Сделать метр своими руками
Обновлено: 07.07.2024
Мультиметр, пробники, индикаторы, тестеры
Портативный прибор ксв метр изготовлен своими руками, на рисунке 1 приведена принципиальная схема этого устройства, позволяющего контролировать настройку и проводить согласование антенн самых разных конфигураций с 50-смными радиоаппаратами. Оно состоит из двух самостоятельных узлов: КСВ метра (Т1, VD1, VD2 и др.) и согласующего контура (L1C7C8).
В основе КСВ метра (КСВ – коэффициент стоячей волны) – высокочастотный трансформатор Т1, первичной обмоткой которого служит продетый сквозь ферритовое кольцо (М50ВЧ2-24 12x5x4 мм) антенный провод. Вторичную обмотку (20 витков провода в пластиковой изоляции сечением 0,07…0,2 мм²) наматывают равномерно по всему магнитопроводу. Подстроечные конденсаторы С1 и С2 – КПК- МН, микроамперметр РА1 – М4248 (он может быть и внешним, подключаемым лишь при наладке антенны), переключатель SA1 – “прямая волна – отраженная волна” – любой тумблер, например, П1Т- 1-1В или П1ТЗ-1В.
Катушка L1 имеет 12 витков, намотанных проводом ПЭВ-2 0,8; внутренний ее диаметр – 6 мм, длина – 18 мм. Выход КСВ метра подключают к седьмому (считая от “земли”) витку катушки L1. Подстроечным конденсатором С7 согласующий контур настраивают на середину диапазона рабочих частот. Выход согласующего устройства – отвод от 1, 2,… или 12-го витка L1, к которому будет подключена антенна или линия передачи. Выбор осуществляется посредством SA2 – двенадцатипозиционного переключателя типа ПГ2-5- 12П1НВ.
Печатную плату прибора изготавливают из двустороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5…2 мм (рис. 2). Основную площадь как с одной, так и с другой стороны занимает общий провод-экран. Обе стороны платы должны быть соединены в нескольких точках. Размещение элементов на плате и самой платы в общей конструкции прибора показано на рис. 2, а. На рис 2, в показан фрагмент вида слева на смонтированную плату.
Для настройки КСВ метра его выход временно отключают от согласующего контура (в точке А) и подключают к 50-омной нагрузке (два параллельно соединенных резистора МЛТ-2 100 Ом), а вход – к радиопередатчику. В режиме измерения прямой волны (в указанном на рис. 1 положении SA1) микроамперметр РА1 должен показывать 70…100 мкА. Подстроечным резистором R5 можно скорректировать показания прибора. Переключив SA1 в другое положение (контроль отраженной волны), регулировкой конденсатора С2 добиваются нулевых показаний РА1.
Затем вход и выход КСВ-метра меняют местами (КСВ метр симметричен), и эту процедуру повторяют, устанавливая в “нулевое” положение С1. На этом настройку КСВ метра заканчивают и подключают его к согласующему контуру. Настройку антенны, не имеющей специально введенных в нее реактивных элементов (например, удлиняющей катушки) ведут, изменяя длину ее вибратора, противовесов, каких-либо “навесных” их фрагментов. Точной настройке будет соответствовать минимальное показание КСВ метра в режиме контроля отраженной волны.
Согласование настроенной антенны ведется поиском наилучшего положения переключателя SA2. Позиция, в которой достигается минимальное показание КСВ метра, будет соответствовать лучшему согласованию антенны с 50-омным радиоаппаратом. В этой позиции переключателя SA2 еще раз уточняют настройку антенны, поставив себе целью очень незначительными изменениями длины того или иного ее фрагмента привести показания РА1 в режиме контроля отраженной волны почти к нулю. Обычно это удается сделать.
Если микроамперметр имеет оцифрованную шкалу, можно определить численное значение КСВ по формуле: KCB=(A1+A2)/(A1-A2), где А1 – показания прибора в режиме измерения прямой волны, а А2 – обратной. Настройку и согласование антенной системы с передатчиком обычно считают вполне удовлетворительными, если достигается КСВ Согласование высокоомной антенны (полволны, ромб и др.), связанной с радиостанцией коаксиальным кабелем, рекомендуется выполнять в два этапа. Сначала с помощью нерегулируемого согласователя (например, П-контура), вынесенного на антенную мачту, понижают сопротивление антенны до 30…100 Ом, а затем подстраивают КСВ переключателем SA2. Если “высокоомная” антенна может быть подключена непосредственно, без фидера, то дополнительная ступень сотласования необязательна. КСВ метр в этом случае надо подключить но к седьмому, а к второму или третьему витку катушки L1.
Рабочее напряжение конденсаторов С7 и С8 должно быть не менее 150 В. Показания КСВ метра в режиме контроля прямой волны характеризуют отдаваемую о нагрузку мощность. Но для численной ее оценки КСВ метр потребуется проградуировать. Это можно сделать с помощью подключенного к 50-омному антенному эквиваленту высокочастотного вольтметра: Pн=U²/Rн.
Если нет ВЧ вольтметра, можно использовать цифровой вольтметр с выносной высокочастотной детекторной головкой на входе. Схема ВЧ-детектора показана на рис. 3. Вольтметр должен иметь входное сопротивление 1 МОм. Его показания в режиме измерения постоянного напряжения до 20В без какого-либо перерасчета будут соответствовать эффективному напряжению высокочастотных колебаний, но только при входном напряжении более 2В.
Своими руками
Что такое ESR ?
Неисправность электролитических конденсаторов чаще всего является причиной дефектов в радиоэлектронных аппаратах. При этом ёмкостный показатель неисправного конденсатора может совсем немного отличаться от его нормального значения, а ЭПС быть больше. Поэтому зачастую найти поломку в электролитическом конденсаторе с помощью измерителя ёмкости бывает крайне сложно.
В связи с этим именно увеличенный показатель ЭПС является единственным признаком ненормальной работы конденсатора в радиоаппаратуре.
В поиске увеличенного значения ЭПС может помочь специальный прибор, который называется ESR (ЭПС)-метр. Его можно сделать самостоятельно.
Этот прибор измеряет сопротивление, которое выдаёт конденсатор при частоте в 100 кГц.
Плюсом этого прибора является то, что он не требует абсолютной точности в измерениях, ведь показатель ЭПС дефектного конденсатора обычно в разы превышает установленную норму.
Конструирование.
Создание ESR (ЭПС)-метр должно начинаться с составления схемотехнического рисунка в системе LTspice. В результате которого получиться график, демонстрирующий отклонение стрелки амперметра в зависимости от показателя ЭПС.
По результатам схемотехнического рисунка, который был составлен ранее, можно спроектировать схему в программе OrCAD.
Известно, что в приборе установлено 9-вольтовое питание и регулятор напряжения, за основу которого берётся схема LM 7805. Также для прибора нужны транзисторные приёмники, 2N3904 (n-p-n) и 2N3906 (p-n-p). Ещё в приборе применимы диоды 1N5711 и измерительная головка с силой тока в 50 мкА.
Небольшое напряжение в конденсаторе, позволяет использовать устройство без его снятия.
В итоге получается разводка односторонней платы без перемычек. Для платы использовались чип-компоненты и проделывались отверстия для крепления деталей, которые позже нужно припаять.
Плата ESR.
Плата изготавливается с помощью фоторезистора, ЛУТ или ЧПУ. Также проверьте непрерывность между дорожками, исключив короткое замыкание между любыми двумя дорожками.
Создания шкалы .
Для создания шкалы ESR (ЭПС)-метр , необходимо произвести практические замеры, которые позже переносится в программу и распечатывается. После этого можно производить сборку всех компонентов.
Осторожно: перед измерением, убедитесь, что тестируемые конденсаторы разряжены.
Неисправность электролитических конденсаторов чаще всего является причиной дефектов в радиоэлектронных аппаратах. При этом ёмкостный показатель неисправного конденсатора может совсем немного отличаться от его нормального значения, а ЭПС быть больше. Поэтому зачастую найти поломку в электролитическом конденсаторе с помощью измерителя ёмкости бывает крайне сложно.
В связи с этим именно увеличенный показатель ЭПС является единственным признаком ненормальной работы конденсатора в радиоаппаратуре.
В поиске увеличенного значения ЭПС может помочь специальный прибор, который называется ЭПС-метр. Его можно сделать самостоятельно.
Этот прибор измеряет сопротивление, которое выдаёт конденсатор при частоте в 100 кГц.
Плюсом этого прибора является то, что он не требует абсолютной точности в измерениях, ведь показатель ЭПС дефектного конденсатора обычно в разы превышает установленную норму.
Конструирование ЭПС-метра должно начинаться с составления схемотехнического рисунка в системе LTspice. В итоге должен получиться график, демонстрирующий отклонение стрелки амперметра в зависимости от показателя ЭПС.
По результатам схемотехнического рисунка, который был составлен ранее, можно спроектировать схему в программе OrCAD.
Известно, что в приборе установлено 9-вольтовое питание и регулятор напряжения, за основу которого берётся схема LM 7805. Также для прибора нужны транзисторные приёмники, которые можно выбрать на своё усмотрение, но всё же лучше подойдут 2N3904 (n-p-n) и 2N3906 (p-n-p). Ещё в приборе применимы диоды 1N5711 и измерительная головка с силой тока в 50 мкА.
Небольшое напряжение в конденсаторе, позволяет использовать устройство без его снятия.
В итоге получается разводка односторонней платы без перемычек. Для платы использовались чип-компоненты и проделывались отверстия для крепления деталей, которые позже нужно припаять.
Плата изготавливается с помощью фоторезистора, ЛУТ или ЧПУ.
Для создания шкалы прибора, необходимо произвести практические замеры, которые позже переносится в программу и распечатывается. После этого можно производить сборку всех компонентов.
В заключении, стоит заметить, что перед тем, как измерять показатель ЭПС с помощью самодельного прибора, его необходимо полностью разрядить.
Помню, как лет в десять впервые взялся за паяльник и к годам так к четырнадцати уже собрал радиуправляемую машину, но с появлением компьютера как то-забросил это благородное занятие. И вот, буквально две недели назад, меня посетила идея сделать что нибудь красивое. Подумал и решил сделать VU — meter. Начал перекапывать форумы по электронике, в поисках наилучшей, на мой взгляд, реализации данного девайса. Спустя день поисков я наткнулся статью в журнале “РадиоХобби”, поискав еще немного я нашел рисунок печатной платы. Так что, что ни логика ни печатная плата мне не принадлежит, предложил данную схему, как написано в журнале — Марцин Вьязаня.
Тут начинается самое интересное…
Осторожно трафик
Вообще статья нацелена на аудиторию читателей владеющих базовыми навыками работы с паяльником и желающих сделать что нибудь интересное, имеющее практическое применение и не слишком сложное в реализации. В статье описывается голый тестовый образец, в будущем я планирую заказать оргстекло размерами 15 * 150 * 100 мм, их будет 20 штук на каждый из двух каналов, блоки будут расположены горизонтально. В каждом блоке будет по 3 диода. Должно получиться что то вроде VU — TOWERов.
Ближе к делу
Изготовление печатной платы
- Стеклотекстолит односторонний размером 10*15 (~50р)
- Хлорное железо (~60р за 100г)
- Глицерин (~40р)
- Фотобумага Lamond глянцевая 120 или 140 г/м^2 (~200р за 50 листов)
- Ацетон
После того как мы запаслись всем необходимым мы можем приступать к изготовлению платы.
Скачиваем любую программу для открытия *.lay (я использовал Sprint Layout 5) и скачиваем проект платы.
Печатаем на лазерном принтере рисунок платы, при этом желательно в настройках драйвера принтера указать высокую контрастность и качество печати. Также в Sprint Layout убираем слой с подписями, и цвет дорожек ставим черный. Необходимо печатать в зеркальном отображении. Бумагу желательно не трогать пальцами за поверхность, чтобы не оставить на ней жирные пятна.
После печати аккуратно вырезаем ее и пока откладывам.
Берем стеклотекстолит уже разрезанный под нужные размеры (115 * 45 мм), шлифуем мелкой шкуркой, и удаляем жирные пятна ацетоном или средством для снятия лака.
Далее прикладываем принт тоннером вниз к стеклостекстолиту и очень тщательно проглаживаем утюгом на максимальной температуре. Это очень важный момент, неоюходимо прогладить каждый уголок, каждый квадратный миллиметр бумаги. Гладим пока бумага слегка не пожелтеет. На это у меня ушло около 5 — 7 минут.
Даем плате остыть 5 — 10 минут, и подставляем под струю воды. Аккуратными движениями пальцев скатываем бумагу, пока она полностью не отделится от пластинки. На данном этапе важно хорошо проверить качество принта, так как если останутся места где не отпечатался тоннер они вытрявятся и контакты буду разорваны. Если все плохо то повторяем процесс заного, если есть небольшие косяки, то замазываем их маркером.
Далее готовим раствор хлорного железа в воде. Обычно хватает 100 г порошка на 0.5 — 0.7 литра воды. Засыпаем порошок в воду, а не наоборот и маленькими порциями, так как реакция идет с выделением большого количество тепла. Перемешивая доводим до равномерно ржавого цвета.
Аккуратно под углом опускаем нашу плату в раствор, держим некоторое время периодически проверяя как идет процесс. В среднем процесс травления идет от 10 до 40 минут.
Когда вся ненужная медь будет вытравлена, достаем плату и промываем под струей воды. Далее внимательно рассматриваем плату на наличие остатков меди и разрывов. Если таковых нет, то все получилось замечательно и печатная плата почти готова. Осталось совсем немного. Снова берем ацетон и аккуратно ваточкой удаляем тоннер с платы.
Можно начинать сверлить. Так как бормашины у меня нет, как и других точных инструментов я использовал обычную строительную дрель.
Далее нам необходимо залужить плату. Ставим паяльник разогреваться, а пока берем ватную палочку мокаем в глицерин и наносим слой на плату. Когда паяльник разогреется берем жалом немного припоя и проходим по всем дорожкам платы. Лучше покрыть все дорожки оловом, чтобы исключить окисление меди и быть уверенным что нигде не разорван контакт. После чего отмываем плату от глицерина под струей воды и даем ей высохнуть.
Итак печатная плата готова. Теперь можно приступить с наполнению ее электронными компонентами.
Наполнение платы начинкой
Список покупок
- ИМС LM3916N-1 PDIP18 * 2шт (~100руб каждая)
- Стабилизатор напряжения 78L05 — 1шт (~20р) *
- Диоды 1N4148 (КД522А) 150мА, 100В DO-35 * 5шт (~1р каждый)
- Операционный усилитель TL081 PDIP8 — 1шт (~20р)
Конденсаторы:
- К10-17А Н50 0.1мкФ * 2шт (~5р)
- К10-17А Н90 0.33мкФ — 1шт (~5р)
- К50-35 47мкФ 16В * 3шт (~5р)
- К50-35 470мкФ 16В — 1шт (~5р)
Резисторы
- 330 Ом
- 2.2 кОм
- 3.0 кОм
- 3.9 кОм
- 47 кОм
- 120 кОм
- Резистор подстроечный на 10кОм, я брал 3362-1-103 (~20р)
*Насчет стабилизатора напряжения. Изначально спаял схемы на 78L05, после включения он очень сильно грелся, стабилизатор расчитан на 100мА потребеление диодов оказалось много выше, поэтому я заменил его на LM7805 в корпусе ТО220, который рассчитан уже на 1А и закрепил на него радиатор. Так что если диоды будут с большим амперажом то советую позаботиться и о стабилизаторе.
Так же при желании можно позаботиться и о панельках для микросхем, ибо выпаивать микросхемы в случае неисправности довольно проблематично.
Думаю процесс паяния не нуждается в объяснении, поэтому предлагаю вашему вниманию просто фотографии без комментариев.
Демонстрация рабочего образца
И еще одно видео, уже два собранных драйвера
Вывод
Вообще на сборку ушло около одного вечера, цена вопроса примерно 600 рублей с учетом стоимости диодов. Как использовать данное устройство зависит от вашей фантазии, о своей задумке я рассказал, думаю данный драйвер неплохо впишется в компанию к сабу в машине да и в любую акустическую систему. К тому же данный драйвер имеет 2 режима отображения уровня сигнала: BAR и DOT. Для их переключения необходимо замкнуть или разомкнуть контакты, обозначенные на печатной плате S1P/L. Особенно понравилась реализация данного девайса с использованием оргстекла, когда режутся блоки толщиной 10 — 20мм и в каждый блок вставляется диод. Выглядит очень красиво.
Читайте также: