Встроенным милливольтметром ( схема заимствована из (1)) можно измерять переменное напряжение в шести поддиапазонах 3, 10, 30, 100, 300, 1000 мВ в полосе частот от 100 кГц до 35МГц. Входное сопротивление — 3 МОм, входная емкость 5 пФ. Погрешность измерений не превышает 5%.

Прибор имеет небольшие габариты — 270х150х140 мм, несложен по конструкции и легок в налаживании. Питается он от сети переменного тока напряжением 220 В через встроенный стабилизированный источник питания.

Принципиальная схема милливольтметра с выносным пробником и источником питания показана на рисунке в тексте, а измерительного блока Q-метра на 3-й странице обложки. Гнезда Х5-Х8 измерительного блока смонтированы на пластине из фторопласта ( другие материалы непригодны) и расположены по углам квадрата со стороной 25 мм. Конденсатор С27 — подстроечный, с воздушным диэлектриком, С23 — обязательно слюдяной с малыми потерями ( например, КСО ). Конденсатор С24 — любой керамический, но обязательно с минимальной собственной индуктивностью. Для этого собственные выводы конденсатора отпаивают, к одной обкладке припаивают медную пластину размерами 20х20х1 мм, которую затем винтом крепят к корпусу переменного конденсатора С25 как можно ближе к гнездам Х5-Х8. Ко второй обкладке конденсатора С24 припаивают один конец ленты из медной фольги, второй конец которой припаивают к гнезду Х5, как показано на вкладке. Гнезда и другие медные детали измерительного блока желательно посеребрить.

Милливольтметр состоит из выносного пробника, аттенюатора, трехкаскадного широкополосного усилителя, детектора с удвоением напряжения и микроамперметра.

Пробник собран по схеме повторителя напряжения на транзисторах V1, V2. Он соединен с прибором экранированным кабелем с дополнительным проводником, по которому поступает напряжение питания.

Широкополосный аттенюатор смонтирован на плате керамического переключателя на 11 положений. Между группами деталей аттенюатора относящимися к одному поддиапазону, установлены экранирующие пластины из листовой меди толщиной 0,5 мм, а весь аттенюатор заключен в латунный экран диаметром 50 мм и длиной 45 мм.

Все три каскада широкополосного усилителя собраны по схеме с общим эмиттером и имеют коэффициент передачи 10. Усиленный сигнал поступает на амплитудный детектор и далее, через подстроечный резистор R31 ( калибровка ), на измерительный прибор P1.

Блок питания прибора особенностей не имеет. Сетевое напряжение понижается трансформатором T1, выпрямляется и поступает на стабилизатор на транзисторах V9, V10.

Конструктивно прибор собран в дюралюминиевом корпусе. Выносной пробник смонтирован на слюдяной пластине методом навесного монтажа и заключен в алюминиевый корпус — экран диаметром 18 и длиной 80 мм. При повторении прибора следует строго выполнять правила монтажа высокочастотных устройств.

В приборе использованы постоянные резисторы ОМЛТ, МЛТ-0,125. В аттенюаторе резисторы подобраны с точностью 10%. Конденсаторы К50-6, КЛС, КТП, КМ-6. Подстроечный резистор R31 — СП-11; его ручка выведена под шлиц на переднюю панель. Микроамперметр М265 с током полного отклонения 100 мкА. Выключатели МТ-1, МТ-3, ПГК.

Налаживание прибора начинают с установки номинального тока через стабилитрон V8. Для этого при напряжении сети 220 В подбирают резистор R35 так, чтобы ток стабилизации был равен 15 мА. Затем подбором резистора R34 устанавливают на выходе стабилизатора напряжение 9 В. Потребляемый прибором ток при этом не превышает 25 мА. После этого на вход пробника подают напряжение от генератора сигналов и контролируя напряжение на выходе широкополосного усилителя, подбором корректирующих цепей в эмиттерных цепях транзисторов V3-V5, добиваются равномерной АЧХ усилителя в полосе частот 0,1…35 МГц (о том, как это сделать. можно прочитать в (1).

Для налаживания измерительного блока Q-метра нужно от генератора стандартных сигналов н» гнездо Х4 подать напряжение 100 мВ частотой 760кГц и к гнездам Х5, Х6 подключить любую катушку с индуктивностью в пределах 0,1…1 мГ.Вращая ось конденсатора С26, добиваются резонанса, по максимуму показаний милливольтметра, подключенного к измерительному блоку Q-метра. Если это удалось сделать, значит, измерительный блок смонтирован правильно и можно приступать к градуировке шкал конденсаторов. Конденсатор С26 служит длю точной настройки контура, поэтому его шкала должна быть с нулевой отметкой посредине и отградуирована в пределах от – 3 до +3 пФ.

Шкалу конденсатора С25 градуируют на одной частоте, например 760 кГц, расчетным путем по формуле L=25,4/f2*(C+Cq), где Cq – емкость конденсатора С26, соответствующая нулевой отметке шкалы. Индуктивность получается в мГ, если частоту подставлять в МГц, а емкость в пФ. Коррекцию показаний производят на частоте 24МГц конденсатором С27 и подбором числа витков индуктивности L1 (0,03 мкГ).

На этом налаживание можно считать законченным.

Для измерения добротности необходимо подключить выносной пробник к гнезду Х9 измерительного блока Q-метра (входной Х4 и выходной Х9 разъемы измерительного блока Q-метра расположены на задней панели прибора). От внешнего генератора подать на гнездо Х4 напряжение нужной частоты и при нажатой кнопке “K” (S3) регулятором выходного напряжения генератора установить по шкале милливольтметра напряжение 100 мВ. Далее подключают катушку и добиваются резонанса вращением ручек настройки конденсаторов С25, С26 и считывают показания (при измерении добротности показания милливольтметра умножают на 10).

Более подробно о возможных вариантах использования Q-метра для измерения различных параметров катушек и конденсаторов рассказано в {2}.

Литература

  1. Уткин И. Переносной милливольтветр — Радио, 1978, 12, с. 42-44
  2. Заводское описание конструкции Q-метра Е9-4
  3. Роговенко С. Радиоизмерительные приборы — Высшая школа, часть 2, с. 314-334

Полезная приставка к мультиметру для измерения низкоомных резисторов

Переделывая блоки питания компьютера, нужно изготовить резистор до одного Ома. Манганин купить получилось. Некоторые применяют нержавейку. Чтоб подобрать нужный отрезок, нужно знать его сопротивление. Я изготавливаю резисторы порядка 0,01-0,05 Ом. Измерить сопротивление обычным Омметром, не просто. Для более точного измерения, нужно измерить падение напряжение на отрезке металла.

Я нарисовал простую и понятную схему.

О схеме

Плюс питания источника питания поступает на линейный стабилизатор. Я применю регулируемый, но можно применить постоянный стабилизатор. Будь он на 5-6-8 Вольт. Не принципиально. Главное напряжение должно быть стабильным. В разрыв плюса устанавливаем резистор на 100 Ом. Им мы настроим ток в цепи. На выход стабилизатора подключаем милливольтметр. Параллельно милливольтметру подключаем измеряемый резистор.

Компоненты

Для изготовления конструкции я выбрал корпус от батарейки типа «Крона».

Компактный и удобный корпус.

Я применю линейный стабилизатор LM317 — http://alii.pub/5w6tni Предварительно сделав расчет резисторов делителя. На выходе установил чуть более 5 Вольт.

Так как я планирую подключать приставку непосредственно к милливольтметру, то сделаю удобные контакты. Контакты я применю от разъема «ШР».

Для подключения измеряемого резистора, я возьму винтовые контакты. Просто такие были, их и применю.

Сборка

Контакты от «ШР» я припал к винтовым контактам. В корпусе проделал отверстия и завел в них жилы от кабеля. Жилы применил медные, их припаиваю к контактам. Изнутри жилы скрутил и припаял отрезки провода. Соответственно два контакта не соединяю.

Паяю все навесным монтажом, не забыв об изолировании компонентов. Распаял резисторы на стабилизаторе.

Соединяю все провода и компоненты. Устанавливаю в корпус. Можно подключать батарейку крона, но она быстро разрядится. Все же ее хватит на какое-то количество измерений. Регулировочным резистором устанавливаем ток 0,1 Ампер. Просто установив предел мультиметра в режим тока и накрутив нужный ток. Измерение будем проводить в режиме измерения вольт.

Испытаем

Прикручиваем измеряемый резистор. Подаем питание на приставку. Можно от кроны, но свежей. Я подам напряжение от БП. Милливольтметр показывает падение 20,8 мВ.

По закону Ома выводим результат. Верхняя строка, падение напряжения на измеряемом резисторе. Нижняя строка, выставленный ток цепи.

Расчет оказался верным, с малой долей погрешности.

Так вот легко и быстро можно измерить сопротивление резистора. Если не нужен корпус, можно сделать навесом. Я привык делать завершенную конструкцию. Контакты думаю зафиксировать, дополнительно, термо клеем.

Смотрите видео

Схема вч вольтметра линейной шкалой. Вч вольтметр с линейной шкалой. Принципиальная схема ВЧ милливольтметра

В. Костычев, UN8CB.

г. Петропавловск.

Этот простой прибор позволяет измерять эффективное (действующее) значение напряжения и мощности ВЧ колебаний как синусоидальных, так и модулированных, а также, при усовершенствовании прибора, и пиковую мощность. Основой этого прибора является простой диодный высокочастотный вольтметр, какие используются в КСВ-метрах, а также в импортных приборах SX-100, SX-200. Такой подобный диодный вольтметр используется и в приборе ВВ-10, на диод которого подаётся ВЧ напряжение через трансформатор тока (Рис.1).

(Детали синего цвета устанавливаются дополнительно для пикового индикатора, при усовершенствовании прибора). При работе прибора в режиме поглощающего измерителя мощности к разъёму «АНТ» переключателем S1 подключается нагрузочный резистор Rн. При работе в режиме измерителя проходящей мощности Rн отключается и подключается антенна. Переключателем S2 устанавливается предел измерения 100 Вт или 500 Вт.

Для трансформатора тока Т1 используется кольцо 1000НН-2000НН диаметром 12-16 мм, обмотка проводом ПЭЛ 0,5; 4 — 5 витков. Через кольцо трансформатора Т1 пропускается достаточно толстый провод в изоляции, соединяющий разъёмы «АНТ» и «ПЕР», расположенные около 5 см друг от друга на задней стенке прибора. Микроамперметр РА — типа М2001 с током полного отклонения 100мкА. Нагрузочный резистор состоит из 30 резисторов МЛТ- 1.5 к, мощностью 2 Вт (общее сопротивление 50 Ом). Общая мощность Rн — 60 Вт. Резисторы распаиваются между двумя платами из фольгированного стеклотекстолита. (Рис.2).

Монтаж деталей прибора навесной, с использованием опорных точек, в корпусе подходящего размера

Шкала прибора градуируется в вольтах и в ваттах. Для этого параллельно Rн подключается ВЧ вольтметр (типа В7-15). К разъёму «ПЕР» подключается передатчик, переключатель S2 — в положение 100 Вт. Включается режим передачи несущей на частоте 14 МГц, плавно увеличивая выходную мощность установить ВЧ напряжение на Rн равное 70,7 В, что будет соответствовать мощности 100 Вт. Резистором R3 устанавливается стрелка микроамперметра на последнюю отметку шкалы — 100 мкА. Уменьшая выходную мощность передатчика, определяем показания микроамперметра для других значений мощности, исходя из выражения: Рэфф = (Uэфф)2/ Rн. Результат заносим в градуировочную таблицу 1.

Таблица 1.

Для градуировки шкалы на пределе 500 Вт переключить S2 в положение 500 Вт, установить мощность передатчика 100 Вт и резистором R4 зафиксировать стрелку микроамперметра на отметке 44.5 мкА. Затем, уменьшая мощность передатчика, а потом, увеличивая, проградуировать остальную часть шкалы для этого предела. Эту таблицу можно использовать в дальнейшем при работе с прибором. Можно её наклеить на верхнюю крышку.

При работе с прибором нужно помнить, что Rн рассчитан на мощность 60 Вт, поэтому при больших мощностях время измерения должно быть не долгим, с перерывами.

В инструкции по эксплуатации приборов SX-100, SX-200 заявлено, что эти приборы не способны показывать все 100% пиковой мощности, а только 70% — 90% . Также существенным недостатком приборов SX-100, SX-200 является отсутствие более-менее длительной фиксации показаний при измерении обычной разговорной пиковой мощности, что затрудняет её отсчёт. В приборе ВВ-10 эти недостатки устраняются, если использовать пиковый индикатор в виде дополнительной приставки к ВВ-10 на операционном усилителе, например, какой предлагает DJ7AW (Радио №7, 2011, стр.63). Такой пиковый индикатор был испытан и показал неплохие результаты. Рис.3.

Для его подключения в схеме на рис.1 необходимо внести некоторые изменения. В разрыв между точками «а-а» включается переключатель S3 и соединяется, как показано на схеме рис.1 синим цветом. В положении 1 переключателя S3 измеряется эффективная мощность, а в положении 2 — пиковая мощность. В режиме измерения пиковой мощности постоянное напряжение с выпрямителя вольтметра-ваттметра поступает через операционный усилитель DA1.1 на пиковый детектор VD1,R4,C2. Постоянной времени этого детектора (около 6,8 с) вполне достаточно для регистрации обычной разговорной пиковой мощности. Повторитель на операционном усилителе DA1.2 исключает шунтирование нагрузки пикового детектора, что позволяет увеличить время фиксации показаний измерительного прибора. Пиковый индикатор собирается на платке размером 45х38 мм, на пятачках навесным монтажом, рис. 4.

Синим цветом обозначен отрезок провода в изоляции (вместо дорожки), пропущенный под панелькой для микросхемы, припаянной к контактным площадкам. Конденсатор С2 — неполярный. Подключается плата к точкам А и Б схемы рис.1.Одно плохо, для питания этой схемы нужен источник питания 12В.

В журнале не приводится методика настройки и градуировки этого пикового индикатора. Я это делал из соображений, что в линейном режиме эффективная мощность и пиковая мощность синусоидального колебания (несущей) равны, а пиковая мощность модулированного сигнала при произнесении перед микрофоном умеренного звука «а-а-а» равна приблизительно эффективной мощности несущей. Уровень напряжения, подаваемый с детектора на операционник DA1, должен быть таким, чтобы он не входил в режим насыщения. Для этого движок R1 устанавливался приблизительно на 1/3 его сопротивления от «земли». Калибровка при измерении пиковой мощности модулированного сигнала (S3 в положении 2) производится резистором R6 (при выходной мощности передатчика около 100 Вт) в режиме длительного «а-а-а», которым показания микроамперметра устанавливаются такими же, как и при измерении эффективной мощности в режиме несущей (S3 в положении 1). Тогда при измерении пиковой мощности модулированных колебаний должен получаться более-менее реальный результат. У прибора ВВ-10 этот показатель около 95%.

ВЧ вольтметр с линейной шкалой
Роберт АКОПОВ (UN7RX), г. Жезказган Карагандинской обл., Казахстан

Одним из необходимых приборов в арсенале радиолюбителя-коротковолновика, безусловно, является высокочастотный вольтметр. В отличие от НЧ мультиметра или, например, компактного ЖК осциллографа, такой прибор в продаже встречается редко, да и стоимость нового фирменного довольно высока. Посему, когда назрела необходимость в таком приборе, он был построен, причем со стрелочным миллиамперметром в качестве индикатора, который, в отличие от цифрового, позволяет легко и наглядно оценивать изменения показаний количественно, а не путем сравнения результатов. Это особенно важно при налаживании устройств, где амплитуда измеряемого сигнала постоянно меняется. В то же время точность измерения прибора при использовании определенной схемотехники получается вполне приемлемой.

На схеме в журнале опечатка: R9 должен быть сопротивлением 4,7 МОм

ВЧ вольтметры можно разделить на три группы. Первые построены на базе широкополосного усилителя с включением диодного выпрямителя в цепь отрицательной ОС . Усилитель обеспечивает работу выпрямительного элемента на линейном участке ВАХ. В приборах второй группы применяют простейший детектор с высокоомным усилителем постоянного тока (УПТ). Шкала такого ВЧ вольтметра на нижних пределах измерений нелинейна, что требует применения специальных градуировочных таблиц либо индивидуальной калибровки прибора . Попытка в какой-то мере линеаризировать шкалу и сдвинуть порог чувствительности вниз путем пропускания небольшого тока через диод проблему не решает. До начала линейного участка ВАХ эти вольтметры являются, по сути, индикаторами . Тем не менее такие приборы, как в виде законченных конструкций, так и приставок к цифровым мультиметрам, весьма популярны, о чем свидетельствуют многочисленные публикации в журналах и сети Интернет.
Третья группа приборов использует линеаризацию шкалы, когда линеаризирующий элемент включен в цепь ОС УПТ для обеспечения необходимого изменения усиления в зависимости от амплитуды входного сигнала. Подобные решения нередко используют в узлах профессиональной аппаратуры, например, в широкополосных высоколинейных измерительных усилителях с АРУ, либо узлах АРУ широкополосных ВЧ генераторов. Именно на таком принципе построен описываемый прибор, схема которого с незначительными изменениями заимствована из .
При всей очевидной простоте ВЧ вольтметр имеет очень неплохие параметры и, естественно, линейную шкалу, избавляющую от проблем с градуировкой.
Диапазон измеряемого напряжения — от 10 мВ до 20 В. Рабочая частотная полоса — 100 Гц…75 МГц. Входное сопротивление — не менее 1 МОм при входной емкости не более нескольких пикофарад, которая определяется конструкцией детекторной головки. Погрешность измерений — не хуже 5 %.
Линеаризирующий узел выполнен на микросхеме DA1. Диод VD2 в цепи отрицательной ОС способствует повышению усиления этой ступени УПТ при малых значениях входного напряжения. Снижение выходного напряжения детектора компенсируется, в результате показания прибора приобретают линейную зависимость. Конденсаторы С4, С5 предотвращают самовозбуждение УПТ и уменьшают возможные наводки. Переменный резистор R10 служит для установки стрелки измерительного прибора РА1 на нулевую отметку шкалы перед проведением измерений. При этом вход детекторной головки должен быть замкнут. питания прибора особенностей не имеет. Он выполнен на двух стабилизаторах и обеспечивает двуполярное напряжение 2×12 В для питания операционных усилителей (сетевой трансформатор на схеме условно не показан, но входит в состав набора для сборки).

Все детали прибора, за исключением деталей измерительного щупа, смонтированы на двух печатных платах из односторонне фольгированного стеклотекстолита. Ниже приведена фотография платы УПТ, платы а питания и измерительного щупа.

Миллиамперметр РА1 — М42100, с током полного отклонения стрелки 1 мА. Переключатель SA1 — ПГЗ-8ПЗН. Переменный резистор R10 — СП2-2, все подстроечные резисторы — импортные многооборотные, например 3296W. Резисторы нестандартных номиналов R2, R5 и R11 могут быть составлены из двух, включенных последовательно. Операционные усилители можно заменить другими, с высоким входным сопротивлением и желательно с внутренней коррекцией (чтобы не усложнять схему). Все постоянные конденсаторы — керамические. Конденсатор СЗ смонтирован непосредственно на входном разъеме XW1.
Диод Д311А в ВЧ выпрямителе выбран из соображения оптимальности максимально допустимого ВЧ напряжения и эффективности выпрямления на верхней измеряемой частотной границе.
Несколько слов о конструкции измерительного щупа прибора. Корпус щупа изготовлен из стеклотекстолита в виде трубки, поверх которой надет экран из медной фольги.

Внутри корпуса размещена плата из фольгированного стеклотекстолита, на которой смонтированы детали щупа. Кольцо из полоски луженой фольги примерно посредине корпуса предназначено для обеспечения контакта с общим проводом съемного делителя, который можно навинтить вместо наконечника щупа.
Налаживание прибора начинают с балансировки ОУ DA2. Для этого переключатель SA1 устанавливают в положение «5 В», замыкают вход измерительного щупа и подстроечным резистором R13 устанавливают стрелку прибора РА1 на нулевую отметку шкалы. Затем переключают прибор в положение «10 мВ», на его вход подают такое же напряжение, и резистором R16 устанавливают стрелку прибора РА1 на последнее деление шкалы. Далее на вход вольтметра подают напряжение 5 мВ, стрелка прибора должна быть примерно на середине шкалы. Линейности показаний добиваются подборкой резистора R3. Ещё лучшей линейности можно добиться подборкой резистора R12, однако следует иметь в виду, что это повлияет на коэффициент усиления УПТ. Далее калибруют прибор на всех поддиапазонах соответствующими подстроечными резисторами. В качестве а образцового напряжения при градуировке вольтметра автор использовал генератор Agilent 8648A (с подключенным к его выходу эквивалентом нагрузки сопротивлением 50 Ом), имеющий цифровой измеритель уровня выходного сигнала.
Всю статью из журнала Радио №2, 2011 можно загрузить отсюда
ЛИТЕРАТУРА:
1. Прокофьев И., Милливольтметр-Q-метр. — Радио, 1982, №7, с. 31.
2. Степанов Б., ВЧ головка к цифровому мультиметру. — Радио, 2006, № 8, с. 58, 59.
3. Степанов Б., ВЧ вольтметр на диоде Шоттки. — Радио, 2008, № 1, с. 61, 62.
4. Пугач А., Высокочастотный милливольтметр с линейной шкалой. — Радио, 1992, № 7, с. 39.

Стоимость печатных плат (щупа, основной платы и платы БП) с маской и маркировкой: 80 грн.

  • Микромощный УМЗЧ на TDA7050

    На ИМС TDA7050 можно собрать простой усилитель для наушников. Схема усилителя на TDA7050 практически не содержит внешних элементов, проста в сборке и в настройке не нуждается. Диапазон питания усилителя от 1,6 до 6 В (3-4 В рекомендуемое). Выходная мощность в стерео варианте 2*75 мВт и в мостовом варианте включения 150 мВт. Сопротивление нагрузки в стерео варианте усилителя […]

  • DC-DC преобразователь 5В в 12В на LM2586

    На рисунке показана схема простого преобразователя на ИМС LM2586. Основные характеристики DC-DC интегрального преобразователя LM2586: Входное напряжение от 4 до 40 В Выходное напряжение от 1,23 до 60 В Частота преобразования 75 … 125 кГц Собственный ток потребления не более 11 мА Максимальный выходной ток 3 А Схема содержит минимальный набор внешних элементов, ИМС LM2586 необходимо установить на […]

  • LM2877 — УМЗЧ 2х4Вт

    На рисунке показана схема усилителя собранного на ИМС LM2877. Усилитель имеет минимальное кол-во внешних элементов, после сборки в настройке не нуждается. Основные технические характеристики усилителя на LM2877: Напряжение питания 6 … 24 В (однополярное) или ±3 … 12 В (двухполярное) Выходная мощность 4 … 4,5 Вт на канал при напряжении питания 20 В и сопротивлении нагрузки 8 […]

  • DC-DC преобразователь 5В в 12В

    Схема преобразователя основана на ИМС LT1070. Схема содержит минимальный набор внешних элементов, проста в сборке. Регулировка выходного напряжения осуществляется подбором сопротивлений R1 и R2. Дроссель L1 рекомендуемы по даташиту PE-92113 , но можно применить другой на номинальный ток 1А, индуктивностью 150 мкГн.Источник — lt1070ck.pdf

  • Усилитель мощности на STK082

    Интегральные микросхема STK082 проихзводства фирмы Sanyo выполнена в корпусе SIP10 и представляют собой усилитель мощности низкой частоты в гибридном исполнении. ИМС STK082 предназначена для использования в магнитофонах, электрофонах, телевизионных и радиоприемниках, другой аудиоаппаратуре высокого класса с двухполярным питанием. В микросхемах отсутствует защита выхода от короткого замыкания в нагрузке. Основные технические характеристики: Максимальное напряжение питания ± 43 […]

  • KA2211 — двух канальный усилитель 5,8 Вт

    На рисунке показана схема простого усилителя с выходной мощностью 5,8 Вт на канал, усилитель основан на ИМС KA2211 (Samsung). Характеристики ИМС KA2211: Максимальное напряжение питания 25 В Номинальное напряжение питания 13,2 В Рекомендуемый диапазон питающего напряжения 10…18 В Выходная мощность 5,8 Вт на канал КНИ при Rн=4 Ом при максимальной мощности 5,8 Вт … 10 % […]

  • Управление вращением эл. двигателя при помощи ИМС MAX4295

    ИМС MAX4295 представляет собой аудиоусилитель класса D, что дает преимущество в плане энергопотребления при работе от аккумуляторных батарей, поэтому ИМС MAX4295 идеально подойдет для контроля скорости и направления вращения миниатюрных двигателей постоянного тока. На модифицированную схему усилителя ЗЧ вместо входного аудио сигнала подается постоянное напряжение с потенциометра R1. Полное сопротивление потенциометра соответствуют максимальным оборотам двигателя, середина […]

  • TDA2002 — УНЧ 10 Вт

    На рисунке показана схема простого усилителя класса АВ на ИМС TDA2002. Усилитель на ИМС TDA2002 имеет минимальный набор внешних элементов, после сборки в настройке не нуждается. TDA2002 имеет защиту от КЗ и тепловую защиту. При напряжении питания 16 В и нагрузке 2 Ом усилитель может достигать до 10 Вт выходной мощности. Напряжение питания может быть в пределах […]

  • L5970D импульсный DC-DC преобразователь

    ИМС L5970D — импульсный DC-DC преобразователь, используется в понижающих, повышающих и инвертирующих преобразователях с использованием минимального количества внешних элементов. Основные особенности преобразователя: входное напряжение от 4.4В до 36В; низкое потребление тока в отсутствие нагрузки; внутренняя схема ограничения выходного тока; выходной ток до 1А; функция отключения при перегреве микросхемы; выходное напряжение регулируется внешним делителем от 1.2В до […]

  • Импульсный регулятор напряжения L4971

    ИМС L4971 представляет собой импульсный понижающий стабилизатор напряжения, с регулируемым выходным напряжение от 3,3 В до 50 В, при входном от 8 В до 55 В. Максимальный ток нагрузки до 1,5А. Внутренняя структура микросхемы содержит источник опорного напряжения 3.3В, функцию изменения рабочей частоты переключений до 300 кГц, мощный силовой ключ в лице n-канального полевого транзистора, […]

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 , 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.
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. 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 .

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

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)


П О П У Л Я Р Н О Е:

    Можно сделать скворечник настоящий, чтобы в нем жили скворцы.

    А можно сделать маленький игрушечный скворечник из обычных спичек.

    Добро пожаловать на сайт «Мастер Винтик»!

    Первая запись сайта

    — это сайт для любителей мастерить, что-то сделать или отремонтировать своими руками.

    Здесь Вы найдёте большое количество простых для построения схем, чертежей, фотографий и видео уроки мастер-классов для начинающих мастеров! На сайте выложены для бесплатного скачивания схемы, программы и описание ремонта бытовой импортной и отечественной аппаратуры. А так же представлены справочники и полезные советы для широкого круга читателей!

    Основные закладки сайта

    На закладке находятся простые, но полезные схемы для начинающих радиолюбителей.
    На закладке находятся программы, которые можно скачать бесплатно, без регистрации и без SMS.
    На закладке находятся: книги для начинающих радиолюбителей, написанные в простой и доступной форме, а так же справочники по радиоэлектронным компонентам, коды для входа в сервисное меню наиболее распространённых моделей импортных телевизоров (service manual).
    На закладке Вы узнаете — как самому отремонтировать телевизор, радиостанцию, прибор или какое-нибудь устройство.
    На закладке имеется большое количество (более 600) схем телевизоров, радиостанций импортного и отечественного
    производства.
    На закладке много интересных и занимательных мастер-классов. Поделки из пластиковых бутылок, CD дисков, бисероплетение, мыловарение и многие другие увлекательные поделки.

    Сайт постоянно пополняется материалом и используется исключительно в ознакомительных целях. Весь материал взят из открытых источников и права принадлежат их владельцам. Часть схем и методов ремонта разработана авторами сайта «Мастер Винтик».

    Если сайт понравился, добавьте в ЗАКЛАДКИ вверху Вашего браузера.

    Вы также можете

Схема милливольтметра

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

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 для любого новичка, думающего о 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 по схеме выпрямителя и милливольтметра, а не напрямую с выхода IC1.

При низком напряжении, подаваемом на выпрямители, возникает большое прямое сопротивление, но это приводит к малой обратной связи и усилителю, обладающему высоким коэффициентом усиления.

Таким образом, малые амплитуды входного сигнала, которые могут или не вызывают отклонений счетчика из-за высокого сопротивления выпрямителя, увеличиваются до тех пор, пока не дадут правильные показания счетчика.

В результате, несмотря на то, что выпрямитель по своей природе нелинейный, он генерирует противоположную нелинейную обратную связь, которая компенсирует это и обеспечивает линейное масштабирование устройства.

RV1 используется для изменения схемы правильной чувствительности, а D5 защищает счетчик от экстремальных перегрузок. Q1 требуется как малошумящий буферный усилитель истокового повторителя, который обеспечивает более высокое входное сопротивление схемы около 1 МОм.

Это гарантирует, что часть оборудования оказывает 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, так как находится в низкоимпедансной части цепи.

Для настройки прибора его поворачивают на диапазон 1В, RV1 ставят на оптимальное сопротивление, вместе с источником звука 1В RMS подключают ко входу, RV1 переделывают на полную шкалу отклонения измерителя.

Источник звука 1 В может питаться от генератора сигналов ЗЧ, установленного на надлежащем уровне выходного сигнала с помощью мультиметра, настроенного на низкий диапазон переменного напряжения.

Схема милливольтметра с расширенным диапазоном

Мультиметр, как следует из названия, является удобным инструментом для тестирования, однако он имеет свои ограничения.

Например, его диапазон для измерения переменного тока в звуковом диапазоне, как правило, недостаточен, а чувствительность, внутреннее сопротивление и частотная характеристика более дешевого универсального прибора с подвижной катушкой обычно приводят к тому, что ему отдают предпочтение.

Широкодиапазонный милливольтметр, описываемый в этой статье, очень просто и легко устраняет разрыв.

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

При использовании входных операционных усилителей на полевых МОП-транзисторах входной импеданс во всех диапазонах измерений, безусловно, будет составлять 10 МОм.

При наименьшем измерительном напряжении 15 мВ уровень чувствительности конечно есть отклонение на всю шкалу на 100 пА измерителе.

Описание схем

Операционный усилитель служит как измерительным усилителем, так и активным выпрямителем.

Величина усиления зависит от переключаемых 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 пА. Когда, например, в диапазоне измерения 150 мВ, Диапазон 200 мВ, вероятно, желателен, резистор R4 следует преобразовать на значение 2 кОм.

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

Счетчик обнуляется с помощью P1, а также закорачивается вход, хотя диапазон измерения определяется с помощью P2.

Для второго варианта требуется калибровочное напряжение, которое можно получить от небольшого сетевого трансформатора с вторичным напряжением чуть меньше 5 В. На этом уровне напряжение вполне корректно измеряется с помощью мультиметра.

Калибровочное напряжение затем необходимо подключить к милливольтметру с расширенным диапазоном, настроенному на 5 В, и затем скорректировать показание прибора на 100 мА, используя P2, в соответствии со значением калибровочного напряжения.

Обычно в то же время устанавливаются другие диапазоны измерения, эквивалентные допуску резисторов R1-R6.

Если схема используется для расширения или дополнения существующего мультиметра, секция мультиметра с подвижной катушкой должна использоваться в диапазоне 100 МА.

Наилучший источник питания для такой ситуации – около 9 В, извлеченный из двух небольших сухих элементов на 9 В, которых хватит на довольно долгое время, поскольку потребляемая мощность очень мала.

Простой милливольтметр на Arduino

Большинство мультиметров измеряют напряжение от одного вольта, а некоторые от 200 милливольт.С такими устройствами измерение более низких значений становится затруднительным, особенно для проектов «сделай сам». Вот схема, которая может измерять низкие напряжения, начиная с одного милливольта, с лучшим разрешением.

Схема и работа


Принципиальная схема милливольтметра показана на рис. 1. Он построен на плате Arduino Uno (Board1) и ЖК-дисплее 16×2 (LCD1).

Измеряемое напряжение подается на аналоговый входной контакт A0 платы Board1 через тестовые щупы T1 и T2.Аналоговое опорное напряжение изменено на внутреннее 1,1 В для лучшего разрешения.

Рис. 1: Принципиальная схема милливольтметра

Arduino является мозгом схемы, которая вычисляет напряжение на основе значения АЦП с помощью программы, которая отображается на ЖК-дисплее1. Напряжение на аналоговом контакте A0 не должно превышать 1В. Если это так, на ЖК-дисплее 1 отображается предупреждающее сообщение «Превышение диапазона».

Arduino Uno — популярная плата для разработки микроконтроллеров с открытым исходным кодом, основанная на микроконтроллере ATmega328P.Он имеет четырнадцать цифровых входов/выходов (I/O), шесть из которых могут использоваться как выходы PWM, а шесть — как аналоговые входы. Он включает в себя кристалл 16 МГц, разъем USB, разъем питания и разъем ICSP и поставляется с предварительно загруженным загрузчиком Arduino в чипе ATmega328P.

Строительство и испытания

Вы можете собрать схему на печатной или макетной плате. Arduino может питаться от внешней батареи 9 В или адаптера 9 В, 500 мА. После загрузки исходного кода (mV_Meter.ino) к Board1, подключите его к LCD1. Используйте пробники для большей точности и низкого затухания.

Примечание. Эта схема измеряет только низкие напряжения от 1 мВ до 1 В. Не пытайтесь измерить отрицательное напряжение или поменять полярность кабеля, так как это может повредить Arduino. Возможны небольшие отклонения (отклонения) показаний из-за паразитных элементов в печатной плате.

Скачать
Исходный код

А. Самиуддин, схемотехник, Б.Технология в области электротехники и электроники. Его интересы включают светодиодное освещение, силовую электронику, микроконтроллеры и программирование Arduino

.

Создание 8-разрядного микровольтметра

Этот проект начинался как проект 6-разрядного милливольтметра, но с добавлением программных возможностей измеритель теперь является настоящим и точным 8-разрядным микровольтметром с возможностью регистрации.

В оригинальном ПО имеется большое количество обновлений, прокрутите вниз, чтобы увидеть их.



Как я 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 видеороликов на Youtube от Луи Скалли из Scullcom Electronics. Он описал набор очень хороших приборов, один из них — 6,5-разрядный милливольтметр.

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

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 построить, если у вас есть навыки немного выше среднего.
Хорошей новостью является то, что последователь этого проекта, Грег Барбури, предоставил печатную плату через OSH Park, которая значительно улучшает входную часть цифрового вольтметра, которая является ахиллесовой пятой такого прибора.

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 памяти для версии, которую я собираюсь построить, и я пройду через нее. вот эти элементы.

Вот схема, которую Грег сделал для счетчика:

.

Передняя часть конструкции является наиболее критической. Я реализую это, следуя дизайну печатной платы. Что касается процессорной части, я изначально хотел использовать тот же Arduino Nano, что и Луи Скалли, но, поскольку макет печатной платы предназначен для Arduino Pro Mini, я буду использовать его. Тем не менее, мне не нужно управлять многоцветным ЖК-дисплеем с подсветкой, и я также не предвижу каких-либо других улучшений, которые будут съедать порты Arduino, поэтому я не вижу необходимости использовать плату Display42 от Грега с I2C MCP23017- Э/СП 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-экране

Мой проект также будет питать устройство от батареи, чтобы избежать проблем с заземлением и обеспечить чистое питание для начала. с участием. Однако вместо обычных батареек я буду использовать перезаряжаемый элемент, и я хочу предоставить способ заряжать их во время использования инструмента, а также когда он не используется.Чтобы держать краны на уровень напряжения или уровень разряда при отсутствии сети, мне нужен монитор который предупредит меня, когда напряжение станет слишком низким.

Вот схема, которую я использовал для реализации устранения дребезга кнопок, используемых для выбора двух режимов, и силовой части.




Одно слово предостережения, прежде чем я углублюсь. Часть шасси постоянного тока не совсем похожа на символ орла, который я использовал на этой диаграмме. Нет короткого замыкания между плюсом и минусом, когда вилка не вставлена! Минус, однако, изолирован от шасси, когда вилка не вставлена, что обеспечивает изоляцию всего от шасси.Если вилка постоянного тока вставлена, вы потенциально можете создать заземление для ИУ. На ЖК-дисплее есть индикация в виде символа зарядки, так что не забудете.

Вы заметите, что я отклонился от дизайна, который использовал Луи. для двух кнопок. У меня уже есть некоторый опыт взаимодействия кнопки, если вы следили за моими сообщениями о Raspberry Pi. Процессор Pi работает на частоте 900 МГц или выше (да, без опечатки) и взаимодействует с чем-то вроде медленно, как кнопка имеет свои проблемы. Особенно для недорогих кнопок.Вы будете удивлены, насколько шумными они могут быть.

В любом случае, фильтрация, которую я использую, чтобы избавиться от большинства шумов дребезга переключателя, заключается в следующем: с использованием R/C-фильтра на обоих краях (закрытие и открытие). я всегда предпочитаю использовать активные высокие кнопки или переключатели, потому что они избегают всевозможных проблемы с включением. Когда переключатель/кнопка разомкнуты, конденсатор Нижний этаж. Замыкание контакта заряжает конденсатор через Резистор серии 10K, создающий хороший и чистый нарастающий фронт (R/C) в направлении вход Ардуино.При отпускании переключателя конденсатор разрядить через резистор серии 10К плюс 1К на землю, снова создаем хороший наклон R / C, который будет фильтровать высокоскоростной отскок шум. В программном обеспечении мы можем использовать небольшую задержку, чтобы избавиться от более медленного bounce переходы, и вместе это создаст четкие сигналы для Программа Arduino без необходимости прибегать к триггерным вентилям Шмидта или Шлепки.

Одно предупреждение. Не делайте конденсатор для устранения дребезга намного больше, чем 10 нФ.если ты у вас нет 10 нФ, вы можете снизить до 1 нФ. Причина этого в том, что чем медленнее наклон R/C, тем больше времени сигнал остается в неопределенная область между цифровыми «максимумами» и «минимумами», что может снова вызвать сбои в работе процессора. Если бы я нажал на твою кнопку интересно, взгляните сюда: Устранение дребезга кнопок Кнопки — это гораздо больше, чем вы думаете.

Силовая часть

Схема питания довольно проста, и я использовал ее раньше. Два диода Шоттки (с малым падением напряжения) D2 (на самом деле этот диод может быть типа 1N400X) и D3 определяют, какой источник питает вольтметр.Если сеть подключена (обеспечивает 15-30 В постоянного тока), D2 будет иметь более высокое напряжение, поэтому он выиграет. При отсутствии подключения к сети питание подается от батареи. Резистор (R1), включенный параллельно D3, определяет ток перезарядки элемента Ni-CAD. Ток зарядки составляет около 0,1 x C для элемента емкостью 250 мАч. В зависимости от емкости используемой ячейки (ячеек) вам может потребоваться изменить значение R1, чтобы оно соответствовало спецификации (повторной) зарядки ячейки (ячеек).

Чтобы следить за уровнем заряда элемента, я добавил несколько частей, позволяющих Arduino измерять уровень напряжения.Вы не хотите столкнуться с ситуацией, 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 чем-то заняты. Резисторы R2 и R4 образуют делитель напряжения 3:1 с легкодоступными резисторами. Вы можете создать 20K с 2 x 10K последовательно. (не используйте менее 10K для R4, иначе это негативно повлияет на преобразование АЦП) C4 — это небольшой фильтр для избавления от шума, а выход поступает на один из входов АЦП Arduino.Остальное делается в программном обеспечении, и я также разработал некоторые символы уровня заряда батареи, чтобы они выглядели красиво.

Полный мультиметр потребляет менее 60 мА. Около 26 мА из них используется ЖК-дисплеем. При токе менее 100 мА безопасно использовать часть 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, вот источник, который предоставляет оба в комплекте:
Arduino Pro Mini с интерфейсом

.

Дисплей и интерфейс для 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 библиотеку ЖК-дисплеев, чтобы получить драйвер i2c, и я выбрал библиотеку отсюда:
библиотека i2c/LCD

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

Прежде всего, вам нужно знать i2c-адрес вашей платы.
Для этого я использовал небольшой скетч:
сканер адресов i2c

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

#define PCF8574_SLAVE_ADDRESS 0x27 ///< PCF8574 I2C по умолчанию Адрес подчиненного устройства = 20

Готовая фурнитура

Вот фото готового проекта. На самом деле я строю два блока, потому что вольтметров никогда не бывает достаточно. Мой дизайн и внесенные изменения позволяют мне расположить эти измерители очень близко к моим прототипам и без каких-либо проводов питания.Я также могу сделать плавающие измерения, потому что к корпусу ничего не подключено. (входы разъема постоянного тока изолированы от корпуса, если вилка питания не вставлена)

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

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

Должен сказать, что я очень впечатлен точностью! У меня есть два калиброванных блока опорного напряжения, а также новый / только что откалиброванный на заводе 4.5-разрядный настольный мультиметр. Точность и точность этой конструкции поразительны для такого простого и недорогого инструмента.

Настройка оборудования

Я немного опасался питать ЖК-дисплей тем же источником питания 5 В, что и остальная логика. Эти дисплеи печально известны появлением всплесков и шума, поэтому я был начеку на случай неприятностей.

Когда я подключил свой прицел, я не был удивлен обнаруженным шумом, поэтому я начал с развязки питания 5 В, где оно входит в модуль дисплея.Для начала я использовал тантал 3,3 мкФ вместе с 100 нФ, потому что у i2c и LCD нет никакой развязки.
Вот как это выглядит:


К сожалению, это не сильно уменьшило неприятные всплески на опорном напряжении и основных 5В. Изучив это еще немного, я обнаружил, что виновником оказалось переключение линии LTC_CS для запуска/остановки цикла преобразования AD. Вот скриншот:
Верхняя кривая (A) — это сигнал LTC_CS, поступающий от D10 на плате Arduino.Нижняя кривая (B) представляет собой опорное напряжение 4,096 В, связанное по переменному току. Всплески явно вызваны коммутацией на цифровом порту. Их ширина составляет несколько нсек, поэтому я выбрал конденсатор емкостью 4 н7Ф, который замедлял фронт достаточно, чтобы больше не вызывать всплески. Я установил этот конденсатор на печатную плату Arduino, припаяв одну ножку к D10, а другой конец к неиспользуемому монтажному отверстию GND рядом с ним. Конденсатор можно увидеть к северу от кнопки сброса:
И это результат:
Я также заметил потенциальную ошибку в исходном коде, связанную с усреднением результатов.Функция Spi_Read отбрасывает показания АЦП, если они не готовы, но код основного цикла считает их допустимыми, что может привести к неправильным измерениям. Я исправил код, но не смог найти экземпляры этой ошибки, когда искал ее с помощью логического анализатора.

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

Прежде всего, это изображение окна выборки АЦП:

. Здесь вы можете видеть, что CS снижается, чтобы начать цикл, и MISO готово 1.25 мкс позже, практически в то же время. Между этим событием и первым тактовым импульсом проходит 1,5 мкс. Это после того, как я уже устранил небольшую задержку в исходном коде Spi_Read. В этом нет необходимости. Здесь вы можете увидеть четыре байта данных, которые считываются, и фактические данные, представленные в MISO. Обратите внимание, что на третьем такте мы читаем третий бит состояния (SIG), и это указывает на сигнал V-in> 0. Данные ближе к концу — это «настоящие» 28-битные данные, из которых последние 4 — это «лишние» субмладшие биты отбрасываются в основном цикле после усреднения.(подробности см. в техническом описании)

Я выбрал 8 выборок для усреднения в своем коде, а затем подготовил результат для отображения на ЖК-дисплее. Как я упоминал ранее, эти ЖК-дисплеи очень шумные. В нашем случае это не имеет реального влияния, потому что LTC2400 засыпает после того, как мы считываем данные и снова переводим вывод CS в высокий уровень, как вы можете видеть выше.

На снимке экрана показано окончание передачи данных (канал 5) по шине 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 мс.

Вот изображение полного цикла:

«Мертвое» время усреднения результатов и отправки их на ЖК-дисплей составляет всего 0,22 секунды.

После того, как я поигрался с измерителем, я стал все больше и больше недоволен колебанием последних 3 цифр, даже когда к нему подключено стабильное опорное напряжение.

Усреднение, сглаживание и фильтрация

Сначала я поэкспериментировал с усреднением, но это не решение для системы с 24-битным разрешением.Причина заключается в присущем количестве шума, когда вы опускаетесь до уровня микровольт. Ниже приведен пример моего эталона на 2,5 В с использованием моего некалиброванного вольтметра (эталон откалиброван на 2,49993 В)

Усреднение (с использованием 8 значений) не имеет такого большого влияния, как вы думаете. Шума все еще довольно много.

Значит, 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 конструкцию фильтра Infinite Input Response (IIR).И это подавало большие надежды:

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

А здесь с коэффициентом 48.

Этот фильтр основан на «взвешивании» новых образцов на основе деления. Делитель фиксирован, и выше я использовал коэффициент 48. Это означает, что новый образец вносит только 1/48 значения в усредненную сумму.

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 посмотрел на сброс усредненного результата, если образец значительно отличался от усредненного результата.Я использовал входной фильтр с 5 выборками, чтобы избежать сброса фильтра пиками, и это сработало очень хорошо. Если прикладывалось новое напряжение, требовалось всего 5 циклов по 0,165 с. для переключения на новый вход.
У меня почти нет опыта работы с фильтрами, и этот дополнительный код я разработал сам, но я был убежден, что должны быть доступные методы получше. В конце концов я нашел фильтр Калмана, который часто используется, и изначально он казался идеальным для этого приложения.

Ничего не зная об этом, я поискал и нашел очень хороший учебник на YouTube, который очень хорошо объясняет фильтр Калмана, даже для полных чайников, таких как я.(ищите Michel van Biezen — Special Topics — The Kalman Filter) Я написал упрощенную версию фильтра, основанную на его объяснении, но не был удовлетворен результатом. Я также работал с другим найденным примером, но у него была та же проблема.

Ни один из них не работал с относительно быстро меняющимися изменениями ввода, как Например, при переключении с 2,5 В на 10,0 В. Оба взяли несколько секунд, чтобы показать новое значение. Не годится для цифрового мультиметра, облом!

Таким образом, Калман выглядел великолепно на бумаге и в моделировании (используя Excel), но в действительности, используя мой вольтметр, он был намного хуже, чем БИХ-фильтр, который я уже использовал.

Однако я украл концепцию из 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 отличный, я считаю.


Если я сейчас подключу измеритель к действительно стабильному напряжению, например, из эталона, 5 десятичных цифр будут стабильными, и только 6-й будет колебаться из-за шума. Когда я переключаюсь с одного опорного напряжения на другое, в течение нескольких циклов напряжение обновляется, и в течение секунды или около того 5 цифр снова становятся стабильными.

Когда я тестировал возможность установки напряжения вручную с помощью блока питания (один из тех, что я построил в других сообщениях на форуме), я был поражен тем, насколько хорошо реагировала на мою настройку и точность, но я также видел, насколько шумным был мой блоки питания старой версии оказались. (к счастью, не тот, который я разработал сам) Это то, что вы получаете, когда используете 24-битный АЦП с разрешением микровольтажа. Ой!

Дополнительные уровни калибровки

В любом случае, с этим фильтром я также добавил отдельную функцию калибровки для калибровки вольтметра по опорному напряжению.Я уже использую калибровку нулевого напряжения (Zero) Null Volt для обнуления входного уровня, но теперь я также могу настроить измеритель на опорное напряжение.

Благодаря новой функции калибровки точность, которую вы можете получить, теперь 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 изучения конструкций фильтров я также увидел способ получить более стабильную и точную задержку сбора данных для LTC2400.Задержка теперь рассчитывается динамически.

Поскольку мне нужно было сохранить коэффициент калибровки для опорного напряжения, мне нужно было сохранить число с плавающей запятой в EEPROM. Оказывается, в библиотеке, которую мы уже использовали, есть эта функция, так что я мог почистить код и отправить еще две функции из исходного кода в битовое ведро.

Мое двойное нажатие теперь запускает калибровку нуля при коротком нажатии, а долгое нажатие входит в эталонную калибровку.

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

Обновление V3.11:
Я обнаружил ошибку в расчете фильтра, основанную на ошибке округления. Это происходит из-за того, что поплавок ныряет в лонг, а результат снова превращается в лонг. Решение состояло в том, чтобы использовать поплавок в качестве результата. Ошибка сложного округления привела к тому, что результат фильтра оказался немного ниже необработанного усредненного входного уровня.

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

Я также добавил на дисплей множитель экспоненты веса фильтра.

Обновление V3.12:
Поскольку линейность измерителя оказалась не такой хорошей, как я надеялся, я придумал способ измерения выходного значения микросхемы ADR4540B и обновил этот коэффициент в коде. Чтобы измерить это напряжение с помощью еще не откалиброванного измерителя, я сначала откалибровал его с опорным напряжением 5V0, чтобы максимально приблизиться к выходному напряжению 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 расходомера необходимо выполнить три или четыре этапа. Прежде чем приступить к работе с этим разделом, вам необходимо обновить прошивку, указав фактические данные калибровки вашего эталонного напряжения. В прошивке есть константы (cal_XXv_ref) для их добавления. Эти значения будут использоваться для получения более высокой точности. Вам также необходимо начать с опорного напряжения (v-ref), установленного на типичном уровне 4.09600В.

Примечание. В функции настройки встроенного программного обеспечения предусмотрена принудительная запись начальных значений в EEPROM.

1. Калибровка нуля

С помощью калибровки нуля настраивается нулевой уровень напряжения измерителя. Это устранит любую разницу в напряжении между положительным входом АЦП и землей. Чтобы подготовить измеритель к нулевой калибровке, соедините две входные клеммы коротким кабелем. Перед запуском этой калибровки дайте измерителю прогреться в течение примерно 15-30 минут.Затем вы можете вызвать нулевую калибровку коротким нажатием кнопки калибровки.

В первой строке на дисплее отобразится «Калибровка нуля», а во второй — «Короткое замыкание на входе». Через 3 секунды начинается регулировка. Измеритель возьмет 75 образцов (Constant cal_adj_samples), и это число отобразится на дисплее. Образцы усредняются, и результат сохраняется в EEPROM. Результат отображается на дисплее, после чего расходомер снова начинает работать в обычном режиме. Это полученное значение нулевой калибровки будет вычтено из всех измеренных значений с этого момента.

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 необязательный шаг, который можно выполнить для достижения максимальной точности. Эталонный ADR4540B выдает типичное напряжение 4.096В. Тем не менее, это имеет некоторые допуски, 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 необходимо выполнить только один раз после сборки счетчика, а затем, возможно, каждый год, чтобы приспособиться к старению. Сначала вам нужно измерить выходное напряжение эталона ADR4540B и добавить это значение к константе (v_ref) в прошивке. Если у вас есть высокоточный и точный цифровой мультиметр с 6 и более цифрами, вы можете использовать его для измерения выходного сигнала эталона и сохранения результата в виде константы (v_ref) в прошивке.Я припаял контрольную точку к печатной плате, чтобы можно было подключить тестовые провода для измерения этого типичного опорного напряжения 4,096 В.

Если у вас нет доступа к такому точному измерителю, вы также можете использовать для этого микровольтметр. Это немного более громоздко, но можно сделать. Чтобы измерить истинное значение эталона, сначала необходимо откалибровать измеритель по эталону 5 В. Эталонное значение 5 В очень близко к типичному опорному напряжению 4,096 В, поэтому точность является оптимальной.Прошивка имеет положения для всех основных уровней напряжения, которые есть в наиболее распространенных ссылках. 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 в прошивке функцию опорного напряжения 5 В, 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 опорного значения в константу (v_ref). Начните со значения 4,09600 В.

Перед тем, как приступить к этой специальной калибровке, закройте крышку и подключите измеритель к эталонному напряжению, настроенному на выход 5 В. Дайте измерителю и опорному напряжению прогреться в течение от 30 минут до часа. Запустите калибровку точности, нажав и удерживая кнопку cal. 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 опорного напряжения, 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 расчете напряжения, как вы можете видеть в прошивке.

Теперь, когда измеритель откалиброван по опорному напряжению 5 В, теперь можно измерить опорное напряжение ADR4540B.Я предполагаю, что счетчик все еще был должным образом прогрет. Чтобы выполнить это измерение, откройте крышку, подключите выводы измерителя к эталону ADR4540B и максимально закройте крышку. Дайте показаниям счетчика 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 метра, метр А и метр Б.

3. Калибровка точности напряжения

После того, как вы ввели истинное эталонное значение в прошивку, снова запустите калибровку 5 В.Результирующее значение теперь будет рассчитано с фактическим значением v-ref и сохранено в EEPROM. Если вы хотите быть очень точным, вы можете снова измерить ADR4550B, обновить номер v-ref и выполнить еще одну калибровку 5V, чтобы получить оптимальную калибровку. Теперь счетчик готов к использованию.

Внимание!

К настоящему моменту должно быть ясно, что не следует постоянно калибровать измеритель. Если вы вошли в шаг калибровки точности случайно, слишком долго нажимая кнопку, выключите измеритель до того, как результат будет введен в EEPROM, в противном случае вам придется снова выполнить всю процедуру с опорным напряжением.Нет необходимости повторно делать эталон ADR4540B, поэтому этот шаг можно пропустить.

4. Окончательная калибровка

После того, как я откалибровал свои два измерительных прибора, 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 был лучший результат линейности при использовании 10V0. эталонная калибровка.


После того, как я выполнил калибровку 10 В, общая линейность оказалась лучшей:

Опорное напряжение     Измеренное напряжение     Дельта                          %
2.49993 V 2.49953 V -400UV -0.016%
5.00181 V 5.001515 V -295UV + 0,059%
7.50547 V 7.50534 V -130UV + 0.0017%
10.00673 V 10.00672 V -10UV + 0,00001%

Это достаточно хорошо для меня. Если мне действительно нужно измерить очень точно 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 фактически измерять входной диапазон +/- 12,5% опорного напряжения, поэтому с помощью этой функции вы можете обнулить счетчик не коротким замыканием, а напряжением, которое вы хотите контролировать, скажем, 2,5. Задание V на входе. В этом случае показания счетчика начинаются с 2,5 В и показывают разницу на дисплее в зависимости от 2,5 В. С помощью этого трюка вы можете измерять напряжения, такие как дрейф, с разрешением в микровольты во времени.(сюда входит и дрейф самого счетчика конечно, 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!

Веселись!

[Обновление: июнь 2020 г.]

Добавление средства регистрации

Для другого проекта, над которым я работаю, мне нужен был метод для регистрации измеренных значений счетчика и последующего отображения их на графике.Я добавил новую версию прошивки (V3.13) на сайт Github, в которой уже есть некоторые изменения прошивки, чтобы начать это делать. В новой версии измеренные значения в микровольтах выводятся каждую секунду на последовательные выходные контакты Arduino, и их можно просматривать и регистрировать при использовании Arduino IDE и последовательного монитора. Чтобы добавить временные метки к измерениям, вы можете вызвать функцию «Показать временную метку» последовательного монитора Arduino IDE. Простое копирование и вставка этих данных в файл Excel позволяет проанализировать данные и построить на их основе график.

Вот график измерения напряжения элемента батареи AA 1,5 В. С 6 десятичными цифрами счетчик отображает до 1 микровольта. При таком уровне чувствительности малейшие изменения температуры или даже движения воздуха будут иметь заметный эффект. Держите крышку на счетчике и не размахивайте руками от волнения!

Этот график является выходным сигналом моего источника питания Siglent SPD3303, настроенного на 5000 В. Это показывает дрейф около 150 микровольт в течение 1 часа.


Это график одной из моих ссылок при настройке 5В.Обратите внимание на чувствительность к микровольтам еще раз. Количество знаков после запятой можно задать в прошивке или выкинуть из собранных значений по формуле Excel.

Я провел такое же измерение (не одновременно), используя свой цифровой мультиметр Vichi VC8145 с 4-1/2 цифрами на 80 000 отсчетов, используя программное обеспечение для регистрации от Дика Гриера. ссылка на софт

Мы с ним работали вместе, чтобы сделать его немного лучше. Обратите внимание, что калибровка измерителя через 4 года немного сбивается.

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 расходомера? Я обнулил счетчик и, пока перемычка между входными клеммами оставалась подключенной, измерил результирующий входной дрейф и шум. В течение примерно 30 минут я измерил шум от +4 до -2 мкВ, но без дрейфа.

Эти графики показывают, насколько хорош этот самодельный счетчик. Это свидетельствует об используемых деталях, конструкции и расположении платы этого измерителя. Вам будет трудно получить такой уровень чувствительности и точности в коммерческих продуктах, если только вы не готовы заплатить сотни евро.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ

Это дополнение к программному обеспечению для регистрации является абсолютным минимумом, потому что, 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 от измерителя (Arduino) к другому устройству, вы можете подключить DUT к заземлению, и это нарушит функцию измерителя, работающего от батареи. Он также больше не позволяет выполнять плавающие измерения, когда измеритель работает от батареи.Отсутствие оптического разделения тоже может быть небезопасным! Знай, что делаешь, и будь в курсе…

Оптическая изоляция
Я закончил оборудование для секции оптической изоляции. 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 настроить значения резисторов эмиттера. Держите их как можно ниже, чтобы контролировать время нарастания.

Если это по-прежнему вызывает проблемы со скоростью, есть хорошее дополнение схемы, разработанное покойным Бобом Пизом (Lineair Technology) (см. его книгу «Устранение неполадок аналоговых цепей»), 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 улучшит время спада. Схема работает очень хорошо, но является излишним для этого приложения на скорости 9600 бод.

Ниже показана схема изоляции, которую я добавил к цифровому мультиметру.

Соединения с левой стороны идут прямо к контактам на Arduino Pro Mini. Соединения на правой стороне идут к плате преобразователя последовательного порта в USB. Существует несколько версий этих досок, и они стоят всего несколько евро.В любом случае они нужны для программирования Arduino Pro Mini. У конкретного, который я использовал, есть функция, позволяющая ему работать с системами 3V3 и 5V, выбранными перемычкой.

Я отпаял USB-разъем от платы последовательного порта к USB-плате и добавил штыревые контакты к 4 соединениям. От этих 4 штырей я перехожу к USB-кабелю, который заканчивается изолированной частью USB-микрошасси, установленной на задней панели.
Кабель можно заказать здесь: panelmount Есть версии с зачищенными проводами и с разъемами, что я и заказал.Экран кабеля доступен для подключения к земле.

Предостережение

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

Я пытался понять почему не работает, тоже все пересмотрел сети, но мне это не удалось. Если кто-нибудь из вас знает, что нужно сделать, чтобы это работает, пожалуйста, отзовитесь.

Окончательный тестовый прогон

Чтобы проверить функцию регистрации, я снова использовал один из своих эталонов напряжения. Эталонное напряжение было установлено на 2,5 В, потому что это также предполагаемый уровень напряжения на устройстве, которое мне нужно протестировать, GPSDO. Калибровка 2,5В была написана по ссылке как 2.49993V в то время, сейчас несколько лет назад. Я не дал агрегатам прогреться, после включения сразу начал логить. Вот результаты:

Регистрация напряжения была ежесекундной 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 понятия не имею, чем это вызвано. Был ли это эталон или это был цифровой мультиметр? Я не работал от батарей, так что это могло быть сетевое напряжение.Кто знает…

В любом случае, вы можете видеть, что напряжение очень медленно поднимается примерно до 20.000 секунд, когда произошло колебание в несколько микровольт, после чего оно стабилизировалось. Я начал с напряжения 2,499515 и остановился через 8 часов с напряжением 2,499635. Температура в комнате повысилась, потому что вышло солнце. Это может быть причиной медленного роста. Я не следил за температурой, когда записывал это. С такой чувствительностью это действительно необходимо.

Заключение

Настройка вольтметра и эталона не показывает значительного дрейфа, измеренное напряжение увеличилось всего на 120 мкВ за 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 в своем предполагаемом приложении. Я просто надеюсь, что этот сбой больше никогда не повторится и не испортит долгое измерение.

Наслаждайтесь!


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

Аудио милливольтметр

Аудио милливольтметр
Продукция Elliott Sound Проект 16 

© 1999, Rod Elliott — ESP
Обновлено в декабре 2021 г.


Введение

При выполнении любых тестов аудиосистемы обязательно наличие какого-либо измерительного устройства.Цифровые мультиметры бесполезны, так как они не дадут истинной картины происходящего, а большинство из них имеют достаточно ограниченный частотный диапазон. Осциллограф является идеальным инструментом, но не все любители могут позволить себе расходы на прицел, и им будет немного сложно оправдать немалую стоимость.

Милливольтметр переменного тока, калиброванный в дБ, с диапазоном от 30 В до полной шкалы 3 мВ (диапазон 80 дБ) был бы чрезвычайно полезен. Прикрепите микрофон (неплохо 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 входное сопротивление более 2 МОм, но он доставляет неудобства, поскольку при таком высоком импедансе паразитная емкость мешает калибровке, поэтому также необходим параллельный емкостной аттенюатор. Если вы планируете работать с ламповыми усилителями, вам понадобится высокий импеданс, но в остальном аттенюатор с низким импедансом должен работать хорошо.

Примечание. Осторожно: Описываемый измеритель не имеет защиты JFET, поэтому при подключении к источнику высокого напряжения в диапазоне 3 мВ JFET выйдет из строя. Это было сознательное решение, потому что добавление защитных диодов увеличило бы входную емкость схемы. Это резко ограничило бы производительность на высоких частотах. В общем, при любом метре Для этого типа аттенюатор всегда должен быть настроен на высокое напряжение (например, 30 В) перед подключением, , особенно , если измеряются напряжения сигналов с высоким постоянным напряжением (например, клапан [вакуумная трубка]). схемы).


Типовой готовый инструмент

После сборки инструмент может выглядеть так, как показано выше. Многое зависит от механизма, который вы используете, так как его физический размер определяет высоту, а корпус должен быть достаточно широким, чтобы оставить место для поворотного переключателя и переключателя включения / выключения / проверки батареи. Это может быть тумблер 4P-DT (четырехполюсный, двухпозиционный, с отключенным центром) или четырехполюсный поворотный переключатель. Последний будет занимать гораздо больше места, поэтому корпус нужно будет сделать шире.Светодиодный индикатор является совершенно необязательным и не показан на схемах. При использовании я рекомендую «сверхяркий» тип, который даст хорошую индикацию всего при 500 мкА (используйте резистор 15 кОм для ограничения тока светодиода). Если используется, светодиод и его резистор должны быть подключены к источнику питания -9 В, чтобы сбалансировать JFET, который питается только от источника питания +9 В.


Аттенюаторы

Две сети аттенюаторов показаны на рисунках 1 и 2, а двухступенчатая версия показана на рисунке 2А.Как видите, для версии Hi-Z требуются все эти конденсаторы, и они тоже должны быть точными. В противном случае высокочастотные характеристики будут повсюду, поэтому вам понадобится измеритель емкости или источник конденсаторов с жесткими допусками. Резисторы представляют собой стандартные 1% металлопленочные резисторы серии E12, а колпачки (если используются) в идеале должны быть полистироловыми или полиэфирными, но для номиналов ниже 1 нФ будут использоваться керамические колпачки. Убедитесь, что керамика имеет низкий тепловой дрейф — NP0 или C0G. Входное сопротивление аттенюатора равно 2.18 МОм (1,97 МОм с R0a и R0b), параллельно около 10 пФ (с учетом емкости разъема и проводки).


Рис. 1. Высокоимпедансный аттенюатор (Z в = 1,97 МОм)

Обратите внимание, что C10 (32 нФ) на самом деле — это 32 нФ, и его нужно будет собрать из меньших конденсаторов (например, 12 нФ || 10 нФ) или выбрать из партии. Допуск конденсатора в идеале должен быть таким же, как и для резисторов — для получения приемлемой точности предлагается 1%. Вы почти наверняка не сможете купить конденсаторы с допуском 1%, и вам придется прибегнуть к использованию измерителя емкости для выбора значений.Они так же критичны, как и резисторы, но только на высоких частотах (выше 10 кГц).

Можно ожидать, что с аттенюатором Lo-Z характеристики будут довольно линейными примерно до 80 кГц, прежде чем паразитная емкость начнет влиять на измерение. Без запараллеленного емкостного аттенюатора версия Hi-Z начнет показывать некорректные показания выше 10 кГц, что недопустимо. Паразитная емкость возникает из-за контактов переключателя и близости резисторов друг к другу, и всего несколько пФ вызовут хаос на высоких частотах.

Чтобы свести к минимуму емкость, устанавливайте все резисторы (и конденсаторы) непосредственно на поворотном переключателе и держите их как можно дальше друг от друга, корпуса и остальной части схемы. Не поддавайтесь искушению 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 паразитная емкость всего 10 пФ приведет к потерям 3 дБ на частоте всего 8 кГц, поэтому минимизация емкости имеет решающее значение.

Емкостной делитель минимизирует влияние паразитной емкости, но не устраняет его. Вы можете обнаружить, что полезно использовать подстроечный конденсатор вместо C2 (4,7 пФ). Значение должно находиться в диапазоне от 2 до 10 пФ. Альтернатива известна в радиочастотных кругах как «уловочный» конденсатор, сделанный путем скручивания двух изолированных проводов вместе (или одного изолированного провода с обернутым вокруг него оголенным медным проводом). Это неудобно, но возможна очень тонкая настройка. Ожидайте до 1 пФ/см, в зависимости от толщины изоляции и диэлектрической проницаемости.


Рис. 2. Аттенюатор с низким импедансом (Z в = 214 кОм)

Версия с низким Z менее чувствительна к паразитной емкости, но даже при 150 кОм (самое высокое значение резистора в схеме) требуется всего несколько пФ, чтобы начать оказывать неблагоприятное влияние на частоте 100 кГц или около того. Опять же, не стремитесь к аккуратности, так как это только ухудшит производительность.

Как видно, оба аттенюатора имеют одинаковые диапазоны — от 3мВ до 30В с шагом 10дБ. Потому что 10 дБ — это коэффициент 3.16, шкала должна быть откалибрована по двум шкалам напряжения, 0-1 и 0-3. Если вам очень повезет, то, возможно, уже можно будет найти измеритель с этими диапазонами (я использовал около 3-х из них в различных проектах), но сейчас их довольно мало. Можно обвинить в этом цифровую технику, но некоторые аналоговые мультиметры могут иметь нужные вам шкалы — такой измеритель, однако, не будет дешевым.


Рисунок 2A — Двухступенчатый аттенюатор (Z в = 909 кОм)

Двухступенчатый аттенюатор прислал читатель №.Я внес некоторые изменения в его первоначальную заявку, но она все еще очень близка. Этот тип аттенюатора очень распространен в осциллографах и во многих старых схемах VTVM , поскольку его преимущество заключается в использовании меньшего количества прецизионных деталей, особенно конденсаторов. К сожалению, для этого требуется двусторонний 9-позиционный поворотный переключатель. Раньше они были довольно распространены, но сейчас их гораздо меньше. Значения емкости, которые я показал, являются «идеальным» случаем, но в реальности они будут недостижимы. См. таблицу ниже для номиналов резисторов и конденсаторов, которые дают максимальную погрешность менее 0.1 дБ, при условии точной емкости. Использование подстроечного колпачка для положения C1 дает вам возможность отрегулировать емкость для минимальной погрешности. Значение около 16,5 пФ очень близко к оптимальному, но паразитная емкость будет влиять на конечное значение.

R8 показан как необязательный. Это предотвратит резкое дрожание счетчика при изменении диапазона, но также приведет к ошибке. Это не большая ошибка , но она снижает входной импеданс в диапазоне 3 мВ и немного сдвигает выходной сигнал входного аттенюатора.Обратите внимание, что каскад JFET должен выдерживать входное напряжение до 30 мВ без искажений, поэтому его коэффициент усиления должен быть достаточно низким. После регулировки VR1 полевой транзистор обычно имеет коэффициент усиления около двух.

¹  Схема аттенюатора была предоставлена ​​Стеном из Дании. Некоторые номиналы немного отличаются от его оригиналов, в основном это конденсаторы.
Резисторы Конденсаторы
R1 969k = 910k + 56k + 3k0 C1 15.424 пФ = 10 пФ || Подстроечный конденсатор 2-10 пФ
R2 30k6 = 27k + 3k6 C2 517пФ = 470пФ || 47пФ
R3 1k C3 16 нФ = 15 нФ || 1 нФ
R4 21k6 = 16k + 5k6
Р5 6к84 = 6к8 + 39
Р6 3к16

Символ ‘||’ означает параллельно, а «+» означает последовательно.Одно из значений резистора доступно только в серии E48 (3,16 кОм), и его нельзя получить точно ни с какой последовательной или параллельной комбинацией. 1.0к + 2.2к дает 3.2к, ошибка +1.27%. Подбор мультиметра возможен для получения более точного результата.

Значения конденсаторов, предоставленные Sten, составляли 22 пФ (C1), 718 пФ (C2) и 22 нФ (C3). Эти значения имеют максимальную ошибку 0,25 дБ. Конструктор должен решить, какой уровень точности требуется.


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, чтобы счетчик работал от 9-вольтовой батареи.Усилитель измерителя также требует высокого входного импеданса, особенно для версии с аттенюатором с высоким импедансом.

Следовательно, предпочтительным устройством является дискретный операционный усилитель, поскольку он может удовлетворять всем желаемым характеристикам, которые нам нужны. Входная чувствительность измерительного усилителя составляет 3 мВ для полного отклонения шкалы на измерителе, поэтому требуется значительное усиление. В последней схеме JFET используется для обеспечения необходимого высокого входного импеданса и имеет дополнительное преимущество в виде дополнительного усиления, что помогает снизить требования к операционному усилителю, поскольку типичный JFET 2N5485 в показанной схеме (рис. 4) обеспечивает коэффициент усиления около 15, повышая входное напряжение схемы операционного усилителя примерно до 45 мВ при входном напряжении 3 мВ.


Рис. 3. Базовая схема усилителя измерителя

Еще одним требованием является простота и хорошая линейность. Базовый измерительный усилитель, показанный на рисунке 3, удовлетворяет всем нашим требованиям, но, как вы видите, использует германиевые диоды. Хотя их труднее достать и они дороже, чем кремниевые (и имеют более высокий ток утечки), они также имеют очень широкую полосу пропускания и значительно меньшее падение напряжения, чем кремниевые, что снижает требование к операционному усилителю иметь бесконечную скорость нарастания.

Эта базовая конструкция существует уже много лет и до сих пор является одной из самых простых в изготовлении, поскольку состоит из минимума 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 должен быть выбран для используемого вами движения измерителя, так как разные измерители имеют разное демпфирование. Первоначально это можно не учитывать, но если чрезмерные колебания измерителя вызывают проблемы (или колебания стрелки на низких частотах), то потребуется конденсатор.Значение 10 мкФ всегда является хорошей отправной точкой.

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


Полный измерительный усилитель

Всю схему можно легко построить на куске перфорированной платы (Veroboard или аналогичная подойдет для этого типа схемы), и печатная плата совершенно не нужна.Разместите физическую схему, как можно точнее следуя схеме. Это почти всегда хорошо работает с дискретными схемами и позволяет легко следовать 10 годам позже, когда вам нужно это исправить. (Моя у меня уже более 20 лет, и мне еще не приходилось ее чинить.)


Рис. 4. Полный измерительный усилитель

На рис. 4 показан полный измерительный усилитель, на входе которого используется полевой транзистор 2N5459 (или аналогичный). Если возможно, я бы использовал 2N5484, так как они предназначены для радиочастот и имеют лучшую высокочастотную характеристику, но их может быть сложнее найти.JFET обеспечивает очень высокий входной импеданс, а также некоторое полезное усиление (около 15), что позволяет использовать во всем устройстве один дискретный операционный усилитель. Имейте в виду, что вам, возможно, придется искать JFET — раньше были доступны сотни типов, но большинство из них исчезли и больше не доступны. Вам нужен полевой транзистор JFET, рассчитанный на довольно низкий ток (1–5 мА при нулевом напряжении на затворе) и напряжение отсечки затвор-исток около 2,5 вольт. Если вы попытаетесь использовать JFET с заметно отличающимися характеристиками, вам потребуется изменить схему.

Изначально я указал полевой транзистор 2N5459 JFET, но его может быть трудно достать. Одним из предлагаемых устройств является J113, но они имеют высокую емкость затвора и не очень хорошо справляются с высокими частотами. Если возможно, вы можете использовать BF244, который, как мне сказал читатель, работает очень хорошо. Другой кандидат, который, кажется, легко доступен и будет работать, — это BF245A — обратите внимание, что он должен быть версией ‘A’. Поскольку необходимо будет изменить сопротивление R2, чтобы получить около 5 В постоянного тока на стоке Q1, я изменил схему, чтобы сделать R2 подстроечным резистором.Изменяйте настройку подстроечного резистора, чтобы получить напряжение стока около 5 В. Там должно быть минимум 3 В постоянного тока между стоком и истоком, иначе полевой транзистор не сможет должным образом усиливаться. JFET имеют широкий разброс параметров, поэтому не удивляйтесь, если вам нужно изменить R3, чтобы заставить его работать правильно. С триммером в этом нет необходимости.

«Операционный усилитель» представляет собой простую дискретную конструкцию с 3 транзисторами и используется для получения оптимальных характеристик частотной характеристики, которые трудно получить со стандартными операционными усилителями для этого приложения.Характеристики искажения относительно неважны, но требования к широкой полосе пропускания и высокому коэффициенту усиления во всем диапазоне частот исключают большинство обычных операционных усилителей. Используйте OA91, OA95, 1N60, 1N34A или аналогичные германиевые диоды для D1-D4 для достижения наилучших результатов. Вы также можете попробовать диоды Шоттки BAT43. D5 должен быть стандартным кремниевым диодом.

Обратите внимание, что полевой транзистор не имеет резистора затвора, но использует делитель напряжения (аттенюатор) для заземления. Обычно это не считается хорошей практикой, но вызывает лишь незначительные «щелчки» стрелки при смене диапазонов.Также имейте в виду, что существует минимальная защита входа, поэтому, если вы установите измеритель на диапазон 3 мВ и подключите его к выходу динамика усилителя, вы, вероятно, нанесете ущерб. Резистор (10 кОм) последовательно с затвором используется, но не обеспечивает полной защиты. Резистор, который обеспечит полную защиту при любом напряжении, также вызовет проблемы на высоких частотах из-за его высокой стоимости. Точно так же емкость защитных диодов также отрицательно повлияет на характеристики высоких частот (поэтому их и нет).

Дискретный операционный усилитель имеет простую конструкцию, но имеет частотную характеристику значительно выше 100 кГц (-1 дБ) при нагрузке измерителя 50 мкА и будет удовлетворительно работать при напряжении батареи до 8 В (нижний предел для 9-вольтовой батареи перед ее внутренним напряжением). сопротивление значительно возрастает). Конденсаторы емкостью 100 мкФ используются для обеспечения обхода питания батареи, чтобы помочь противодействовать увеличению импеданса по мере старения батареи.

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

Во время сборки крайне важно свести паразитную емкость к минимуму. У усилителя очень высокий коэффициент усиления и широкая полоса пропускания, и если вы не будете осторожны, возникнут (но не могут) 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 точки цепи. Это помогает гарантировать, что они не могут работать как антенны на высоких частотах — это может вызвать колебания или плохой отклик на высоких частотах, и ни то, ни другое не добавит полезности инструменту.


Испытание и калибровка

Первоначальный тест включает в себя подключение измерительного усилителя к аттенюатору и подачу питания. Перед этим необходимо тщательно проверить всю проводку.Батареи на 9 В могут обеспечить ток, достаточный для повреждения транзисторов, но батареи дороже, чем транзисторы. Ошибка в проводке может привести к сильному разряду батарей, что приведет к преждевременной разрядке батарей. Обычно батарей должно хватить на довольно продолжительное время, так как потребляемый ток составляет всего около 4,5 мА.

Счетчик снабжен защитой D5, 1N914 (или 1N4148), которая будет проводить ток, если приложено слишком большое напряжение (или ток) — хотя счетчик будет жестко прижиматься к упорам и все же может быть поврежден, если условие допустимо. настаивать.При подаче питания измеритель должен прыгать до полной шкалы, а затем быстро восстанавливаться почти до 0 вольт. Если он остается на полной шкале, вы допустили ошибку, поэтому немедленно отключите питание, найдите и устраните ошибку.

Калибровка

включает в себя сначала установку потенциометра Set 0V Offset в его среднее положение, а затем тщательную регулировку до тех пор, пока показания счетчика не будут как можно ближе к отметке нулевого напряжения. Любое оставшееся смещение должно быть удалено с помощью механической регулировки нуля измерителя — это немного грубо, но с этим типом схемы выбор невелик.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 счетчика используется точное напряжение в диапазоне от 100 до 2000 Гц. Выберите подходящий диапазон на аттенюаторе, затем отрегулируйте регулятор чувствительности, 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 различны для диапазонов 1В и 3В. Потенциометр чувствительности будет иметь более чем достаточный диапазон для калибровки устройства при условии, что не было допущено ошибок в проводке.

Если по какой-то причине ваша версия решит, что она хочет колебаться на частоте МГц или три, вам нужно будет добавить небольшую емкость между коллектором и основанием Q4 — я не ожидал, что потребуется более 10 пФ, и даже это уменьшит ВЧ отклик немного. Мой имеет верхний предел частоты -1 дБ около 250 кГц, частота, которая более чем достаточна для использования в аудио (почти на порядок), но это без конденсатора ограничения частоты (мельника или доминирующего полюса).


Механизм счетчика

Важно получить наилучшее движение измерителя, которое вы можете найти, иначе единица измерения будет трудночитаемой и, возможно, неточной. Вам нужно будет сделать новую шкалу для измерителя, показывающую два диапазона и шкалу дБ. Одна из возможных копий показана ниже, и есть ссылки на пару других, одна из которых должна соответствовать всем требованиям для довольно стандартного механизма 50 мкА — они должны быть доступны, где бы вы ни находились, но вам, возможно, придется немного осмотреться.


Рис. 5. Лицевая сторона счетчика

Альтернативными циферблатами являются Meter Face 1 и Meter Face 3. Один из них должен иметь возможность изменять размер в соответствии с используемым вами движением, но необходимо немного поэкспериментировать. Вы заметите, что № 3 в некоторых местах кажется нарисованным от руки — потому что так оно и было. Это развертка с моего собственного милливольтметра, и когда он был построен, все эти новомодные сканеры и компьютерные штучки были немного менее распространены, чем сегодня (из этого можно сделать вывод, что я пользуюсь мультиметром довольно давно) .

Чтобы узнать, что вы пытаетесь найти, перейдите по этой ссылке на австралийскую компанию Jaycar Electronics. Это ссылка на сайт компании, и вам придется искать движение (раньше у меня была ссылка на изображение самого счетчика, но Jaycar сменила свой сайт, и ссылка не будет работать). Те, что доступны, не очень хороши, но похожи на тот, который я использую, и работают достаточно хорошо.

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

После завершения измеритель может быть откалиброван по известному точному цифровому мультиметру с частотой около 100 Гц (большинство цифровых счетчиков дают точные показания на этой частоте).


Проверка дополнительного аккумулятора

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


Рис. 6. Цепь проверки дополнительной батареи

Использование подстроечного потенциометра — желательно многооборотного — позволяет калибровать вольтметр по точному мультиметру, а отображаемое напряжение показано при включенной электронике измерителя, поэтому он будет считывать реальное напряжение под нагрузкой. Обе батареи измеряются последовательно, поэтому номинальное напряжение, считываемое измерителем, составляет 20 В полной шкалы (R = 20 / 50 мкА = 400 кОм, поэтому подстроечный потенциометр на 220 кОм (или 200 кОм) должен находиться где-то в середине своего хода).Этот вариант требует, чтобы переключатель питания был 3-позиционным 4-полюсным поворотным, поэтому он будет стоить немного дороже, чем простой мини-тумблер DPST. Не пропустите R9 и убедитесь, что подстроечный потенциометр установлен примерно на 1/2, прежде чем пытаться откалибровать вольтметр.

Свежие 9-вольтовые батарейки могут легко измерять чуть более 10 В, поэтому, если возможно, откалибруйте прибор с бывшими в употреблении (но не разряженными) батарейками. В качестве альтернативы используйте настольный источник питания, который можно установить ровно на 9 В, и используйте его для калибровки.


Корпус

Используемый корпус должен быть цельнометаллическим, так как аттенюатор и измерительный усилитель нуждаются в очень хорошей защите от гула и шума. Его можно сделать из листового алюминия или другого металла (сталь, латунь и т. д.), если у вас есть инструменты для работы с ним, в противном случае подходящий чехол можно получить у вашего обычного поставщика запчастей.

Другой альтернативой является использование нетравленой печатной платы с медным покрытием. Отрежьте панели по размеру и спаяйте вместе изнутри, отшлифовав внешние поверхности, чтобы все панели были заподлицо, и, наконец, покройте блок подходящим слоем или двумя красками.В аэрозольных баллончиках доступно множество различных покрытий, так что выбирайте сами.

Кейсы, построенные таким образом, могут выглядеть на удивление хорошо, если вы потратите время на их качественную отделку.


Строительство

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

Также может быть необходимо добавить экранирование между каскадом FET и основным измерителем, а также небольшой колпачок (10 нФ должен быть подключен к выходу измерителя, как можно ближе к диодам.Держите все провода короткими и убедитесь, что выходные провода находятся на достаточном расстоянии от входных.

Широкополосный измерительный усилитель с полной шкалой чувствительности 3 мВ. Он будет колебаться, если есть какая-либо обратная связь от O/P к I/P или между каскадами.


Передняя панель

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

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

Очень внимательно отметьте положения переключателей для каждой настройки, поскольку маркировка, не совпадающая с указателем на ручках переключателей, выглядит липкой и может сбивать с толку при использовании прибора.

После того, как вы разметите точные положения переключателей, переднюю панель можно пометить любым удобным для вас способом.Одним из хорошо работающих методов является использование графического пакета для рисования, чтобы создать этикетку и распечатать ее на обычной бумаге. Аккуратно наклейте прозрачную «контактную» пленку (используемую для покрытия школьных учебников и т. д.) с обеих сторон, убедившись, что под пленкой не осталось пузырьков воздуха. Обрезать точно по размеру передней панели.

Нанесите аэрозольный клей как на панель, так и на этикетку, оставьте на несколько минут, затем очень осторожно приклейте этикетку. Вы должны сделать это правильно с первого раза — однажды застряв, вы повредите этикетку, пытаясь сдвинуть ее! Вырезанные отверстия следует затем очень осторожно удалить с помощью канцелярского ножа, скальпеля или другого подходящего (острого) инструмента.

Вот и все, теперь вы счастливый обладатель очень полезного тестового оборудования.



Основной индекс Указатель проектов
Уведомление об авторских правах. Эта статья, включая, помимо прочего, весь текст и диаграммы, является интеллектуальной собственностью Рода Эллиотта и защищена авторским правом © 1999. Воспроизведение или повторная публикация любыми средствами, будь то электронными, механическими или электромеханическими, строго запрещены в соответствии с Международные законы об авторском праве.Автор (Род Эллиотт) предоставляет читателю право использовать эту информацию только в личных целях, а также разрешает сделать одну (1) копию для справки при создании проекта. Коммерческое использование запрещено без письменного разрешения Рода Эллиотта.

Журнал изменений: Опубликовано в 1999 г./ 15 июля 2001 г. – исправлена ​​ошибка в аттенюаторах./ Обновлено 03 октября 2001 г. – добавлены некоторые дополнительные советы по конструкции и альтернативные детали полевого транзистора./ 21 февраля 2006 г. – переформатированы чертежи, уточнен текст./ Апрель 2021 г. — R2 заменен с постоянного резистора на подстроечный резистор. / Декабрь 2021 г. — Добавлен двухступенчатый аттенюатор и соответствующий текст.


Милливольтметр Precision Audio — принципиальные схемы, схемы, электронные проекты

Прецизионный звуковой милливольтметр

Измеряет среднеквадратичное значение от 10 мВ до 50 В в восьми диапазонах
Просто подключите к набору Avo-meter @ 50 мкА

Детали:
R1 909K 1/2 Вт 1% Металлооксидный резистор 1%KWatt2 Metalx/OWatt2
R1

Резистор
R3 9K09 1/2 Вт 1 % Металлооксидный резистор
R4 1K01 1/2 Вт 1 % Металлооксидный резистор
R5 100 K 1/4 Вт Резистор
R6 2M2 1/4 Вт Резистор
R7 82K 7 Вт R 1/42 Вт Резистор 8 90 Вт Резистор
R9 1K2 1 / 4W резистор
R10 3K3 1/4W резистор
R11 200R 1/2W триммер CMMET
C1 330NF 63V полиэфирный конденсатор
C2, C3 100UF 25V Электролитический конденсатор
C4 220UF 25P Электролитический конденсатор
C5 33PF 63V полистирольный конденсатор
C6 2u2 63 В Электролитический конденсатор
D1-D4 1N4148 75 В 150 мА Диоды
IC1 CA3140 Операционный усилитель
IC2 CA3130 Операционный усилитель
SW1 2-полюсный 5-позиционный поворотный переключатель
SW2 SPDT-переключатель
J1 Гнездо аудиовхода RCA 9073 2,73выходные разъемы
B1 9В батарея PP3
Зажим для батареи PP3

Примечания:
Подключите J2 и J3 к набору Avo-метра с диапазоном 50 мкА
Переключая SW2 четыре входных диапазона могут быть умножены на 5 10 мВ, 50 мВ, 100 мВ, 500 мВ, 1 В, 5 В, 10 В, 50 В
Установите R11 на чтение 1 В в диапазоне 1 В, с синусоидальным входом 1 В @ 1 кГц
Сравните показания с показаниями другого известного точного милливольтметра или с осциллографом чтение должно быть синусоидой 2.828 В размах амплитуды
Частотная характеристика плоская в диапазоне 20 Гц-20 кГц
Если у вас возникли трудности с поиском значений резисторов для R1, R2, R3 и R4, вы можете использовать следующий прием:

R1 = 10M + 1M параллельно
R2 = 1M + 100K параллельно
R3 = 100K + 10K параллельно
R4 = 1K2 + 6K8 параллельно
Все резисторы с допуском 1%

автор: RED Free Circuit Designs
электронная почта:
веб-сайт: http://www.redcircuits.com/

Любые рекомендации милливольтметра среднеквадратичного значения? | diyAudio

Простой дискретный малошумящий усилитель на 60 дБ (lna) (многостраничная ветка 1 2 3 … Последняя страница)
iko

19 июня 2014 г. 07:04
от EUVL
У вас есть 4 сообщения в этой теме, последнее 20 февраля 2011 г. Arrow
Новый проект DIY для измерения шума: 10Hz..100kHz LNA // 1MHz RMS-DC конвертер ( Тема на нескольких страницах 1 2 3 … Последняя страница)
Frex

24 мая 2014 14:46
от juanic К последнему сообщению
76 18,795 Оборудование и инструменты
У вас есть 7 сообщений в этой теме, последняя 15 марта 2014 г.
49 Вложений Моя реализация сверхмалошумящего предусилителя и измерителя среднеквадратичного значения (многостраничная тема 1 2) Инструменты
У вас есть 2 сообщения в этой теме, последнее 7 ноября 2013 Smile
возможность чтения милливольт(а.в) с помощью вольтметра. (Многостраничная ветка 1 2)
tonequester

10 ноября 2013 г. 21:10
от tonequester Перейти к последнему сообщению
25 1,320 Оборудование и инструменты

Схема приемников космической антенны NASA или LNB?
ChPuls

24.10.2013 14:14
от wg_ski К последнему сообщению
5 500 Solid State
Arrow
8 Приложение(я) [3-й раунд] AN67 Ultra-low THD 10kHz синусоидальный генератор PCB Group buy. (Многостраничная тема 1 2 3 … Последняя страница)
Frex

21 августа 2013 г. 0:36
от cobretti К последнему сообщению
от Aniket К последнему сообщению
250 39,866 Solid State
У вас есть 1 сообщение( s) в этой ветке последний 16 декабря 2012
безумно экстремальный усилитель с высоким коэффициентом усиления? (Многостраничная ветка 1 2)
realflow100

Схема микровольтметра/надстройка для осциллографа
LinuksGuru

2 сентября 2012 г. 14:59
от Samuel Groner К последнему сообщению
10 2,554 Оборудование и инструменты 0 900 сообщение (я) в этой теме, последнее 15 апреля 2007 г. Блок питания
linear pc? (Многостраничная ветка 1 2 3)
cowanrg

20 июля 2012 15:49
от Co& Перейти к последнему сообщению
45 14,657 Блоки питания

предусилитель для приемника?
Olmeister

25 апреля 2012 04:34 000070 от Olmeister Перейти к последнему посту
14 1 068 трубки / клапаны

1 вложение (ы) Mr Gromer Lna-1 Opamp — 2SC2239BL эквивалент
ROBMIL

14 декабря 2011 г. 04:51 PM
от homemodder К последнему сообщению
5 549 Твердотельный

Логарифмический преобразователь напряжения
Atilla

Небольшой обзор дешевого милливольтметра переменного тока

Когда счетчик прибыл, я немного изучил его характеристики, чтобы ознакомиться с прибором.Особенно мне хотелось узнать, насколько хорошо его предусилитель будет работать с моим прицелом, чтобы видеть сигналы очень низкого уровня. Максимальная чувствительность Rigol DS1102E составляет 2 мВ/дел. При коэффициенте усиления предварительного усилителя 300 это должно стать немного более чувствительным, чем 7 мкВ/дел.

Генератор сигналов Hantek, всегда настроенный на размах 1 мВ, производил синусоидальные, прямоугольные и треугольные волны, которые подавались как на измеритель, так и на осциллограф. На изображениях осциллографа желтая кривая соответствует непосредственно генератору сигналов, а синяя кривая — выходу предусилителя измерителя.Желтая кривая всегда соответствует 2 мВ/дел, но чувствительность синей кривой варьируется — ее можно прочитать в данных внизу каждого снимка экрана осциллографа.

Кажется, что с цифровым осциллографом, который может усреднять повторяющиеся циклы сигнала, можно получить достаточно четкое изображение на экране осциллографа. Но без использования усредняющего шума все становится намного менее ясным. Я бы предположил, что аналоговый прицел показал бы такое же количество шума.

В следующей таблице показаны (в мВ) полученные показания счетчика и расчетные значения для сигнала размаха 1 мВ.

Freq ______ Квадрат _ Синус ___ tri ___ Синус / квадратный три / квадратный
1 кг ______ 0,2725 __ 0,35 __ 0.275 _ 0.667 _____ 0,275 _ 0.667 _____ 0.545 __ 0,365 _ 0.285 _ 0.670 _____ 0,27
100 кГц ____ 0,544 __ 0,36 __ 0,296 _ 0,662 _____ 0.544
500 кх ____ 0,53 ___ 0.335 __ 0,285 _ 0.632 _____ 0,285 _ 0,632 _____ 0.538
1 МГц ______ 0,51 ___ 0,35 __ 0,28 __ 0,686 _____ 0,28 __ 0,686 _____ 0,28
Среднее ___ 0,53 ___ 0.352 _ 0.284 _ 0.663 _____ 0.536
Calc. СКО _ 0,5 ____ 0,353 _ 0,289
Расч. ММ __ 0.5 ____ 0,318 _ 0,25

Tri = Triangle
{ Как сделать правильную таблицу на diyaudio? }

Сравнивая отношения синусоидальной и треугольной волн к прямоугольной, я надеялся выяснить, действительно ли это истинный среднеквадратический измеритель, или он считывает среднее значение модуля сигналов, или что-то еще.

Определения:
RMS = среднеквадратичное значение
MM = средний модуль (модуль (x) = если x < 0, то -x в противном случае x)

1 мВ от пика до пика => a = 0,5 мВ (a = амплитуда = половина пика до пика)

RMS (синус) = a/sqrt(2), MM (синус) = 2*a/pi
RMS (квадрат) = a, MM (квадрат) = a
RMS (треугольник) = a/sqrt (3), MM(треугольник) = a/2

Таким образом, выполняются следующие соотношения:

RMS(синус)/RMS(квадрат) = 1/sqrt(2) = 0.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.