Как сделать милливольтметр постоянного тока

Обновлено: 08.07.2024

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)

Солнечная электростанция — современный способ электроснабжения нашего дома. Вопрос использования альтернативных источников энергии возникает у многих. И это не удивительно, ведь постоянный рост цен на электричество заставляет задумываться об этом всё чаще и чаще. Вот и встаёт вопрос: почему бы не использовать бесплатные неиссякаемые природные ресурсы — ветер, солнце, воду? Давайте сегодня поговорим об солнечной энергии, а точнее о солнечной электростанции.

Простейшая 3G/4G антенна своими руками

В моём загородном доме есть проблемы с подключением из-за низкого уровня сигнала.

В статье ниже, я вам расскажу, как я решил проблему с подключением моего 3G модема бесплатно, всего за 5 минут работы.

Милливольтметры с линейной шкалой, описанные в литературе, традиционно выполняют по схеме с диодным выпрямителем, включенным в цепь отрицательной обратной связи усилителя переменного тока. Такие устройства довольно сложны, требуют применения дефицитных деталей, кроме того, к ним предъявляются достаточно жесткие конструктивные требования.

Рис.1

На рис. 1 изображена упрощенная схема прибора. Измеряемое высокочастотное напряжение выпрямляется диодом VD1 в выносном щупе и через резистор R1 поступает на вход УПТ А1. Из-за наличия в цепи отрицательной обратной связи диода VD2 усиление УПТ при малых напряжениях на входе увеличивается. Благодаря этому уменьшение выпрямленного диодом VD1 напряжения компенсируется и шкала прибора линеаризируется.

Рис.2

Примечание. Обращаем внимание читателей, что согласно справочным данным максимальные постоянные и импульсное обратные напряжения для примененного автором статьи в выносном щупе (диод ГД507А) равны 20 В. Поэтому далеко не каждый экземпляр этого типа диодов сможет обеспечить работу прибора на двух последних поддиапазонах.

Вольтметр — измерительный прибор, предназначенный для определения напряжения постоянного либо переменного тока. Такое устройство используется во многих сферах и нередко задействуется в бытовых условиях. С помощью этого устройства можно измерить напряжение электросети, проверить состояние аккумуляторов и батареек, выявить перепады или обнаружить участок поврежденного кабеля. Вольтметр можно изготовить собственноручно, имея для этого необходимые детали и инструменты.

Сборка простого вольтметра

В домашних условиях можно изготовить простой вольтметр своими руками. Однако необходимо понимать, что точность и чувствительность такого устройства будет ограничена.

Миниатюрный аппарат можно задействоваться в бытовых целях в сочетании с амперметром. Простейший измерительный прибор можно собрать из нескольких компонентов.

стрелочная измерительная головка;
комплект резисторов.

Необходимо учитывать, что номинал резисторов может отличаться.

От этого показателя напрямую зависит входное сопротивление. Поэтому необходимо подбирать резисторы с учетом того, для каких целей будет использоваться прибор. Для цепей со слабым напряжением подойдет простой вольтметр с 1 резистором. Однако, если требуется замер проводки или других сетей, в которых напряжение исчисляется десятками или сотнями вольт, то потребуется минимум 4 резистора, как на схеме. Подключать устройство необходимо параллельно нагрузке. Последовательное подключение не рекомендуется, так как может привести к выходу прибора из строя.

Сборка лампового вольтметра

Такое устройство предназначено для замера высокочастотного напряжения внутри контура. В домашних условиях можно изготовить простой вольтметр для замера высокочастотных показателей, однако такое устройство будет сильно отличаться от заводских приборов. С помощью такого аппарата невозможно измерить переменные напряжения, что связано со спецификой конструкции. При правильной сборке и измерениях в допустимых пределах, погрешность устройства составляет около 1%.

Для сборки потребуются:

диодный детектор;
измерительный мост с лампой Л2;
сигнальная лампа;
переключатель;
усилитель постоянного тока;
гальванометр;
корректирующая цепь.

Пределы измерения лампового вольтметра варьируется в зависимости от номинального сопротивления резисторов, указанных на схеме R1-R11. Данный вариант вольтметра считается наиболее сложным для самостоятельного изготовления, так как при сборке требуется выполнение точных расчетов с учетом характеристик диодного детектора.

Сборка электронного вольтметра

Для такого типа устройств рекомендуется использовать программируемые микропроцессоры. Это позволяет существенно упростить конструкцию прибора. При отсутствии навыков программирования можно приобрести чип, который уже имеет прошивку для определения напряжения. Для сборки вольтметра рекомендуют использовать микропроцессор PIC16F676.

Также потребуется индикаторный элемент. В этих целях удобнее использовать электронный циферблат. Можно использовать экран от электронных часов, весов, или других устройств. С микропроцессором PIC16F676 также совместимы жидкокристаллические экраны от калькуляторов.

Для стабильного функционирования процессора и индикаторного элемента потребуется источник постоянного тока. Рекомендуемое выходное напряжение — 5 В. Для питания простого вольтметра ВЧ достаточно элемента питания, сила тока которого не меньше 0.5 ампер.

Оптимальный вариант схемы для изготовления электронного вольтметра представлен выше. Микропроцессор необходимо запрограммировать до момента сборки.

После процедуры необходимо надежно зафиксировать контактные элементы. Если прибор собран правильно, он заработает сразу при подключении источника питания.

Такой прибор можно использовать не только в бытовых условиях. Данный вариант вольтметра можно использовать в автомобиле для определения уровня заряда аккумулятора. В этом случае с устройства снимают собственный элемент питания и устанавливают в разъем прикуривателя. Также аппарат можно подключить к АКБ машины напрямую, предварительно установив плавкий предохранитель.

Заключение

При наличии определенных знаний и навыков, можно быстро сделать простой вольтметр для несложных бытовых задач. Несмотря на ряд недостатков, устройства, изготовленные собственноручно, способны с высокой точностью определять напряжение в сети. После сборки прибора, в соответствии со схемой, может потребоваться настройка или калибровка, способы выполнения которой зависит от конструкции и пределов измерения.

Внимание! Перед тем как создавать тему на форуме, воспользуйтесь поиском! Пользователь создавший тему, которая уже была, будет немедленно забанен! Читайте правила названия тем. Пользователи создавшие тему с непонятными заголовками, к примеру: "Помогите, Схема, Резистор, Хелп и т.п." также будут заблокированны навсегда. Пользователь создавший тему не по разделу форума будет немедленно забанен! Уважайте форум, и вас также будут уважать!

Создан по мотивам известной схемы,но переделан мною,под однополярное питание,и для питания от одного литиевого аккумулятора, типоразмера 14500-т.е. размера АА. Корпус использован от легендарного, и многострадального китайского мультиметра. Милливольтметр однодиапазонный,0-100мВ. Выпрямитель вч напряжения собран внутри алюминиевой трубки, диаметром 16мм. С двух сторон стоят деревянные пробки,которые стопорятся шурупами.Потребление 1.5 мА.

Присоединённое изображение (Нажмите для увеличения)

Живьем. Делал для себя ,сильно не ругайте.

Присоединённое изображение (Нажмите для увеличения)

Вот оригинал схемы.

Присоединённое изображение (Нажмите для увеличения)

Вот так понятнее будет. R7-зависит от типа выпрямительного диода.VD1-любой кремниевый,например КД522 или 1N4148.

Присоединённое изображение (Нажмите для увеличения)

Простая схема вольтметра включает в себя измерительный блок и набор резисторов. Это минимальный комплект, пригодный только для того, чтобы провести предварительные замеры. Подобным тестером можно измерить напряжение в розетке или уровень заряда аккумуляторной батареи. Приборы, обеспечивающие высокий класс измерений, требуют более сложной принципиальной схемы. Изготовление самодельного цифрового вольтметра вполне по силам тем, кто может держать в руках паяльник и знает графическое изображение радиоэлементов.

Какие типы бывают

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

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

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

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

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

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

Тестеры по цели применения позволяют выполнять следующие опции:

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

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

Вольтметр на основе микропроцессора

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

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

Микропроцессорные вольтметры наделены следующими преимуществами:

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

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

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

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

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

Принципиальная схема вольтметра

Для того чтобы сделать электронный милливольтметр с использованием АЦП, можно взять такую микросхему, как СА3162. Тестер, собранный по такой схеме, позволяет измерять напряжение в интервале от 0 – 100 В. Микросборка СА3162Е – это АЦП с Uвх. макс. = 999 mV . Так же здесь присутствует логическая схема, выдающая результат в виде 3-х чередующихся двоично-десятичных 4-х разрядных кодов.

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

Выбор деталей

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

Детали

Для сборки вольтметра необходимы следующие компоненты:

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

Подготовка платы

Детали монтируются на самодельной плате из фольгированного текстолита. Для закрепления элементов в плате высверливаются отверстия. Плату, на которой можно собрать цифровой вольтметр своими руками, можно изготовить самостоятельно. Предварительно на куске плотного картона располагаются заготовленные элементы. Выводами необходимо проткнуть картон. После этого рисуют соединяющие проводники, согласно схеме. Далее рисунок переносится на текстолит. Лаком или эмалью покрываются соединительные дорожки, после чего плату протравливают в растворе и тщательно промывают.

Раствор готовится из следующих компонентов:

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

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

Подключение прибора

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

Блок питания (БП)

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

Сборка и настройка

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

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

Видео

Читайте также: