DIY dijital voltammetre. DIY dijital voltmetre. DIY bağlantısı

Özel bir ICL7107 çipi üzerinde laboratuvar güç kaynağı (tek kutuplu ve iki kutuplu) için dijital VOLTMETRE ve AMPERMETRE

Öyle oldu ki, laboratuvar güç kaynakları için bir ampermetre ve voltmetre üretmeye ihtiyaç duyuldu. Sorunu çözmek için interneti araştırmaya ve en uygun fiyat-kalite oranına sahip, kolayca tekrarlanabilir bir şema bulmaya karar verdim. LCD ve mikro denetleyiciye (MK) dayalı olarak sıfırdan bir ampermetre ve voltmetre yapma düşünceleri vardı. Ama kendi kendime düşünüyorum, eğer bu bir mikrodenetleyici ise, o zaman herkes tasarımı tekrarlayamayacak - sonuçta bir programcıya ihtiyacınız var ve ben gerçekten bir veya iki kez programlama için bir programcı satın almak veya yapmak bile istemiyorum. Ve muhtemelen insanlar da bunu istemeyecektir. Ek olarak, tüm mikrodenetleyiciler (benim ele aldığım) ortak kabloya göre pozitif polarite giriş sinyalini ölçer. Negatif değerleri ölçmeniz gerekiyorsa, ek işlemsel yükselteçlerle uğraşmanız gerekecektir. Her nasılsa tüm bunlar stresliydi! Gözüm yaygın ve uygun fiyatlı ICL7107 çipine takıldı. Maliyeti MK'nin maliyetinin yarısı kadar çıktı. 2x8 karakterli bir LCD'nin maliyeti, gerekli sayıda yedi segmentli LED göstergenin maliyetinden üç kat daha fazla olduğu ortaya çıktı. Ve LED göstergelerin parlaklığını LCD'den daha çok seviyorum. Benzer, hatta daha ucuz, yerli üretim m/skh KR572PV2'yi de kullanabilirsiniz. Diyagramları internette buldum ve işlevselliği kontrol etmeye devam ettim! Diyagramda bir hata vardı ama düzeltildi. Okumaları kalibre ederken m/sx ADC'nin oldukça doğru çalıştığı ve okumaların doğruluğunun en seçici kullanıcıyı bile tamamen tatmin edeceği ortaya çıktı. Önemli olan kaliteli bir çok turlu ayar direnci almaktır. Sayım çok hızlıdır; frenler olmadan. Önemli bir dezavantaj var - iki kutuplu güç kaynağı ±5V, ancak bu sorun, pozitif ve negatif dengeleyicilere sahip düşük güçlü bir transformatör üzerindeki ayrı bir şebeke güç kaynağı kullanılarak kolayca çözülebilir (şemayı daha sonra vereceğim). -5V elde etmek için özel bir ICL7660 mikro devresini kullanabilirsiniz (sayfanın üst kısmındaki fotoğrafta görülebilir) - harika şeyler! Ancak yalnızca bir SMD paketinde yeterli bir fiyatı var ve normal bir DIP'de bana biraz pahalı geldi ve satın almak geleneksel doğrusal stabilizatörlerden çok daha zor - negatif bir stabilizatör yapmak daha kolay. ICL7107'nin ortak kabloya göre hem pozitif hem de negatif voltajları mükemmel bir şekilde ölçtüğü ve hatta ilk hanede eksi işaretinin görüntülendiği ortaya çıktı. Aslında ilk hanede yüzlerce voltun polaritesini ve değerini belirtmek için sadece eksi işareti ve “1” rakamı kullanılıyor. Laboratuvar güç kaynağının 100V voltaj göstergesine ihtiyacı yoksa ve voltaj polaritesini belirtmeye gerek yoksa, her şeyin güç kaynağının ön paneline yazılması gerektiğinden, ilk gösterge hiç kurulmayabilir. Ampermetre için de durum aynıdır ancak yalnızca ilk rakamdaki “1”, on Amperlik bir akıma ulaşıldığını gösterecektir. Güç kaynağının akımı 2...5A ise, ilk göstergeyi takıp paradan tasarruf edemezsiniz. Kısaca bunlar benim kişisel düşüncelerimdir. Şemalar çok basit ve hemen çalışmaya başlıyor. Yalnızca bir düzeltme direnci kullanarak kontrol voltmetresinde doğru değerleri ayarlamanız gerekir. Ampermetreyi kalibre etmek için, güç kaynağına bir yük bağlamanız ve göstergelerde doğru değerleri ayarlamak için kontrol ampermetresini kullanmanız gerekecek, hepsi bu! İki kutuplu bir güç kaynağı devresindeki ampermetrelere güç vermek için, ayrı bir küçük ağ transformatörü ve güç kaynağının ortak telinden izole edilmiş ortak bir tel ile dengeleyiciler kullanmanın en iyisi olduğu ortaya çıktı. Bu durumda, ampermetrelerin girişleri ölçüm şöntlerine "rastgele" bağlanabilir - m/sx, güç kaynağı devresinin herhangi bir yerine monte edilen ölçüm şöntlerindeki hem "pozitif" hem de "negatif" voltaj düşüşlerini ölçecektir. Bu, özellikle iki kutuplu bir güç kaynağındaki her iki stabilizatörün şöntleri ölçmeden ortak bir kabloyla bağlandığı durumlarda önemlidir. Sayaçlar için neden ayrı bir düşük güçlü güç kaynağı yapmak istiyorum? Ayrıca, sayaçlara güç kaynağının transformatöründen güç verirseniz, o zaman 35 V üzerinden 5 V voltaj aldığınızda, aynı zamanda çok fazla ısı üretecek ek bir radyatör takmanız gerekecektir. bu nedenle küçük bir kartta küçük kapalı transformatörler kullanmak daha iyidir. Ve voltajı 35 V'tan (örneğin 50 V) fazla olan bir güç kaynağı durumunda, girişteki beş Voltaj dengeleyici için voltajın 35 V'tan fazla olmamasını sağlamak için ek önlemler almanız gerekecektir. Düşük ısı üretimine sahip yüksek voltajlı anahtarlama stabilizatörleri, ancak bu maliyeti artırır. Kısacası, biri olmasa da diğeri ;-)

Voltmetre devresi:

Ampermetre devresi:

14,2 mm yüksekliğinde basamaklara sahip E10561 tipi yedi bölümlü LED göstergeli bir voltmetre ve ampermetrenin (kart boyutu 122x41 mm) baskılı devre kartının fotoğraf görünümü. Voltmetre ve ampermetrenin güç kaynağı ayrıdır! Bu, iki kutuplu bir güç kaynağındaki akımları ölçebilme yeteneğinin sağlanması için gereklidir. Ampermetre şöntü ayrı olarak monte edilir - 0,1 Ohm/5 W çimento direnci.

Voltmetrelerin ve ampermetrelerin her birinin ortak ve ayrı güç kaynağı için en basit şebeke güç kaynağının şeması (belki saçma bir fikir, ancak işe yarıyor):

Ve 1,2...2 W kompakt transformatörler (kart boyutu 85x68 mm) kullanan baskılı devre kartlarının fotoğraf görünümü:

Gerilim polarite dönüştürücü devresi (+5 V'tan -5 V elde etme seçeneği olarak):

Voltmetre çalışmasının videosu

Çalışma videosuampermetre

Kit veya kart yapmayacağım ama bu tasarımla ilgilenen varsa baskılı devre çizimlerini indirebilirsiniz.

İlginiz için herkese teşekkür ederiz! Evinize iyi şanslar, huzur ve iyilik! 73!

Çeşitli elektronik ürünlerle çalışırken, bireysel devre elemanları üzerindeki alternatif voltajların modlarını veya dağılımını ölçmeye ihtiyaç vardır. AC modunda açılan geleneksel multimetreler, bu parametrenin yalnızca büyük değerlerini yüksek derecede hatayla kaydedebilir. Küçük okumalar yapmanız gerekiyorsa, milivolt hassasiyetinde ölçüm yapmanıza olanak tanıyan bir AC milivoltmetreye sahip olmanız önerilir.

Kendi ellerinizle dijital bir voltmetre yapmak için, elektronik bileşenlerle çalışma deneyiminin yanı sıra elektrikli havyayı iyi kullanma becerisine de ihtiyacınız var. Ancak bu durumda evde bağımsız olarak gerçekleştirilen montaj işlemlerinin başarısından emin olabilirsiniz.

Mikroişlemci tabanlı voltmetre

Parça seçimi

Bir voltmetre yapmadan önce uzmanlar, çeşitli kaynaklarda sunulan tüm seçenekleri dikkatlice incelemenizi tavsiye ediyor. Böyle bir seçim için temel gereklilik, devrenin aşırı basitliği ve alternatif voltajları 0,1 Volt doğrulukla ölçebilme yeteneğidir.

Birçok devre çözümünün analizi, dijital bir voltmetrenin kendi kendine üretilmesi için PIC16F676 tipi programlanabilir bir mikroişlemcinin kullanılmasının en uygun olduğunu göstermiştir. Bu çipleri yeniden programlama tekniğinde yeni olanlar için, ev yapımı bir voltmetre için hazır ürün yazılımına sahip bir çip satın almanız önerilir.

Parça satın alırken, LED segmentlerinde uygun gösterge elemanının seçilmesine özellikle dikkat edilmelidir (bu durumda standart işaretçi ampermetre seçeneği tamamen hariç tutulmuştur). Bu durumda, ortak katotlu bir cihaz tercih edilmelidir, çünkü bu durumda devre bileşenlerinin sayısı gözle görülür şekilde azalır.

Ek Bilgiler. Geleneksel satın alınan radyo elemanları (dirençler, diyotlar ve kapasitörler) ayrı bileşenler olarak kullanılabilir.

Gerekli tüm parçaları satın aldıktan sonra, voltmetre devresini kablolamaya (baskılı devre kartını yapmaya) devam etmelisiniz.

Tahtayı hazırlamak

Baskılı devre kartı yapmadan önce, üzerinde bulunan tüm bileşenleri dikkate alarak ve bunları lehimlemeye uygun bir yere yerleştirerek elektronik sayacın devresini dikkatlice incelemeniz gerekir.

Önemli! Yeterli paranız varsa, böyle bir panonun üretimini uzman bir atölyede sipariş edebilirsiniz. Bu durumda uygulamasının kalitesi şüphesiz daha yüksek olacaktır.

Kart hazır olduktan sonra, onu "doldurmanız", yani tüm elektronik bileşenleri (mikroişlemci dahil) yerlerine yerleştirmeniz ve ardından düşük sıcaklık lehimiyle lehimlemeniz gerekir. Refrakter bileşikler bu durumda uygun değildir çünkü ısıtılmaları için yüksek sıcaklıklara ihtiyaç duyulur. Birleştirilmiş cihazdaki tüm elemanlar minyatür olduğundan aşırı ısınmaları son derece istenmeyen bir durumdur.

Güç kaynağı (PSU)

Gelecekteki voltmetrenin normal çalışması için ayrı veya yerleşik bir DC güç kaynağına ihtiyacı olacaktır. Bu modül klasik şemaya göre monte edilmiştir ve 5 Volt çıkış voltajı için tasarlanmıştır. Bu cihazın hesaplanan gücünü belirleyen mevcut bileşenine gelince, voltmetreye güç sağlamak için yarım amper yeterlidir.

Bu verilere dayanarak, güç kaynağı için baskılı devre kartını kendimiz hazırlıyoruz (veya bunu üretim için uzman bir atölyeye gönderiyoruz).

Dikkat etmek! Bu prosedürleri zamana yaymadan, her iki kartı da aynı anda (voltmetrenin kendisi ve güç kaynağı için) hazırlamak daha mantıklı olacaktır.

Bağımsız olarak üretildiğinde bu, aynı anda birkaç benzer işlemi gerçekleştirmenize olanak tanır:

Cam elyaf levhalardan gerekli büyüklükteki boşlukların kesilmesi ve temizlenmesi;
Sonraki uygulamasıyla her biri için bir fotoğraf maskesi yapmak;
Bu levhaların ferrik klorür çözeltisi içinde aşındırılması;
Bunları radyo bileşenleriyle doldurmak;
Yerleştirilen tüm bileşenlerin lehimlenmesi.

Plakaların özel ekipmanlarla üretime gönderilmesi durumunda, bunların eş zamanlı olarak hazırlanması hem fiyat hem de zaman açısından kazanç elde etmenizi sağlayacaktır.

Montaj ve konfigürasyon

Bir voltmetreyi monte ederken, mikroişlemcinin kendisinin doğru şekilde kurulduğundan emin olmak önemlidir (zaten programlanmış olmalıdır). Bunu yapmak için, gövde üzerindeki ilk ayağının işaretini bulmanız ve buna göre ürünün gövdesini montaj deliklerine sabitlemeniz gerekir.

Önemli! Ancak en önemli parçanın doğru kurulumuna tam olarak güvendikten sonra, lehimlemeye (“lehime takma”) devam edebilirsiniz.

Bazen, bir mikro devre kurmak için, tüm çalışma ve konfigürasyon prosedürlerini önemli ölçüde basitleştiren özel bir soketin altına karta lehimlenmesi önerilir. Bununla birlikte, bu seçenek yalnızca kullanılan soketin yüksek kalitede olması ve mikro devrenin bacaklarıyla güvenilir temas sağlaması durumunda faydalıdır.

Mikroişlemciyi lehimledikten sonra elektronik devrenin diğer tüm elemanlarını doldurup hemen lehimin üzerine yerleştirebilirsiniz. Lehimleme işlemi sırasında aşağıdaki kurallara uyulmalıdır:

Sıvı lehimin tüm iniş alanına iyi bir şekilde yayılmasını destekleyen aktif bir akı kullandığınızdan emin olun;
Ucu tek bir yerde çok uzun süre tutmamaya çalışın; bu, monte edilen parçanın aşırı ısınmasını önleyecektir;
Lehimleme tamamlandıktan sonra baskılı devre kartını alkol veya başka bir solventle yıkadığınızdan emin olun.

Kartın montajı sırasında herhangi bir hata yapılmadıysa, devre, 5 Volt'luk harici bir stabilize voltaj kaynağından gücü bağladıktan hemen sonra çalışmalıdır.

Sonuç olarak, standart yöntemlere göre gerçekleştirilen konfigürasyonu ve testi tamamladıktan sonra kendi güç kaynağınızın bitmiş voltmetreye bağlanabileceğini not ediyoruz.

Video

Yüz

Genel açıklama:

Bu basit ama aynı zamanda oldukça doğru bir voltmetredir. Devre, Intersil tarafından üretilen ADC (analogdan dijitale dönüştürücü) IC CL7107'ye dayalı olarak çalışır. Devre, analog sinyali dijitale dönüştürmekten sorumlu olan 40 pinli bir mikro devre içerir. Burada açıklandığı gibi bir devre, 0-1999 Volt aralığında herhangi bir DC voltajını görüntüleyebilir.

Özellikler:

Besleme gerilimi: +/- 5V (dengeli)
Güç Gereksinimleri: 200 mA (maksimum)
Ölçüm aralığı: +/- 0-1,999

Özellikler:

Küçük boyut
Tasarımın basitliği
Düşük maliyet
Kolay kurulum
Az sayıda harici bileşen

Bu nasıl çalışır?

Şema:

MAN6960'ı görüntüle

Analogdan dijitale dönüştürücü (bundan sonra ADC), çift eğimli dönüştürücü veya entegre dönüştürücü olarak daha iyi bilinir. Bu tip transdüserler genellikle diğer tiplere göre daha yüksek doğruluğa sahip olması ve tasarımının daha basit olması nedeniyle tercih edilir. Bir devrenin işleyişi iki adımda anlatılırsa daha kolay anlaşılır. İlk aşamada ve belirli bir süre boyunca giriş voltajı entegre edilir ve bu sürenin sonunda entegratörün çıkışında giriş voltajıyla doğru orantılı bir voltaj bulunur. Ayarlanan sürenin sonunda entegratöre dahili bir referans voltajı verilir ve devrenin çıkışı, referans voltaj seviyesine (sıfır) ulaşana kadar kademeli olarak azaltılır. İkinci aşama negatif eğim dönemi olarak bilinir ve süresi entegratörün ilk dönemdeki çıktısına bağlıdır. İlk işlemin süresi sabit, ikincisinin uzunluğu değişken olduğundan ikisi karşılaştırılabilir ve böylece giriş voltajı aslında dahili referans voltajıyla karşılaştırılır ve sonuç kodlanarak ekrana gönderilir.

Arka taraf

Bunların hepsi oldukça basit gibi görünse de aslında devreyi kurmak ve çalışmasını sağlamak için kullanılan çeşitli harici bileşenlerin yardımıyla ADC IC tarafından gerçekleştirilen bir dizi çok karmaşık işlemdir. Daha detaylı olarak şema şu şekilde çalışır. Gerilim, devrenin 1 ve 2 noktalarından ve devrenin R3, R4 ve C4 üzerinden ölçülür ve son olarak IC'nin 30 ve 31 numaralı pinlerine uygulanır. Diyagramından da görebileceğiniz gibi bu, IC'nin girişidir (sırasıyla Yüksek ve Düşük). Direnç R1, C1 ile birlikte, yaklaşık 48 Hz'ye ayarlanan dahili osilatörün (saat) frekansını ayarlamak için kullanılır. Bu saat hızı saniyede yaklaşık üç farklı okumaya sahiptir. Entegrenin 33 ve 34 numaralı pinleri arasına bağlanan kapasitör C2, dahili referans voltajından kaynaklanan hataları telafi etmek ve aynı zamanda ekranı sabit tutmak için seçilmiştir. Kondansatör C3 ve direnç R5 birlikte giriş voltajının bütünleşmesini sağlayan ve aynı zamanda giriş voltajının ayrılmasını önleyen bir devre oluşturur, devreyi daha hızlı ve daha güvenilir hale getirir, hata olasılığı büyük ölçüde azalır. Kondansatör C5, girişinde voltaj olmadığında cihazı sıfır göstermeye zorlar. Direnç R2, P1 ile birlikte devreye alma sırasında cihazı yapılandırmak için kullanılır. Direnç R6, ekrandan akan akımı kontrol eder. Sağdaki üç ekran, 0'dan 9'a kadar tüm sayıları gösterebilecek şekilde bağlanmıştır; soldaki ilk ekran ise yalnızca 1 sayısını ve voltaj negatif olduğunda eksi işaretini gösterebilir. Devrenin tamamı simetrik olarak mı çalışıyor? IC'nin 1 (+5V), 21 (0V) ve 26 (-5V) pinlerine uygulanan 5V DC.

Üretme:

Öncelikle baskılı devre kartı üzerinde elektronik devre yapımına ilişkin birkaç temel hususa bakalım. Kart, devrenin çeşitli bileşenleri arasında gerekli iletkenleri oluşturacak şekilde oluşturulmuş, ince bir iletken bakır tabakasıyla kaplanmış ince bir yalıtım malzemesinden yapılmıştır. Düzgün tasarlanmış bir PCB kullanmak, üretimi hızlandırdığı ve hata olasılığını büyük ölçüde azalttığı için çok önemlidir. Bakırın üretim sırasında kalaylanması ve onu oksidasyondan koruyan ve aynı zamanda lehimlemeyi kolaylaştıran özel bir vernikle kaplanması gerekir. Bileşenleri bir karta lehimlemek, devrenizi kurmanın tek yoludur ve bunu nasıl yaptığınız, başarınızı veya başarısızlığınızı büyük ölçüde belirleyecektir. Bu iş çok zor değil ve birkaç kurala uyarsanız herhangi bir sorun yaşamazsınız. Kullandığınız havya hafif olmalı ve gücü 25 watt'ı geçmemelidir. Piyasada birçok farklı lehim türü vardır ve mükemmel uyumluluk sağlamak için gerekli akıyı içeren birini seçmelisiniz. Bileşeni doğru şekilde lehimlemek için aşağıdakileri yapmanız gerekir: Bileşeni küçük bir parça zımpara kağıdı kullanarak temizleyin. Bunları bileşenden doğru mesafede bükün ve bileşeni tahtadaki yerine yerleştirin.

Konaklama:

PCB boyutları: 77,6 mm x 44,18 mm veya %35'e ölçeklendirin

Sıcak bir ütü alın ve lehim telinin ucunu kurşunun çıktığı noktada tutarak ucunu bileşenlerin kurşununun üzerine yerleştirin. Lehim erimeye ve akmaya başladığında, deliğin etrafındaki tüm alanı eşit şekilde kaplayana ve akış kaynayıp lehimin altından çıkana kadar bekleyin. Tüm işlem 5 saniyeden fazla sürmemelidir. Her şey doğru yapılmışsa, kaynağın yüzeyi hafif metalik bir yüzeye sahip olmalı ve kenarları düzgün olmalıdır. Lehim çatlamış veya boncuk şeklindeyse kuru kaynak yapmışsınız demektir ve lehimi çıkarıp yeniden yapmalısınız. Rayları aşırı ısıtmamaya dikkat edin çünkü onları tahtadan itip kırabilirsiniz. Özellikle birbirlerine çok yakınlarsa, tahtadaki bitişik izlerin kısa devre yapma riskiyle karşı karşıya kalacağınızdan daha fazla lehim kullanmayın. Çalışmanızı bitirdiğinizde fazla bileşenleri kesmeli ve üzerinde kalmış olabilecek flux kalıntılarını gidermek için kartı uygun bir solventle iyice temizlemelisiniz.

Bileşenleri tanımlayıp gruplara ayırmaya başlamanız önerilir. Bu projeyi yaparken dikkat etmeniz gereken iki nokta var: Jumper, ekrandaki ondalık noktayı kontrol etmek için kullanılır. Aleti yalnızca bir aralık için kullanacaksanız, karttaki en sağdaki delik ile belirli bir uygulama için ondalık noktanın karşılık gelen gerekli konumu arasında bir köprü bağlantısı kurabilirsiniz. Voltmetreyi farklı aralıklarda kullanmayı planlıyorsanız, tek kutuplu, üç konumlu bir anahtar kullanmalı, seçilen ölçüm aralığı için ondalık noktayı istenilen konuma taşımalısınız. (Bu anahtar tercihen cihazın hassasiyetini gerçekten değiştirmek için kullanılan bir anahtarla birleştirilebilir). Bu hususun yanı sıra, levhanın küçük boyutu ve üzerindeki bağlantı noktalarının çok sayıda olması nedeniyle çok ince bir havya ucu gerektirmesi dışında projenin yapımı oldukça basittir. IC konnektörünü takın ve yerine lehimleyin, bayrakları, dirençleri, kapasitörleri ve çok turlu düzeltici P1'i lehimleyin. Kartı döndürün ve ekran IC'sini kartın bakır tarafından çok dikkatli bir şekilde lehimleyin. Ekranların arkasında bir çizgi kapatıldığında ve ekranları yerine lehimledikten sonra yapmış olabileceğiniz herhangi bir hatayı görmek artık mümkün olmadığında IC tabanını kontrol ettiğinizden emin olun. R3, voltmetrenin ölçüm aralığını kontrol eder ve eğer bazı araçlar sağlarsanız, onun yerine farklı dirençleri değiştirmek için voltaj aralığı aracını kullanabilirsiniz.

Dirençlerin değiştirilmesi:

0 - 2 V………… R3 = 0 Ohm %1
0 - 20 V……….. R3 = 1,2 kOhm %1
0 - 200V………. R3 = 12 kOhm %1
0 - 2000 V……… R3 = 120 kOhm %1

Kart üzerindeki tüm lehimleme işlemlerini tamamladıktan ve her şeyin yolunda olduğundan emin olduktan sonra IC'yi yerine yerleştirebilirsiniz. IR CMOS statik elektriğe karşı çok hassastır. Bu, statik boşalmadan korumak için alüminyum folyoya sarılmalı ve hasar görmesini önlemek için büyük bir dikkatle kullanılmalıdır. Bayraklarına ellerinizle dokunmaktan kaçının. Devreyi uygun bir güç kaynağına bağlayın mı? 5VDC ve gücü açın. Ekranlar hemen yanmalı ve bir sıra oluşturmalıdır. Girişe (0V) kısa devre yapın ve P1 düzelticiyi ekranda “0” görünene kadar ayarlayın.

Bileşenler:

R1 180 bin
R2 22 bin
R3 12 bin
R4 1M
R5 470k
R6 560Ohm
C1 100pF
C2, C6, C7 100nF
C3 47nF
C4 10nF
C5 220nF
P1 20k çok turlu düzeltici
U1 ICL7107
LD1, 2,3,4 MAN 6960 ortak anot LED ekran

Eğer işe yaramazsa:

Kalan lehim bağlantılarını kontrol edin; alttan sorunlar çıkabilir. Bir hata olup olmadığını görmek için devrenin tüm harici bağlantılarını tekrar kontrol edin. Hiçbir bileşenin eksik olup olmadığını veya yanlış yerlere takılmış olup olmadığını kontrol edin. Tüm polarize bileşenlerin doğru şekilde lehimlendiğinden emin olun. Güç kaynağının doğru voltajda olduğundan ve devrenizin etrafına doğru şekilde bağlandığından emin olun. Bileşenlerinizin düzgün çalışıp çalışmadığını veya hasarlı olup olmadığını kontrol edin.

Güç kaynağı:

Merhaba sevgili okuyucu. Bazen "el altında" küçük, basit bir voltmetrenin olması gerekli hale gelir. Böyle bir voltmetreyi kendi ellerinizle yapmak zor değildir.

Bir voltmetrenin belirli devrelerdeki voltajları ölçmek için uygunluğu, işaretçi çerçevesinin direnci ile ek direncin direncinin toplamı olan giriş direnciyle değerlendirilir. Farklı limitlerde ek dirençler farklı değerlere sahip olduğundan cihazın giriş direnci farklı olacaktır. Daha sıklıkla, bir voltmetre, cihazın giriş direncinin ölçülen voltajın 1V'una, örneğin 5 kOhm/V'ye oranını karakterize eden göreceli giriş direnci ile değerlendirilir. Bu daha kullanışlıdır: voltmetrenin giriş direnci farklı ölçüm limitlerinde farklıdır, ancak göreceli giriş direnci sabittir. Voltmetrede kullanılan Ii ölçüm cihazının iğnesinin toplam sapma akımı ne kadar düşük olursa, göreceli giriş direnci o kadar büyük olacak, yaptığı ölçümler o kadar doğru olacaktır. Transistör tasarımlarında voltajı bir voltun kesirlerinden birkaç on volta kadar ve tüp tasarımlarında daha da fazlasını ölçmek gerekir. Bu nedenle tek limitli bir voltmetre uygun değildir. Örneğin, 100V ölçeğine sahip bir voltmetre, 1-5V'luk voltajları bile doğru bir şekilde ölçemez, çünkü iğnenin sapması neredeyse hiç fark edilmeyecektir. Bu nedenle en az üç veya dört ölçüm limitine sahip bir voltmetreye ihtiyacınız var. Böyle bir DC voltmetrenin devresi Şekil 1'de gösterilmektedir. Dört ek direnç R1, R2, R3 ve R4'ün varlığı, voltmetrenin dört ölçüm sınırına sahip olduğunu gösterir. Bu durumda ilk limit 0-1V, ikinci limit 0-10V, üçüncü limit 0-100V ve dördüncü limit 0-1000V’dir.
Ek dirençlerin direnci, Ohm kanununa göre aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilir: Rd = Up/Ii - Rp, burada Up, belirli bir ölçüm limitinin en yüksek voltajıdır, Ii, ölçüm başlığı iğnesinin toplam sapma akımıdır ve Rp ölçüm başlığı çerçevesinin direncidir. Bu nedenle, örneğin, Ii = 500 μA (0,0005 A) akımı olan bir cihaz ve 500 Ohm dirençli bir çerçeve için, 0-1V sınırı için ek direnç R1'in direnci 1,5 kOhm olmalıdır. 0-10V sınırı - 19,5 kOhm, 0 sınırı için -100V - 199,5 kOhm, 0-1000 - 1999,5 kOhm sınırı için. Böyle bir voltmetrenin bağıl giriş direnci 2 kOhm/V olacaktır. Tipik olarak, voltmetreye hesaplananlara yakın değerlere sahip ek dirençler takılır. Dirençlerinin son "ayarlanması", diğer dirençleri paralel veya seri olarak bağlayarak voltmetreyi kalibre ederken yapılır.

Bir DC voltmetreye, AC voltajını DC'ye (daha doğrusu titreşimli) dönüştüren bir doğrultucu eklenirse, bir AC voltmetre elde ederiz. Yarım dalga doğrultuculu böyle bir cihazın olası devresi Şekil 2'de gösterilmektedir. Cihaz aşağıdaki gibi çalışır. Cihazın sol (şemaya göre) terminalinde pozitif bir yarım dalga alternatif voltajın olduğu anlarda, akım D1 diyotundan ve ardından mikroampermetreden sağ terminale akar. Bu sırada D2 diyotu kapalıdır. Sağ terminaldeki pozitif yarım dalga sırasında, D1 diyotu kapanır ve alternatif voltajın pozitif yarım dalgaları, mikroampermetreyi atlayarak D2 diyotu üzerinden kapatılır.
Ek direnç Rd, sabit voltajlarla aynı şekilde hesaplanır, ancak elde edilen sonuç, cihazın doğrultucusu yarım dalga ise 2,5-3'e veya cihazın doğrultucusu doluysa 1,25-1,5'e bölünür. dalga - Şekil 3. Daha doğrusu, bu direncin direnci, cihaz ölçeğinin kalibrasyonu sırasında deneysel olarak seçilir. Rd'yi diğer formülleri kullanarak hesaplayabilirsiniz. Şekil 2'deki devreye göre yapılan doğrultucu sistem voltmetrelerinin ek dirençlerinin direnci aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır:
Rd = 0,45*Yukarı/Ii – (Rp + rd);
Şekil 3'teki devre için formül şöyle görünür:
Rd = 0,9*Yukarı/Ii – (Rp + 2.); burada rd diyotun ileri yöndeki direncidir.
Doğrultucu sistem cihazlarının okumaları, ölçülen gerilimlerin ortalama düzeltilmiş değeriyle orantılıdır. Ölçekler sinüzoidal voltajın rms değerlerinde kalibre edilir, bu nedenle doğrultucu sistem cihazlarının okumaları yalnızca sinüzoidal voltajları ölçerken rms voltaj değerine eşittir. Doğrultucu diyot olarak germanyum diyotlar D9D kullanılır. Bu voltmetreler ayrıca birkaç on kilohertz'e kadar ses frekansı voltajlarını da ölçebilir. FrontDesigner_3.0_setup programı kullanılarak ev yapımı bir voltmetre için bir ölçek çizilebilir.

Dijital voltmetre oldukça popüler bir cihazdır. Yalnızca elektrik devresinde mevcut voltajı belirlemek için tasarlanmıştır. Dijital voltmetrenin bağlanması iki şekilde yapılabilir. İlk seçenekte devreye paralel olarak kurulur. İkinci yöntem, cihazı doğrudan bir elektrik kaynağına bağlamayı içerir. Dijital voltmetrelerin özelliği kullanım kolaylığıdır. Ayrıca oldukça yüksek bir iç dirence sahiptirler. Bu parametre cihazın doğruluğunu etkilediği için bu son derece önemlidir.

Hangi türler var?

Tüm voltmetreler ölçülen değerin türüne göre bölünebilir. Ana tipler DC ve AC cihazlardır. İlk tip, sırasıyla doğrultucu ve ikinci dereceden cihazlara ayrılmıştır. Ayrıca darbe voltmetreleri de vardır. Onların ayırt edici özelliği radyo darbe sinyallerinin ölçümüdür. Aynı zamanda hem doğru hem de alternatif akımın gerilim ölçümlerini gerçekleştirebilirler.

Dijital voltmetre devresi

Geleneksel bir dijital voltmetre devresi ayrık miktarlara dayanmaktadır. Giriş cihazı bunda önemli bir rol oynar. Bu durumda kontrol cihazı dijital okuma ünitesi ile ondalık sayılar aracılığıyla etkileşime girer. Giriş cihazının özel bir özelliği yüksek voltaj bölücüsüdür. İş alternatif akımın belirlenmesine gelirse, normal bir dönüştürücü gibi çalışır. Bu durumda çıkış sabit akımdır.

Bu sırada merkezi ünite analog sinyalle meşgul olur. Bu sistemde dijital kod şeklinde sunulmaktadır. Dönüşüm süreci yalnızca voltmetrelerin değil aynı zamanda multimetrelerin de karakteristiğidir. Bazı cihaz modelleri ikili kod kullanır. Bu durumda sinyal alma süreci büyük ölçüde basitleştirilir ve dönüşüm çok daha hızlı gerçekleşir. Daha eski voltmetre modelleri yalnızca ondalık sayılarla çalışıyordu. Aynı zamanda ölçüm değeri de kaydedildi. Ayrıca dijital voltmetre devresinde cihazın tüm önemli bileşenlerinden sorumlu olan merkezi bir ünite bulunur.

Dijital voltmetre dönüştürücüler

Günümüzde voltmetrelere takılan birçok farklı tipte dönüştürücü bulunmaktadır. En yaygın olanı zaman darbeli modellerdir. Ek olarak darbe kod dönüştürücüler vardır.

Diğer cihazlardan ayırt edici özelliği, parça parça dengeleme yapabilmeleridir. Şu anda darbe frekansı modelleri böyle bir ayrıcalıktan yoksundur. Ancak mekansal kodlama yapmak için kullanılabilirler ve bu bazı çalışmalarda son derece önemli olabilir. Bu özellikle kapalı elektrik devrelerindeki voltaj ölçümleri için geçerlidir.

Ev yapımı voltmetreler

Kendi ellerinizle bir voltmetre (dijital) yapabilirsiniz. Öncelikle düzeltilmiş ortalama değeri belirlemek için tasarlanmış bir dedektör seçilir. Bu durumda genellikle AC dönüştürücünün yanına kurulur. Minimum voltaj dedektörü 100 MV'den itibaren belirlenir, ancak bazı modeller 1000 MV'a kadar akım gücünü tanıyabilmektedir. Ek olarak, kendi elinizle bir voltmetre (dijital) yapmak için, cihazın hassasiyetini yani eşiğini etkileyen bir transistöre ihtiyacınız olacaktır. Kuantum voltajının genlik seviyesi ile ilişkilidir. Cihazın hassasiyeti aynı zamanda cihazın farklılığından da etkilenir. Gerilim 100 MV'nin altındaysa direnç seviyesi kesinlikle artacak ve sonunda 10 ohm'a ulaşabilecektir.

Devre direnci

Sistemde oluşan direnç devredeki işaret sayısına bağlıdır. Bu durumda voltmetrelerin ölçeklerinin büyük ölçüde değişebileceği anlaşılmalıdır. Ölçülen miktarın oranı voltajla doğru orantılıdır. Ek olarak, cihazın direncini de etkileyen gürültü bağışıklığını dikkate almanız gerekir. Burada büyük genliğe sahip olanın dijital yerleşik voltmetre olduğuna dikkat edilmelidir.

Bu durumda devrede parazit oluşmasında bunun büyük etkisi vardır. Ani bir dalgalanmanın en yaygın nedeninin güç kaynağının yanlış çalışması olduğu düşünülmektedir. Bu durumda cihazın ortalama frekansı bozulabilir. Yani örneğin devrenin girişinde 50 Hz, çıkışında ise 10 Hz vardı. Sonuç olarak bağlantı telinde direnç oluşur. Bu yavaş yavaş bir sızıntıya yol açar ve bu, terminallerin bulunduğu yerde olur. Bu durumda bu alanın topraklanmasıyla sorun çözülebilir. Sonuç olarak, girişim giriş devresine geçer ve cihazdaki frekans dengelenir.

Ölçüm hataları

Bir voltmetrenin ölçüm hatası doğrudan bununla ilgilidir. Bu durumda çıkıştaki başlatma voltajı dikkate alınmalıdır. Çoğu zaman, genel girişim direnç parametrelerini değiştirir. Sonuç olarak bu rakam önemli ölçüde azalabilir. Günümüzde voltmetrelerdeki çeşitli parazit türleriyle mücadele etmenin kanıtlanmış üç yolu vardır. İlk teknik korumalı kablolar kullanmaktır. Bu durumda elektrik devresi girişinin ekipmandan izole edilmesi çok önemlidir.

İkinci yol ise bütünleştirici bir unsura sahip olmaktır. Sonuç olarak, müdahale süresi önemli ölçüde azaltılabilir. Son olarak son püf noktasının voltmetrelere özel filtrelerin takılması olduğu düşünülmektedir. Ana görevleri elektrik devresindeki direnci arttırmaktır. Sonuç olarak, bloktan sonra çıkıştaki gürültünün genliği önemli ölçüde azalır. Ayrıca birçok dönüştürücü sisteminin ölçüm hızını önemli ölçüde artırabileceği de unutulmamalıdır. Ancak performans arttıkça veri kaydının doğruluğu azalır. Sonuç olarak bu tür dönüştürücüler elektrik devresinde çok fazla gürültüye neden olabilir.

Darbe kodlu voltmetreler

Darbe kodlu dijital AC voltmetre, bit-bit dengeleme prensibiyle çalışır. Bu durumda bu cihazlara kompanzasyon gerilimi ölçüm yöntemi uygulanır. Hesaplama işlemi ise hassas bir bölücü kullanılarak gerçekleştirilir. Ek olarak elektrik devresindeki referans voltajı da hesaplanır.

Genel olarak telafi edilmiş akımın birkaç seviyesi vardır. Kuantum teorisine göre hesaplamalar ikili-ondalık sistemde yapılır. Bir araba için iki haneli dijital voltmetre kullanırsanız, voltaj 100 V'a kadar tanınır. Tüm işlem komutlara göre gerçekleştirilir. Bu çalışmada gerilimlerin karşılaştırılması özel ilgiyi hak etmektedir. Kontrol darbeleri prensibine dayanır ve sistemde belirli zaman aralıklarında meydana gelirler. Bu durumda bir bölücünün direncini değiştirmek mümkündür.

Sonuç olarak çıkış frekansı değişir. Aynı zamanda göstergeleri karşılaştırmak için ayrı bir cihaz bağlamak da mümkündür. Önemli olan, bağlantıdaki bölücünün boyutunu dikkate almayı unutmamaktır. Bu durumda cihaz sinyali alınamayabilir. Sonuç olarak veriler kilit konumlara göre karşılaştırılabilir. Esasen bunlar bir voltmetre tarafından okunan bir koddur.

Darbe kodlu voltmetre-ampermetrenin basitleştirilmiş devresi

Dijital bir DC voltmetre-ampermetre, bir elektrik devresinin etkileşimli elemanları olarak şematik olarak temsil edilebilir. Bunlardan en önemlisi voltaj referansı görevi gören giriş cihazıdır. Böylece hassas bölücü bir karşılaştırma cihazına bağlanır.

Buna karşılık dijital okuma mekanizmaları elektrik devresinin direncini gösterir. Ayrıca kontrol cihazları, giriş cihazıyla doğrudan etkileşime girebilir ve ağ voltajı göstergelerini karşılaştırabilir. Ölçüm süreci en basit şekilde ölçekler şeklinde temsil edilebilir. Aynı zamanda sistemde sıklıkla arızalar meydana gelir. Büyük ölçüde yanlış bir karşılaştırma nedeniyle bağlantılıdırlar.

Ölçüm doğruluğu

Bir voltmetre-ampermetrenin ölçüm doğruluğu doğrudan referans voltajının kararlılığıyla ilgilidir. Ayrıca giriş cihazındaki hassas bölücünün eşiği de dikkate alınmalıdır. Zincir girişimine karşı koruma da dikkate alınır. Bu amaçla elektrik devresinin en başında bir filtre bulunmaktadır. Sonuç olarak, laboratuvar çalışmasının kalitesi önemli ölçüde artırılabilir.

Zaman-darbe tipi dönüştürücülere sahip voltmetreler

Bu tip voltmetreler voltajı yalnızca belirli zaman aralıklarında ölçen özel dönüştürücüler kullanır. Bu durumda elektrik devresindeki darbe salınımları dikkate alınır. Ayrıca sistemdeki ortalama gerilim frekansı hesaplanır. Bunu dengelemek için kural olarak dönüştürücünün çıkışından gönderilen ayrı bir sinyal kullanılır.

Bu durumda sayma darbeleri önemli ölçüde azaltılabilir. Voltmetrelerin ölçüm hatası birçok faktörden etkilenir. Her şeyden önce bu, sinyal örneklemeyle ilgilidir. Sorun aynı zamanda frekans istikrarsızlığı da olabilir. Elektrik devresinin hassasiyet eşiğine bağlıdır. Sonuç olarak cihazın voltaj karşılaştırması doğrusal değildir.

Dönüştürücülü bir voltmetre-ampermetrenin basit devresi

Frekans dönüştürücülü bir dijital voltmetre-ampermetre mutlaka elektrik devresindeki voltaj değişikliklerini izleyen bir jeneratör içerir. Bu durumda ölçüm aralıklarla aşamalar halinde gerçekleştirilir. Elektrik devresindeki jeneratör doğrusal tiptedir. Alınan verileri karşılaştırmak için cihazın bir tetikleyicisi vardır. Buna karşılık, frekansı hesaplamak için ayrı bir sinyal alan bir sayacın kullanılması önemlidir. Bu, voltmetre-ampermetre dönüştürücünün çıkışında olur. Bu durumda sınırlama voltajının büyüklüğü dikkate alınır.

Bilgi doğrudan voltmetre-ampermetrenin girişine gider. Bu aşamada karşılaştırma işlemi yapılır ve bir darbe oluştuğunda sistem sıfır seviyesini kaydeder. Voltmetre-ampermetredeki sinyal doğrudan tetiğe gider ve sonuç olarak çıkışta pozitif bir voltaj elde edilir. Nabız ancak cihaz bir karşılaştırma yaptıktan sonra orijinal konumuna döner. Bu durumda, belirli bir süre içinde sınırlama frekansında oluşan değişiklikler dikkate alınır. Dönüşüm faktörü de dikkate alınır. Sinyal gücü göstergesine göre hesaplanır.

Ek olarak formül, jeneratörün çıkışında görünen bir sayma darbesini içerir. Sonuç olarak voltaj ancak elektrik devresinde belirli dalgalanmalar meydana geldiğinde görüntülenebilir. Sonuçta sinyal tetikleme çıkışına ulaşmalı ve orada sayılmalıdır. Bu durumda darbe sayısı bir voltmetre-ampermetreye kaydedilir. Sonuç olarak, size voltajın varlığını bildiren bir gösterge tetiklenir.

Çift entegrasyonlu voltmetreler

Çift entegrasyonlu dijital DC voltmetre periyodik tekrarlama prensibiyle çalışır. Bu durumda kaynak kodunun zincire geri dönüşü otomatik olarak gerçekleştirilir. Bu sistem yalnızca doğru akımla çalışır. Bu durumda frekans önceden düzeltilir ve çıkış cihazına verilir.

Voltmetrelerde örnekleme hataları dikkate alınmaz. Bu nedenle darbe saymada uyumsuzluk anları meydana gelebilir. Sonuç olarak, bir parametre aralığın başında ve sonunda çok farklı olabilir. Ancak kural olarak, dönüştürücünün çalışmasından dolayı hata kritik değildir.

Özel bir sorun gürültü girişimidir. Sonuç olarak voltaj göstergesini önemli ölçüde bozabilir. Sonuçta bu, darbenin büyüklüğüne, yani süresine yansır. Bu nedenle bu tipler dijital voltmetreler arasında pek popüler değildir.