Эталонное напряжение своими руками
Добавил пользователь Алексей Ф. Обновлено: 18.09.2024
Поверка вольтметра в домашних условиях. Возможна-ли?
Поверка вольтметра в домашних условиях. Возможна-ли?
Ситуация. Есть пять цифровых мультиметров, четыре из которых китайские. И все они, например, на диапазоне 20 вольт показывают разное напряжение. При измерении напряжения аккумуляторов формата 18350 и 18650 с номиналом 3,7в разница в показаниях доходит до 0,7в. Я недавно хотел узнать, до скольки вольт заряжает моё зарядное устройство Opus BT-C3100 и не смог прийти к удовлетворяющему меня результату. В связи с чем вопрос, можно ли как-то в домашних условиях поверить вольтметры? Ну и не только поверить, но и откалибровать хотя бы на одном диапазоне. Может быть можно как-то из говна и палок сделать источник калибровочного напряжения известного значения? Или это фантастика и путь мне в лабораторию, занимающуюся поверкой измерительных приборов?
Полная документация чипа может быть прочитана здесь.
Цена такого прибора около 1000 рублей. Получаем при покупке собранную схему в прозрачном корпусе из оргстекла, который очень популярен на Али. Подобный корпус используется во многих китайских проектах.
Стенки обклеены защитной бумагой.
На этих фото вы можете внимательно посмотреть на плату.
В дополнение к самому прецизионному стабилизатору, на плате также есть модуль зарядки аккумулятора. Изменение опорного напряжения выполняется не переключателем многопозиционным или перемычками, как и во многих аналогичных конструкциях. Здесь у есть кнопка переключения тактовая. Каждый раз, когда вы нажимаете на неё, напряжение на выходе изменяется, и выводится на два гнезда под бананы.
На боковой стороне есть небольшой выключатель питания. Батарейный отсек снизу. Значения напряжения выгравированы на верхней части корпуса. Хотя это едва заметно. Питание модуля через разъем micro USB.
Описанный здесь комплект – это версия без батареи. Работает после подключения 5 В от USB.
Тестирование модуля опорного напряжения
Проверено напряжение на трех мультиметрах. Самый дешевый UNI-T UT33A, популярный Aneng AN8008 и самый точный – Brymen BM867s.
Результаты сведены в таблицу.
Можно если что установить аккумулятор. Нужен литиевый полимерный здесь: 503035, 3,7 В, 500 мАч. После подключения USB-кабеля он заряжается. На этот процесс указывает желтый светодиод.
Позже провели сравнение, повлияет ли изменение источника питания модуля эталонного напряжения: с USB-преобразователя на 5 В или на питании от батареи Li-Po, на результаты, считанные на мультиметрах. Оказалось ничего подобного не происходит. Параметры такие же, как изначально.
Если под это дело требуется изготовить соответствующий вольтметр на очень высокую точность – вот неплохая схема.
Время аналоговых измерительных приборов уже давно прошло, но не смотря на это стрелочные измерительные головки находят широкое применения и не только в самодельных конструкциях. Они не сияют сверхвысокой точностью, но тем не менее в некоторых измерениях аналоговый прибор незаменим.
Представляю технологию переделки стрелочного вольтметра или микроамперметра в вольтметр на любое нужное напряжение. Такой вольтметр можно будет использовать в качестве измерителя напряжения в зарядных устройствах, регулируемых источниках питания и так далее. Для переделки ж елательно выбирать индикатор с линейной шкалой. В моем случае головкой будет служить высоковольтный вольтметр переменного напряжения, который выдран из стабилизатора напряжения со шкалой от 0 до 300 Вольт.
Мне нужно изготовить низковольтный вольтметр постоянного напряжения со шкалой от 0 до 16 вольт. Для начала головку нужно вскрыть, внутри мы можем наблюдать выпрямительный диод и ограничительный резистор, напряжение с клемм вольтметра подается на обмотку измерительной головки именно через эту цепочку из диода и резистора их чуть позже мы их уберем.
Аккуратно вынимаем шкалу, она приклеена на двухсторонний скотч. После этого её нужно отсканировать.
Рисунок редактируем в любом редакторе, хоть в пейнте. Удаляем все дефекты, дорисовываем неполные линии, символы, надписи ну и естественно меняем циферки на нужные.
Измеряем размеры родной шкалы, после чего открываем ворд, вставляем наш рисунок и указываем ранее измеренные размеры и распечатываем все это дело, лучше сразу несколько штук, мало ли что.
Обрезаем бумажку до нужных размеров и приклеиваем на место любым подручным клеем.
Теперь аккуратно откусываем цепочку из резистора и диода, о которой говорили в начале.
Припаиваем торчащие выводы друг к другу.
Таким образом, напряжение, которое будет подаваться на клеммы вольтметра, непосредственно пойдет на обмотку измерительной головки.
Головка очень чувствительная и стрелка полностью отклоняется, если на клеммы подается напряжение всего в пол вольта ну и думаю понятно, что это никуда не годится, т.к. мы планировали что стрелка будет отклоняться до предела, если на клеммы подается 16 вольт.
Берем переменный, а лучше подстроечный многооборотный резистор на 20-50 кОм и собираем простейшую схему
Для калибровки индикатора очень желательно наличие лабораторного блока питания, но можно ограничиться любым адаптером питания вольт на 6, параллельно которому подключаем мультиметр, он у нас будет в качестве эталона.
На вход подаем напряжение и медленно вращаем подстроечный резистор до тех пор пока стрелка не покажет то напряжение, которое мы видим на мультиметре.
То есть достаточно откалибровать головку на конкретной отметке, а за счет того, что шкала линейная другие значения напряжения наш измеритель будет также показывать правильно.
После калибровки подстроечный резистор выпаивается, замеряеться полученное сопротивление и на его место ставиться постоянный резистор с таким же сопротивлением. Если нет нужного резистора, то можно соединить несколько резисторов последовательно, для получения нужного сопротивления, желательно применение резисторов с погрешностью в 1 % и меньше.
Подстроечник можно оставить, но советую заклеить регулирующий винт, для предотвращения смещений.
Очень часто для постройки измерительных головок в самом начале через ограничительное сопротивление на головку подают эталонные напряжения и на пустой шкале делают метки, которые учитываются во время создания шкалы в редакторе - такой подход более предпочтителен и позволяет построить измерительные головки высокой точности.
Все более широкое использование сложной электроники с батарейным питанием, такой как ноутбуки и сотовые телефоны, потребовало разработки таких схем стабилизации напряжения, которые расходуют как можно меньшую мощность. Таким схемам необходим источник опорного напряжения, который потребляет минимальный ток и обеспечивает при этом исключительно высокую стабильность в широком диапазоне температур. Для этой цели широко используется напряжение запрещенной зоны. Принцип действия таких схем основан не на эффекте Зенера или лавинного пробоя, а использует вместо этого разность потенциалов (VBE) смещенного в прямом направлении транзисторного перехода база—эмиттер. На первый взгляд это кажется невероятным, потому что известно, что VBE зависит от температуры.
С ростом температуры /?-и-перехода в результате освобождения дополнительных неосновных носителей увеличивается обратный ток насыщения
Рис. 9.30. Схематическое изображение эталонного источника, в котором используется напряжение запрещенной зоны.
/0, и отсюда логически вытекает уменьшение разности потенциалов на обедненном слое. Поэтому напряжение VBE имеет отрицательный температурный коэффициент: при постоянном токе напряжение VBE падает по мере нагревания /?-и-перехода.
Эта температурная зависимость устраняется в схеме Видлара, где используется тот факт, что у /?-и-переходов, работающих с различными токами, отрицательные температурные коэффициенты различны. На рис. 9.30 приведено схематическое изображение эталонного источника, в котором используется напряжение запрещенной зоны; внешним источником является более или менее постоянный ток
Через транзисторы 7j и Т2 текут различные токи 1 и Z, от транзисторных источников стабильного тока. Возникающая в результате этого небольшая разность напряжений VBEl и VBE2 с положительным температурным коэффициентом усиливается дифференциальным усилителем. Усиленное выходное напряжение А( VBEl — VBE2) устанавливается таким, чтобы быть равным по величине VBE3, но с противоположным температурным коэффициентом. Результирующее выходное напряжение KSTAB является суммой напряжения VBE3 и выходного напряжения усилителя и практически не зависит от температуры. При токе 1ЕХТ величиной около 1 мА типичное значение эталонного напряжения равно 1,25 В. Имеющиеся в продаже прецизионные микросхемы эталонных источников обычно рассчитаны на напряжения, кратные 1,25 В, а именно на 2,5 В, 5 В и т. д.
Литература: М.Х.Джонс, Электроника — практический курс Москва: Техносфера, 2006. – 512с. ISBN 5-94836-086-5
Читайте также: