교류 전류 측정기 밀리볼트미터.  선형 눈금이 있는 직류 및 교류 전류 및 저항계의 밀리볼트미터.  수제 측정기

교류 전류 측정기 밀리볼트미터. 선형 눈금이 있는 직류 및 교류 전류 및 저항계의 밀리볼트미터. 수제 측정기

수제 AC 밀리볼트 미터의 회로는 5 개의 트랜지스터로 만들어집니다.

주요 매개변수:

  • 측정된 전압 범위, mV - 3...5*І0^3;
  • 작동 주파수 범위, Hz - 30.. .30* 10^3;
  • 주파수 응답 불균일, dB - ±1;
  • 입력 저항, mOhm: 10, 20, 50 mV - 0.1 이내, 100 mV..5V - 1.0 이내,
  • 측정 오류, % - 10.

장치 다이어그램

이 장치는 입력 이미터 팔로워(트랜지스터 V1, V2), 증폭 단계(트랜지스터 V3) 및 AC 전압계(트랜지스터 V4, V5, 다이오드 V6-V9 및 마이크로 전류계 P1)로 구성됩니다.

정확히 잰 교류 전압커넥터 X1에서 전압 분배기(저항 R1, R2 * 및 R22)를 통해 입력 이미 터 팔로워에 공급되며 이 전압을 사용하면 이 전압을 10배 또는 100배 줄일 수 있습니다.

스위치 S1이 X 10mV로 설정되면 10배 감소가 발생합니다(분할기는 병렬로 연결된 저항 R1 및 저항 R22와 이미 터 팔로워의 입력 저항으로 구성됨).

저항 R22는 장치의 입력 저항(100kOhm)을 정확하게 설정하는 데 사용됩니다. 스위치 S1이 X 0.1V로 설정되면 측정된 전압의 1/100이 이미 터 팔로워의 입력에 공급됩니다.

쌀. 1. 5개의 트랜지스터가 있는 교류 밀리볼트미터의 계획.

이 경우 디바이더의 하단 암은 팔로워의 입력 저항과 저항 R22 및 R2*로 구성됩니다.

이미 터 팔로워의 출력에는 다른 전압 분배기가 포함되어 (스위치 S2 및 저항 R6-R8) 증폭기에 추가로 공급되는 신호를 감쇠시킬 수 있습니다.

밀리볼트미터의 다음 단계인 트랜지스터 V3의 전압 증폭기 AF(약 30의 이득)는 저전압을 측정하는 기능을 제공합니다.

이 단계의 출력에서 ​​증폭된 전압(34)은 선형 눈금이 있는 AC 전압계의 입력으로 공급되며, 이는 정류기 브리지(V7-V10)를 통해 음의 피드백으로 덮인 2단계 증폭기(V4, V5)입니다. ). 이 브리지의 대각선에는 마이크로 전류계 P1이 포함되어 있습니다.

마크 30 ... 100 범위에서 설명된 전압계의 비선형성은 3%를 초과하지 않으며 작업 영역(50 ... 100)에서는 -2%를 초과하지 않습니다. 교정할 때 밀리볼트미터의 감도는 저항 R13에 의해 조정됩니다.

세부

이 장치는 정적 전류 전달 계수 h21e = 30...60(이미터 전류 1mA에서)인 저주파 저전력 트랜지스터를 사용할 수 있습니다. 계수 h21e가 큰 트랜지스터는 V1 및 V4 대신 설치해야 합니다. 다이오드 V7-V10 - D2 또는 D9 시리즈의 모든 게르마늄.

KS168A 제너 다이오드를 직렬로 켜서 2개의 KS133A 제너 다이오드로 교체할 수 있습니다. 이 장치는 커패시터 MBM(C1), K50-6(다른 모든 것), 고정 저항 MLT-0.125, 트리머 SPO-0.5를 사용합니다.

스위치 S1 및 S2(슬라이딩, Sokol 트랜지스터 라디오에서)는 각각이 세 위치에서 2극이 되도록 수정됩니다. 각 행에서 극도의 고정 접점(2개의 이동 접점)이 제거되고 나머지 이동 접점은 다이어그램 전환에 따라 재배열됩니다.

설립

장치의 조정은 별표로 표시된 저항에 의해 다이어그램에 표시된 모드의 선택과 예시적인 장치에 따른 눈금의 눈금으로 축소됩니다.

선형 스케일이 있는 RF 전압계
Robert AKOPOV(UN7RX), Zhezkazgan, Karaganda 지역, 카자흐스탄

물론 단파 라디오 아마추어의 무기고에 필요한 장치 중 하나는 고주파 전압계입니다. 저주파 멀티 미터 또는 예를 들어 소형 LCD 오실로스코프와 달리 이러한 장치는 거의 판매되지 않으며 새 브랜드의 비용은 상당히 높습니다. 따라서 이러한 장치가 필요할 때 다이얼 밀리 암미터를 표시기로 제작하여 디지털 장치와 달리 판독 값의 변화를 정량적으로 쉽고 시각적으로 평가할 수 있습니다. 결과. 이것은 측정된 신호의 진폭이 지속적으로 변하는 장치를 설정할 때 특히 중요합니다. 동시에 특정 회로를 사용할 때 장치의 측정 정확도는 상당히 수용 가능합니다.

잡지의 다이어그램에 오타가 있습니다. R9는 4.7MΩ의 저항이어야 합니다.

RF 전압계는 세 그룹으로 나눌 수 있습니다. 첫 번째 것은 네거티브 피드백 회로에 다이오드 정류기가 포함된 광대역 증폭기를 기반으로 구축되었습니다. 증폭기는 전류-전압 특성의 선형 섹션에서 정류기 요소의 작동을 보장합니다. 두 번째 그룹의 장치에서 가장 단순한 탐지기고저항 DC 증폭기(UPT)로. 하한 측정 한계에서 이러한 RF 전압계의 규모는 비선형이므로 특수 보정 테이블을 사용하거나 장치의 개별 보정을 사용해야 합니다. 다이오드를 통해 작은 전류를 통과시켜 스케일을 어느 정도 선형화하고 감도 임계값을 낮추려는 시도는 문제를 해결하지 못합니다. I-V 특성의 선형 섹션이 시작되기 전에 이러한 전압계는 실제로 표시기입니다. 그럼에도 불구하고 완성된 디자인과 디지털 멀티미터에 대한 부착 형태의 이러한 장치는 잡지와 인터넷의 수많은 간행물에서 알 수 있듯이 매우 인기가 있습니다.
계측기의 세 번째 그룹은 입력 신호 진폭에 따라 필요한 이득 변화를 제공하기 위해 선형화 요소가 DCF 회로에 포함될 때 스케일 선형화를 사용합니다. 이러한 솔루션은 AGC가 있는 광대역 고선형 계측 증폭기 또는 광대역 RF 발생기의 AGC 장치와 같은 전문 장비 장치에 자주 사용됩니다. 이 원칙에 따라 설명 된 장치가 만들어지며 그 회로는 약간의 변경으로 차용됩니다.
모든 명백한 단순성과 함께 RF 전압계는 매우 우수한 매개변수와 물론 교정 문제를 제거하는 선형 스케일을 가지고 있습니다.
측정된 전압 범위는 10mV ~ 20V입니다. 작동 주파수 대역은 100Hz~75MHz입니다. 입력 저항은 감지기 헤드의 설계에 따라 결정되는 수 피코패럿 이하의 입력 커패시턴스와 함께 최소 1MΩ입니다. 측정 오류는 5% 이하입니다.
선형화 장치는 DA1 칩에서 만들어집니다. 네거티브 피드백 회로의 다이오드 VD2는 낮은 입력 전압에서 UPT의 이 단계의 이득을 높이는 데 도움이 됩니다. 검출기의 출력 전압 감소가 보상되어 결과적으로 장치 판독 값이 선형 의존성을 얻습니다. 커패시터 C4, C5는 UPT의 자체 여기를 방지하고 가능한 픽업을 줄입니다. 가변 저항 R10은 측정을 수행하기 전에 측정 장치 PA1의 포인터를 눈금의 영점으로 설정하는 역할을 합니다. 이 경우 검출기 헤드의 입력을 닫아야 합니다. 장치의 전원 공급 장치에는 특별한 기능이 없습니다. 두 개의 안정기로 만들어지며 연산 증폭기에 전원을 공급하기 위해 2 × 12V의 바이폴라 전압을 제공합니다(네트워크 변압기는 일반적으로 다이어그램에 표시되지 않지만 어셈블리 키트에 포함됨).

측정 프로브의 부품을 제외한 장치의 모든 부품은 두 개의 프린트 배선판아 단면 호일 유리 섬유에서. 아래는 UPT 보드, 전원 보드 및 측정 프로브의 사진입니다.

밀리암미터 RA1 - M42100, 바늘의 전체 편향 전류가 1mA입니다. 스위치 SA1 - PGZ-8PZN. 가변 저항 R10 - SP2-2, 모든 튜닝 저항 - 수입 멀티턴(예: 3296W). 비표준 정격 R2, R5 및 R11의 저항은 직렬로 연결된 두 개로 구성될 수 있습니다. 연산 증폭기는 입력 임피던스가 높은 다른 증폭기로 교체할 수 있으며 내부 보정이 있는 것이 좋습니다(회로가 복잡하지 않도록). 모든 고정 커패시터는 세라믹입니다. 커패시터 C3은 입력 커넥터 XW1에 직접 장착됩니다.
RF 정류기의 D311A 다이오드는 측정된 주파수 상한에서 최적의 최대 허용 RF 전압과 정류 효율의 관점에서 선택되었습니다.
기기의 측정 프로브 디자인에 대한 몇 마디. 프로브의 몸체는 튜브 형태의 유리 섬유로 만들어지며 그 위에 구리 호일 스크린이 놓입니다.

케이스 내부에는 프로브 부품이 장착 된 호일 유리 섬유 보드가 있습니다. 프로브 팁 대신 나사로 고정할 수 있는 분리 가능한 디바이더의 공통 와이어와 접촉하도록 몸체의 대략 중간에 주석 도금된 호일 스트립의 링이 제공됩니다.
장치 조정은 연산 증폭기 DA2의 밸런싱으로 시작됩니다. 이렇게하려면 스위치 SA1이 "5V"위치로 설정되고 측정 프로브의 입력이 닫히고 장치 PA1의 포인터가 트리밍 저항 R13으로 눈금의 0 표시로 설정됩니다. 그런 다음 장치가 "10mV"위치로 전환되고 동일한 전압이 입력에 적용되고 RA1 장치의 화살표는 저항 R16을 사용하여 눈금의 마지막 부분으로 설정됩니다. 다음으로 전압계의 입력에 5mV의 전압을 가하고 장치의 화살표는 대략 눈금의 중간에 위치해야 합니다. 판독값의 선형성은 저항 R3을 선택하여 달성됩니다. 저항 R12를 선택하면 더 나은 선형성을 얻을 수 있지만 이것이 UPT의 이득에 영향을 미친다는 점을 염두에 두어야 합니다. 다음으로 장치는 해당 조정 저항을 사용하여 모든 하위 범위에서 보정됩니다. 전압계를 교정할 때 기준 전압으로 작성자는 디지털 출력 신호 레벨 미터가 있는 Agilent 8648A 발생기(해당 출력에 연결된 50옴 부하)를 사용했습니다.

잡지 Radio No. 2, 2011의 전체 기사는 여기에서 다운로드할 수 있습니다.
문학:
1. Prokofiev I., 밀리볼트미터-Q-미터. - 라디오, 1982, No. 7, p. 31.
2. Stepanov B., 디지털 멀티미터용 RF 헤드. - 라디오, 2006, No. 8, p. 58, 59.
3. Stepanov B., 쇼트키 다이오드 RF 전압계. - 라디오, 2008, 1번, p. 61, 62.
4. Pugach A., 선형 눈금이 있는 고주파 밀리볼트미터. - 라디오, 1992, 7번, p. 39.

마스크 및 마킹이 있는 인쇄 회로 기판(프로브, 메인 기판 및 전원 공급 기판)의 비용: 80 UAH

그림은 간단한 AC 밀리볼트미터의 회로를 보여줍니다. 밀리볼트미터는 1mV, 10mV, 100mV 및 1V의 4가지 범위를 가지고 있습니다. 입력 신호는 몇 헤르츠에서 50kHz까지의 주파수를 가질 수 있습니다. 정류기 회로의 비선형성은 연산 증폭기에 피드백을 적용하여 제거됩니다. 회로는 입력 신호의 전체 정류 평균값을 측정하도록 설계되었습니다.

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    회로면에서 제안된 장치는 매우 간단하며 거의 모든 무선 아마추어의 "상자에서" 최소한의 사용된 구성 요소를 찾을 수 있습니다. 사실 이 계획에는 새로운 것이 없습니다. 이러한 목적을 위한 DU의 사용은 80-90년대의 아마추어 무선 문헌(1, 4)에 자세히 설명되어 있습니다. 널리 사용되는 K544UD2A(또는 UD2B, UD1A, B) 마이크로 회로가 입력에 전계 효과 트랜지스터가 있는(따라서 입력 저항이 높음) 사용되었습니다. K140UD8A와 같은 일반적인 연결 및 입력에서 필드 장치와 함께 다른 시리즈의 연산 증폭기를 사용할 수 있습니다. 밀리볼트미터-전압계의 기술적 특성은 B. Stepanov의 회로(2)가 장치의 기초가 되었기 때문에 위에 주어진 것과 일치합니다.

    전압계 모드에서 연산 증폭기의 이득은 1(100% OOS)이고 전압은 추가 저항(R12 - R17)이 있는 최대 100μA의 마이크로암미터로 측정됩니다. 실제로 전압계 모드에서 장치의 하위 범위를 결정합니다. OOS가 감소하면(스위치 S2가 저항 R6 - R8을 켭니다) Kus. 증가하면 그에 따라 연산 증폭기의 감도가 증가하여 밀리볼트미터 모드에서 사용할 수 있습니다.

    특징제안된 개발은 0.1 ~ 1000V의 한계를 가진 DC 전압계와 12.5, 25, 50mV의 하위 범위의 상한을 가진 밀리볼트미터의 두 가지 모드에서 장치를 작동하는 기능입니다. 이 경우 동일한 분배기(X1, X100)가 두 가지 모드에서 사용되므로 예를 들어 X100 곱셈기를 사용하여 25mV(0.025V)의 하위 범위에서 2.5V의 전압을 측정할 수 있습니다. 장치의 하위 범위를 전환하기 위해 하나의 다중 위치 2보드 스위치가 사용됩니다.

    GD507A 게르마늄 다이오드 기반 외부 RF 프로브를 사용하면 최대 30MHz의 주파수로 동일한 하위 범위의 RF 전압을 측정할 수 있습니다.

    다이오드 VD1, VD2는 작동 중 포인터 측정 장치를 과부하로부터 보호합니다. 또 다른 기능장치가 켜지거나 꺼질 때 발생하는 과도 상태 동안 마이크로 전류계의 보호는 장치의 화살표가 눈금을 벗어나 구부러 질 수 있으며 마이크로 전류계의 릴레이 셧다운 및 연산 증폭기의 출력을 닫는 것입니다. 부하 저항(릴레이 P1, C7 및 R11)에 연결합니다. 이 경우(장치가 켜져 있을 때) C7을 충전하는 데 몇 초가 걸리므로 릴레이는 지연으로 작동하고 마이크로 전류계는 몇 초 후에 연산 증폭기의 출력에 연결됩니다. 장치가 꺼지면 C7이 표시등을 통해 매우 빠르게 방전되고 릴레이가 비활성화되고 연산 증폭기의 전원 공급 회로가 완전히 비활성화되기 전에 마이크로 전류계 연결 회로가 차단됩니다. 실제 연산 증폭기의 보호는 입력 R9 및 C1을 켜서 수행됩니다. 커패시터 C2, C3은 OS의 여기를 차단하고 방지합니다. 장치는 0.1V의 하위 범위에서 가변 저항 R10에 의해 균형을 이룹니다("0 설정")(더 민감한 하위 범위에서는 가능하지만 원격 프로브가 켜지면 바늘의 영향이 증가함). 커패시터는 K73-xx 유형이 바람직하지만 없는 경우 세라믹 47 - 68n도 사용할 수 있습니다. 원격 프로브 프로브에서 KSO 커패시터는 최소 1000V의 작동 전압에 사용됩니다.

    환경밀리볼트미터-전압계는 이 순서로 수행됩니다. 먼저 전압 분배기를 설정합니다. 작동 모드 - 전압계. 트리머 저항 R16(하위 범위 10V)은 최대 저항으로 설정됩니다. 저항 R9에서 예시적인 디지털 전압계로 제어하여 안정화된 전원의 전압을 10V로 설정합니다(S1 - X1, S3 - 10v 위치). 그런 다음 위치 S1 - X100에서 표준 전압계를 사용하여 트리밍 저항 R1 및 R4를 0.1v로 설정합니다. 이 경우 위치 S3 - 0.1v에서 마이크로 전류계 바늘은 기기 저울의 마지막 표시로 설정되어야 합니다. 비율 100/1(하위 범위 S3 - 0.1v에서 눈금의 마지막 부분에서 조정된 장치의 화살표 위치가 있을 때 저항 R9 - X1 - 10v에서 X100 - 0.1v까지의 전압)이 확인되고 여러 번 수정했습니다. 이 경우 전제 조건: S1을 전환할 때 10V의 예시적인 전압은 변경할 수 없습니다.

    더 나아가. DC 전압 측정 모드에서 분배기 스위치 S1 - X1 및 하위 범위 스위치 S3 - 10v의 위치에서 마이크로 전류계 포인터는 가변 저항 R16을 사용하여 마지막 눈금으로 설정됩니다. 결과(입력에서 10V)는 하위 범위 0.1v - X100 및 하위 범위 10v - X1에서 동일한 기기 판독값이어야 합니다.

    하위 범위 0.3v, 1v, 3v 및 10v에서 전압계를 설정하는 방법은 동일합니다. 이 경우 분배기에서 저항 R1, R4의 슬라이더 위치를 변경할 수 없습니다.

    작동 모드 - 밀리볼트미터. 5인치 입구에서 위치 S3 - 50mV에서 저항 R8이 있는 분배기 S1 - X100은 화살표를 눈금의 마지막 눈금으로 설정합니다. 전압계의 판독 값을 확인합니다. 하위 범위 10v X1 또는 0.1v X100에서 화살표는 눈금 중간에 있어야 합니다(5v).

    12.5mV 및 25mV 하위 범위의 조정 절차는 50mV 하위 범위의 경우와 동일합니다. 입력은 X 100에서 각각 1.25v 및 2.5v입니다. 판독 값 확인은 전압계 모드 X100 - 0.1v, X1 - 3v, X1 - 10v에서 수행됩니다. 마이크로 전류계의 화살표가 기기 눈금의 왼쪽 섹터에 있을 때 측정 오류가 증가한다는 점에 유의해야 합니다.

    특질장치 교정을 위한 이러한 기술: 12 - 100mV의 예시적인 전원 공급 장치와 0.1V 미만의 하한 측정 한계를 가진 전압계가 필요하지 않습니다.

    12.5, 25, 50mV(필요한 경우)의 하위 범위에 대해 외부 프로브로 RF 전압을 측정하는 모드에서 장치를 교정할 때 수정 그래프 또는 표를 작성할 수 있습니다.

    장치는 금속 케이스에 표면 실장하여 조립됩니다. 치수는 사용된 측정 헤드와 전원 공급 변압기의 치수에 따라 다릅니다. 예를 들어 수입된 테이프 레코더(110v용 1차 권선)에서 변압기에 조립된 바이폴라 전원 공급 장치가 있습니다. 안정 장치를 MS 7812 및 7912(또는 LM317)에 조립하는 것이 가장 좋지만 더 간단할 수도 있습니다. 두 개의 제너 다이오드에서 파라메트릭. 원격 RF 프로브의 설계 및 작업 기능은 (2, 3)에 자세히 설명되어 있습니다.

    중고 도서:

    1. B.스테파노프. 작은 RF 전압 측정. Zh. "라디오", 7, 12 - 1980, p.55, p.28.
    2. B.스테파노프. 고주파 밀리볼트미터. Zh. "라디오", No. 8 - 1984, p.57.
    3. B.스테파노프. RF 헤드 디지털 전압계. Zh. "라디오", 8호, 2006, p.58.
    4. M. 도로피예프. OU의 전압계. Zh. "라디오", 1983년 12월, p.30.

    바실리 코노넨코(RA0CCN)

    이 기사에서는 PIC16F676 마이크로컨트롤러에 구현된 2개의 전압계에 초점을 맞춥니다. 하나의 전압계는 0.001~1.023V의 전압 범위를 가지며 다른 하나는 적절한 1:10 저항 분배기를 사용하여 0.01~10.02V의 전압을 측정할 수 있습니다. 안정기 출력 전압이 +5볼트인 전체 장치의 소비 전류는 약 13.7mA입니다. 전압계 회로는 그림 1에 나와 있습니다.

    2개의 전압계 회로

    디지털 전압계, 회로 작동

    2개의 전압계를 구현하기 위해 디지털 변환 모듈의 입력으로 구성된 마이크로컨트롤러의 2개의 출력이 사용됩니다. RA2 입력은 볼트 영역에서 저전압을 측정하는 데 사용되며 1:10 전압 분배기는 저항 R1 및 R2로 구성된 RA0 입력에 연결되어 최대 10볼트의 전압을 측정할 수 있습니다. 이 마이크로컨트롤러는 10비트 ADC 모듈 1V 범위에 대해 0.001볼트의 정확도로 전압 측정을 구현하려면 DA1 K157XP2 초소형 회로의 ION에서 외부 기준 전압을 적용해야 했습니다. 권력 이후 그리고 그는초소형 회로는 매우 작으며이 ION에 대한 외부 회로의 영향을 배제하기 위해 DA2.1 초소형 회로의 버퍼 연산 증폭기가 회로에 도입되었습니다. LM358N. 100% 음의 비 반전 전압 팔로워입니다. 피드백— 오스. 이 연산 증폭기의 출력은 저항 R4 및 R5로 구성된 부하로 로드됩니다. 트리머 저항 R4에서 1.024V의 기준 전압이 입력으로 구성된 마이크로컨트롤러 DD1의 핀 12에 적용됩니다. 기준 전압작업 ADC 모듈. 이 전압에서 디지털화된 신호의 각 비트는 0.001V와 같습니다. 노이즈의 영향을 줄이기 위해 작은 전압 값을 측정할 때 DA2 칩의 두 번째 연산 증폭기에 구현된 다른 전압 팔로워가 사용되었습니다. 이 증폭기의 OOS는 측정된 전압 값의 노이즈 성분을 급격히 감소시킵니다. 측정된 전압의 임펄스 노이즈의 전압도 감소합니다.

    측정값에 대한 정보를 표시하기 위해 2줄 LCD가 사용되었지만 이 설계에는 한 줄이면 충분합니다. 그러나 예비로 더 많은 정보를 표시할 수 있는 능력도 나쁘지 않습니다. 표시등 백라이트의 밝기는 저항 R6에 의해 조절되며, 표시된 문자의 대비는 전압 분배기 R7 및 R8의 저항 값에 따라 다릅니다. 이 장치는 DA1 칩에 조립된 전압 조정기에 의해 전원이 공급됩니다. +5V 출력 전압은 저항 R3에 의해 설정됩니다. 총 전류 소비를 줄이기 위해 컨트롤러 자체의 공급 전압을 표시기 컨트롤러가 계속 작동할 수 있는 값으로 낮출 수 있습니다. 이 회로를 확인할 때 표시기는 3.3V의 마이크로 컨트롤러 공급 전압에서 꾸준히 작동했습니다.

    전압계 설정

    이 전압계를 설정하려면 기준의 기준 전압을 설정하기 위해 최소 1.023볼트를 측정할 수 있는 디지털 멀티미터가 필요합니다. 따라서 제어 전압계를 사용하여 DD1 미세 회로의 핀 12에 1.024볼트의 전압을 설정했습니다. 그런 다음 연산 증폭기 DA2.2, 핀 5의 입력에서 알려진 값의 전압(예: 1,000볼트)을 적용합니다. 제어 및 조정 가능한 전압계의 판독값이 일치하지 않으면 트리밍 저항 R4가 기준 전압 값을 변경하여 동일한 판독값을 얻습니다. 그런 다음 알려진 값의 제어 전압(예: 10.00볼트)이 입력 U2에 적용되고 저항 R1의 저항 값을 선택하면 가능하고 R2 또는 둘 다 두 전압계의 동일한 판독값을 얻을 수 있습니다. 이것으로 조정이 완료됩니다.