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:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Спортзал на борту самолета 16.06.2023 Авиакомпания Qantas из Австралии планирует установить спортзалы на своих самолетах, чтобы удовлетворить потребности пассажиров и помочь им лучше переносить долгие перелеты, превышающие 20 часов. Новые самолеты, оснащенные специальной "зоной здоровья" в виде мини-спортзала, будут доступны уже с 2025 года. Спортзалы появятся на борту авиалайнеров Airbus A350, которые начнут эксплуатироваться компанией Qantas в конце 2025 года. Сначала эти спортивные зоны будут доступны на самых дальних маршрутах, таких как перелеты из Сиднея в Нью-Йорк и Лондон. Однако установка спортзалов потребует сокращения количества мест в салоне самолета. Руководитель Qantas, Алан Джойс, объясняет, что новые A350 будут иметь на 100 мест меньше, чем у конкурентов, но это обеспечит больше пространства для всех классов пассажиров, а также для "зоны здоровья", где они смогут размяться и заниматься упражнениями. Перед внедрением проекта авиакомпания провела опрос среди пассажиров, чтобы узнать их потребности. Оказалось, что возможность двигаться и выполнять упражнения во время длительных перелетов была очень популярным требованием. Зона здоровья будет расположена между классами в самолете и будет содержать буфет с полезными продуктами. В зоне для упражнений будут установлены экраны, на которых тренеры показывают движения, способствующие улучшению самочувствия пассажиров. Проблемой длительных перелетов, продолжительностью более 20 часов, является то, что пассажиры экономкласса требуют продолжительного времени для восстановления после таких длительных периодов в полете.

Другие интересные новости:

▪ Acer Aspire Ethos 5951G

▪ Летающие микросхемы Qualcomm

▪ Самый холодный кубометр во Вселенной

▪ Лазеры против дронов

▪ Новые приборы Microchip для интеллектуальных датчиков

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Индикаторы, датчики, детекторы. Подборка статей

▪ статья Новый вид зависимости - музыкальный наркотик. Основы безопасной жизнедеятельности

▪ статья Как пчелы передают друг другу информацию? Подробный ответ

▪ статья Гачный узел со шлагом. Советы туристу

▪ статья Автомат кормления аквариумных рыб. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Удивительная ваза. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025