Вольтметр среднеквадратичных значений - приставка к мультиметру. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Измерительная техника

 Комментарии к статье

Приставка расширяет возможности цифровых мультиметров серии 83х, она позволяет измерять среднеквадратичные значения переменного напряжения различной формы, а с дополнительным шунтом - и тока. Питается приставка от внутреннего стабилизатора АЦП мультиметра, не требует налаживания, проста в повторении и обеспечивает высокую точность измерений.

Об измерении среднеквадратичных (другие названия - действующее, эффективное, а в английской аббревиатуре - RMS) значений напряжения и тока в радиотехнической литературе разговор шел не раз. Поэтому для тех радиолюбителей, у кого такой измерительный прибор отсутствует и нет возможности его приобрести, может представлять интерес сделать его самостоятельно для домашней лаборатории. Задача упрощается, если выполнить подобный прибор на основе специализированной микросхемы AD736 в виде приставки к цифровому мультиметру с питанием от его внутреннего стабилизатора. Схема такой приставки для измерения среднеквадратичного значения переменного напряжения различной формы приведена на рис. 1.

Рис. 1. Схема приставки для измерения среднеквадратичного значения переменного напряжения различной формы (нажмите для увеличения)

Основные технические характеристики

• Пределы измерения, В....... 0,2; 2; 20
• Диапазон частот при измерении напряжения в интервале 0,1....1
• максимального значения для каждого предела измерения, Гц, не менее....... 50...10000
• Погрешность измерения напряжения в указанном выше интервале и диапазоне частот, %, не более ....... 2
• Входное сопротивление, МОм ...... 1
• Потребляемый ток, мА, не более ....... 0,8

С более подробными возможностями и особенностями, определяющими характеристики вольтметров, собранных на основе микросхемы AD736, которая применена в приставке, можно ознакомиться в [2].

Измеряемое переменное напряжение поступает на гнезда "U_вх" и через разделительный конденсатор С1 - на резистивный делитель R1 -R3, с помощью которого задают предел измерения выбором соответствующего положения переключателя SA1. С его подвижного контакта оно поступает на вход микросхемы DA1 AD736JN. Резистор R4 и диоды VD1, VD2 - защитные. Они защищают микросхему DA1 от выхода из строя от повышенного напряжения, которое может появиться на ее входе при ошибочном выборе предела измерения. Ёмкости конденсаторов С2 и С3 выбраны согласно рекомендациям по применению микросхемы и могут быть изменены в зависимости от специфики применения приставки: аудиовольтметр, вольтметр средних значений и т. п. Сигнал с выхода микросхемы DA1 в виде постоянного напряжения положительной полярности поступает на вход "VΩmA" мультиметра для последующего измерения.

Микросхема AD736 требует для питания двухполярный источник напряжения. Минимальные требования к напряжению питания - +2,8 В и -3,2 В. Поэтому для питания приставки от встроенного стабилизатора АЦП мультиметра +3 В применен преобразователь отрицательного напряжения с высоким КПД, собранный на микросхеме DA2, описание которого приведено в [3]. Преобразователь обеспечивает питание микросхемы напряжением -5,5 В.

Приставка собрана на плате из фольгированного с одной стороны стеклотекстолита. Чертеж печатной платы и расположение на ней элементов показаны на рис. 2. Фотография собранной приставки представлена на рис. 3. На плате установлены три перемычки из луженого провода. Их запаивают до монтажа остальных элементов. Микросхемы DA1 и DA2 - в корпусе DIP8. Конденсаторы С1, С4 - выводные керамические, импортные аналоги К10-17Б. Оксидные конденсаторы - импортные выводные (в исполнении mini). Резисторы - выводные мощностью 0,125 или 0,25 Вт. Штырь ХР1 "NPNc" - подходящий от разъема или отрезок луженого провода подходящего диаметра. Отверстие под него в плате сверлят "по месту" после установки штырей ХР2, ХР3. Штыри ХР2 "VΩmA" и ХР3 "СОМ" - от щупов для мультиметра. Входные гнезда XS1, XS2 "U_вх" - клеммник винтовой 350-02-021-12 серии 350 фирм DINKLE, DEGSON. Переключатель SA1 - движковый серий MSS, MS, IS, например, MSS-23D19 (MS-23D18).

Рис. 2. Чертеж печатной платы и расположение на ней элементов

Рис. 3. Собранная приставка

Приставка не требует налаживания. При работе с ней переключатель рода работ мультиметра устанавливают в положение измерения постоянного напряжения на пределе 200 мВ. Для указанной выше точности измерения сопротивления резисторов R1, R2 в делителе можно выбрать из номинального ряда Е12 (10%) или Е24 (5%) следующим образом. Во-первых, выборкой 900 и 90 кОм из резисторов с номинальными сопротивлениями 910 и 91 кОм соответственно. Во-вторых, резистор R1 можно установить сопротивлением 1 МОм, R2 - 100 кОм, R3 - 11,1 кОм, отобрав из резисторов 11 кОм. Впрочем, вариаций здесь много с учетом "все чуть больше" или "все чуть меньше". Перед подключением приставки к мультиметру следует проконтролировать потребляемый ею ток от другого источника питания напряжением 3 В, имеющего защиту по току, чтобы не вывести из строя встроенный маломощный стабилизатор напряжения питания АЦП в случае неисправности какого-либо элемента или случайного замыкания токоведущих дорожек платы.

Входное сопротивление приставки можно увеличить до 10 МОм. Для этого достаточно все сопротивления резисторов входного делителя R1-R3 увеличить в десять раз. Сохранения частотного диапазона, если это необходимо, добиваются, делая делитель частотнонезависимым. В этом случае, как известно, параллельно каждому резистору делителя необходимо подключить конденсатор соответствующей емкости. На плате со стороны печатных проводников для этих конденсаторов предусмотрены соответствующие контактные площадки. Эти конденсаторы - поверхностно монтируемые, типоразмеров 0805, 1206. Ориентировочно постоянная времени каждой такой RC-цепи равна 100 мкс и подбирается по известной методике налаживания входных делителей измерительных приборов.

Наличие обратного тока защитных диодов VD1, VD2 (1N4148) может внести дополнительную погрешность в измерения. Для ее исключения необходимо применить диоды с обратным током не более 1...2 нА при обратном напряжении 5 В, например, FDLL300A или отобрать из имеющихся. Измерить обратный ток можно любым мультиметром на пределе 200 мВ с входным сопротивлением 1 МОм. Катод диода подключают к плюсу источника питания, а анод - последовательно со щупами мультиметра к минусу. Показания в милливольтах будут численно равны обратному току в наноамперах. При входном сопротивлении прибора, равном 10 МОм, показания следует разделить на десять.

Для измерения среднеквадратичных значений переменного тока, например, тока холостого хода сетевых трансформаторов, блоков питания на их основе, импульсных источников питания и других подобных устройств, приставку полезно дополнить измерительным шунтом с зажимами. Для этого необходимо подключить к клеммам "U_вх" резистор сопротивлением 1 Ом с двумя проводами в изоляции, к противоположным концам которых припаивают зажимы, например, "крокодил". Если установить резистор мощностью 2 Вт, можно проводить измерения переменного тока на пределах 200 мА и 2 А, что будет соответствовать положениям переключателя SA1 "200 мВ" и "2 В". Авторский вариант приставки с таким шунтом, подключенной к мультиметру, показан на рис. 4.

Рис. 4. Авторский вариант приставки с шунтом, подключенной к мультиметру

При проверке авторской приставки на точность измерения напряжений треугольной и прямоугольной форм (меандр) частотой 10, 50, 500 и 5000 Гц показания мультиметра отличались от показаний образцового вольтметра не более 1 % в интервале 0,1...1 максимального значения на каждом пределе измерения.

Литература

1. Долгий А. Что показывает вольтметр переменного тока? - Радио, 2006, № 6, с. 23-27.
2. AD736 Low Cost, Low Power, True RMS-to-DC Converter. - URL: analog. com/static/imported-files/data_sheets/ AD736.pdf.
3. Глибин С. Получение удвоенных двухполярных напряжений в преобразователе на микросхемах серии ICL7660. - Радио, 2015, № 3, с. 35.

Автор: С. Глибин

Смотрите другие статьи раздела Измерительная техника.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Хорошо управляемые луга могут компенсировать выбросы от скота 15.02.2026

Животноводство, особенно разведение крупного рогатого скота, часто обвиняют в значительном вкладе в глобальное потепление из-за мощного парникового газа - метана, который выделяется при пищеварении у жвачных животных. Это вызывает острые политические споры и призывы к сокращению потребления мяса. Однако ученые напоминают, что полная картина климатического воздействия отрасли не ограничивается только выбросами от животных: огромную роль играет окружающая экосистема - пастбища, почва и растительность, которые способны активно поглощать углекислый газ из атмосферы. Исследователи из Университета Небраски-Линкольна решили глубже изучить этот баланс. Группа под руководством профессора Галена Эриксона сосредоточилась на том, как правильно организованные пастбища накапливают углерод в растениях и грунте благодаря естественным процессам, стимулируемым выпасом скота. Ученые подчеркивают, что при достаточном уровне осадков и грамотном управлении такие луга превращаются в мощные природные погло ...>>

NASA тестирует инновационную технологию крыла 15.02.2026

Коммерческая авиация ежегодно расходует колоссальные объемы керосина, что сказывается не только на бюджете авиакомпаний, но и на состоянии окружающей среды. В 2024 году глобальные затраты на авиационное топливо достигли 291 миллиарда долларов, и эта сумма продолжает расти. Чтобы справиться с этими вызовами, NASA активно работает над технологиями, способными заметно повысить аэродинамическую эффективность самолетов. Одним из самых перспективных направлений стало создание специальной конструкции крыла, которая максимизирует естественный ламинарный поток воздуха и минимизирует сопротивление. В январе 2026 года специалисты NASA Armstrong Flight Research Center успешно провели важный этап наземных испытаний концепции Crossflow Attenuated Natural Laminar Flow (CATNLF). Для эксперимента под фюзеляж исследовательского самолета F-15B закрепили вертикально ориентированную масштабную модель высотой около 0,9 м (3 фута), напоминающую узкий киль. Такая компоновка позволила подвергнуть прототип р ...>>

Забота о внуках очень полезна для здоровья мозга 14.02.2026

Общение между поколениями приносит радость всей семье, но мало кто задумывается, насколько активно бабушки и дедушки, заботящиеся о внуках, поддерживают свою умственную форму. Регулярное взаимодействие с детьми стимулирует мозг пожилых людей, помогая сохранять память, скорость мышления и общую когнитивную активность. Новые научные данные подтверждают, что такая добровольная помощь не только важна для общества, но и может замедлять возрастные изменения в мозге. Исследователи из Тилбургского университета в Нидерландах провели анализ, чтобы понять, приносит ли уход за внуками реальную пользу здоровью пожилых людей. Ведущий автор работы Флавия Черечес отметила, что многие бабушки и дедушки регулярно присматривают за детьми, и оставался открытым вопрос, насколько это положительно сказывается на их собственном благополучии, особенно в плане когнитивных функций. Ученые поставили цель выяснить, способен ли регулярный уход за внуками замедлить снижение памяти и других умственных способ ...>>

Случайная новость из Архива Для диагностики достаточно одной капли крови 29.06.2013 В Технологическом институте Нью-Джерси ученые занимаются разработкой опытного образца устройства, которое поможет врачу обнаружить заболевание или вирус только по одной капле жидкости, например, крови. Устройство на основе углеродных нанотрубок пригодно для неинвазивного быстрого обнаружения болезней: достаточно будет поместить каплю жидкости на активные области устройства для измерения электрических свойств клеток и постановки диагноза. Уникальность этого метода заключается как раз в том, что для диагностики используется информация об электрических свойствах клеток. Ученые Технологического института Нью-Джерси оценивали три типа различных клеток и использовали три различных электрических зонда. Оказалось, что все клетки отличаются электрическими свойствами. Пока для окончательного определения точных показателей электрического заряда клеток мало сведений, но ученые уже точно знают, что распределение электрических зарядов в здоровой клетке начинает меняться, когда клетка повреждается. В перспективе разработка, которую изначально инициировали военные для поиска признаков биооружия, может быть использована для обнаружения вирусов, бактерий и даже рака. Кроме того, устройство на основе углеродных нанотрубок поможет оценить здоровье обычных клеток, например, нейронов головного мозга. Чтобы продемонстрировать способность прибора обнаруживать клетки, исследователи проводили опыты на эмбриональных клетках почек, нейронов мышей и клеток дрожжей. Измерения проводились с клетками и без, с нанотрубками и без них. Нанотрубки, как показал опыт, необходимы для успешного обнаружения клеток. Углеродные нанотрубки являются мощными, электрически проводящими структурами диаметром в 1 нанометр - одна миллиардная часть метра, или около десяти атомов водорода в ряд. Прорыв исследователей из Технологического института Нью-Джерси в том, что они разработали контролируемый способ прочного связывания одного из этих субмикроскопических, кристаллических электрических соединений в определенном месте на подложке. Новый метод также продемонстрировал возможность одновременного связывания массива миллионов нанотрубок и эффективного производства одновременно нескольких устройств.

Другие интересные новости:

▪ Искусственная Луна для ночного освещения городов

▪ Медь вместо алюминия в микросхемах

▪ Высоковольтные МОП-транзисторы для быстродействующих коммутационных устройств

▪ Так сказала кукуруза

▪ Графен для OLED

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Студенту на заметку. Подборка статей

▪ статья Омар Хайям. Знаменитые афоризмы

▪ статья Кто такие рыцари? Подробный ответ

▪ статья Облицовщик-плиточник. Должностная инструкция

▪ статья Все ли аэроионизаторы можно называть люстрой Чижевского? Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Загадки про снег, лед, мороз

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026