O circuito de um milivoltímetro CA caseiro é feito em cinco transistores.
Parâmetros principais:
O dispositivo consiste em um seguidor de emissor de entrada (transistores V1, V2), um estágio amplificador (transistor V3) e um voltímetro CA (transistores V4, V5, diodos V6-V9 e microamperímetro P1).
medido tensão CA do conector X1 é alimentado ao seguidor do emissor de entrada através de um divisor de tensão (resistores R1, R2 * e R22), com o qual esta tensão pode ser reduzida em 10 ou 100 vezes.
Uma diminuição de 10 vezes ocorre quando a chave S1 é ajustada para X 10 mV (o divisor é formado pelo resistor R1 e o resistor R22 conectados em paralelo e a resistência de entrada do seguidor de emissor).
O resistor R22 é usado para definir com precisão a resistência de entrada do dispositivo (100 kOhm). Quando a chave S1 é ajustada para X 0,1 V, 1/100 da tensão medida é fornecida à entrada do seguidor de emissor.
Arroz. 1. Esquema de um milivoltímetro de corrente alternada com cinco transistores.
O braço inferior do divisor neste caso consiste na resistência de entrada do seguidor e nos resistores R22 e R2*.
Na saída do seguidor de emissor, é incluído outro divisor de tensão (chave S2 e resistores R6-R8), o que permite atenuar o sinal que é alimentado posteriormente ao amplificador.
O próximo estágio do milivoltímetro - o amplificador de tensão AF no transistor V3 (ganho de cerca de 30) - fornece a capacidade de medir baixas tensões.
A partir da saída deste estágio, a tensão amplificada 34 é alimentada na entrada de um medidor de tensão CA com escala linear, que é um amplificador de dois estágios (V4, V5) coberto por realimentação negativa através de uma ponte retificadora (V7-V10 ). Um microamperímetro P1 está incluído na diagonal desta ponte.
A não linearidade da escala do voltímetro descrito na faixa de marcas 30 ... 100 não excede 3% e na área de trabalho (50 ... 100) -2%. Ao calibrar, a sensibilidade do milivoltímetro é ajustada pelo resistor R13.
O dispositivo pode usar qualquer transistor de baixa frequência e baixa potência com um coeficiente de transferência de corrente estática h21e = 30...60 (com uma corrente de emissor de 1 mA). Transistores com um grande coeficiente h21e devem ser instalados no lugar de V1 e V4. Diodos V7-V10 - qualquer germânio da série D2 ou D9.
O diodo zener KS168A pode ser substituído por dois diodos zener KS133A ligando-os em série. O dispositivo usa capacitores MBM (C1), K50-6 (todos os outros), resistores fixos MLT-0.125, trimmer SPO-0.5.
Os interruptores S1 e S2 (deslizantes, do rádio transistor Sokol) são modificados para que cada um deles se torne bipolar em três posições: em cada linha, os contatos fixos extremos (dois contatos móveis) são removidos e os contatos móveis restantes são rearranjados de acordo com a comutação do diagrama.
O ajuste do dispositivo é reduzido à seleção dos modos indicados no diagrama por resistores marcados com um asterisco, e a graduação da escala de acordo com o dispositivo exemplar.
Voltímetro RF com escala linear
Robert AKOPOV (UN7RX), Zhezkazgan, região de Karaganda, Cazaquistão
Um dos dispositivos necessários no arsenal de um radioamador de ondas curtas, é claro, é um voltímetro de alta frequência. Ao contrário de um multímetro de baixa frequência ou, por exemplo, um osciloscópio LCD compacto, esse dispositivo raramente é encontrado à venda e o custo de um novo de marca é bastante alto. Portanto, quando houve a necessidade de tal dispositivo, ele foi construído, ainda, com um dial miliamperímetro como indicador, que, diferentemente de um digital, permite avaliar de forma fácil e visual as mudanças nas leituras quantitativamente, e não comparando as resultados. Isso é especialmente importante ao configurar dispositivos onde a amplitude do sinal medido está mudando constantemente. Ao mesmo tempo, a precisão da medição do dispositivo ao usar um determinado circuito é bastante aceitável.
Há um erro de digitação no diagrama da revista: R9 deve ter uma resistência de 4,7 MΩ
Os voltímetros de RF podem ser divididos em três grupos. Os primeiros são construídos com base em um amplificador de banda larga com a inclusão de um retificador de diodo no circuito de realimentação negativa. O amplificador assegura o funcionamento do elemento retificador na seção linear da característica corrente-tensão. Nos dispositivos do segundo grupo, o detector mais simples com um amplificador DC de alta resistência (UPT). A escala de tal voltímetro de RF nos limites inferiores de medição não é linear, o que requer o uso de tabelas de calibração especiais ou calibração individual do dispositivo. Uma tentativa de linearizar um pouco a escala e mudar o limiar de sensibilidade para baixo passando uma pequena corrente através do diodo não resolve o problema. Antes do início da seção linear da característica I-V, esses voltímetros são, de fato, indicadores. No entanto, esses dispositivos, tanto na forma de projetos acabados quanto em anexos a multímetros digitais, são muito populares, como evidenciado por inúmeras publicações em revistas e na Internet.
O terceiro grupo de instrumentos utiliza linearização de escala, quando o elemento linearizador é incluído no circuito DCF para fornecer a mudança de ganho necessária dependendo da amplitude do sinal de entrada. Tais soluções são frequentemente usadas em unidades de equipamentos profissionais, por exemplo, em amplificadores de instrumentação altamente linear de banda larga com AGC, ou unidades AGC de geradores de RF de banda larga. É com base neste princípio que o dispositivo descrito é construído, cujo circuito, com pequenas alterações, é emprestado.
Com toda a simplicidade óbvia, o voltímetro de RF possui parâmetros muito bons e, claro, uma escala linear que elimina problemas de calibração.
A faixa de tensão medida é de 10 mV a 20 V. A faixa de frequência de operação é de 100 Hz…75 MHz. A resistência de entrada é de pelo menos 1 MΩ com uma capacitância de entrada de não mais do que alguns picofarads, que é determinada pelo projeto do cabeçote do detector. O erro de medição não é pior do que 5%.
A unidade de linearização é feita no chip DA1. O diodo VD2 no circuito de realimentação negativa ajuda a aumentar o ganho deste estágio do UPT em baixas tensões de entrada. A diminuição da tensão de saída do detector é compensada, como resultado, as leituras do dispositivo adquirem uma dependência linear. Os capacitores C4, C5 evitam a auto-excitação do UPT e reduzem possíveis pickups. O resistor variável R10 serve para ajustar o ponteiro do dispositivo de medição PA1 para a marca zero da escala antes de fazer medições. Neste caso, a entrada da cabeça do detector deve ser fechada. A fonte de alimentação do dispositivo não possui recursos especiais. É feito sobre dois estabilizadores e fornece uma tensão bipolar de 2 × 12 V para alimentar amplificadores operacionais (o transformador de rede não é mostrado convencionalmente no diagrama, mas está incluído no kit de montagem).
Todas as partes do dispositivo, com exceção das partes da sonda de medição, são montadas em dois placas de circuito impresso ah de fibra de vidro de folha de um lado. Abaixo está uma fotografia da placa UPT, a placa de alimentação e a sonda de medição.
Miliamperímetro RA1 - M42100, com corrente de deflexão total da agulha 1 mA. Interruptor SA1 - PGZ-8PZN. Resistor variável R10 - SP2-2, todos os resistores de ajuste - multi-voltas importados, por exemplo 3296W. Resistores de classificações não padronizadas R2, R5 e R11 podem ser compostos de dois conectados em série. Amplificadores operacionais podem ser substituídos por outros com alta impedância de entrada e de preferência com correção interna (para não complicar o circuito). Todos os capacitores fixos são cerâmicos. O capacitor C3 é montado diretamente no conector de entrada XW1.
O diodo D311A no retificador de RF foi escolhido do ponto de vista da tensão de RF máxima permitida e eficiência de retificação no limite superior da frequência medida.
Algumas palavras sobre o design da sonda de medição do instrumento. O corpo da sonda é feito de fibra de vidro na forma de um tubo, sobre o qual é colocada uma tela de folha de cobre.
Dentro da caixa há uma placa feita de fibra de vidro, na qual as peças da sonda são montadas. Um anel de tira de folha estanhada aproximadamente no meio do corpo é fornecido para fazer contato com o fio comum de um divisor destacável, que pode ser aparafusado no lugar da ponta da sonda.
O ajuste do dispositivo começa com o balanceamento do amplificador operacional DA2. Para fazer isso, a chave SA1 é colocada na posição "5 V", a entrada da sonda de medição é fechada e o ponteiro do dispositivo PA1 é colocado na marca zero da escala com um resistor de ajuste R13. Em seguida, o dispositivo é comutado para a posição “10 mV”, a mesma tensão é aplicada à sua entrada e a seta do dispositivo RA1 é ajustada para a última divisão da escala com o resistor R16. Em seguida, uma tensão de 5 mV é aplicada na entrada do voltímetro, a seta do dispositivo deve estar aproximadamente no meio da escala. A linearidade das leituras é alcançada selecionando o resistor R3. Uma linearidade ainda melhor pode ser alcançada selecionando o resistor R12, no entanto, deve-se ter em mente que isso afetará o ganho do UPT. Em seguida, o dispositivo é calibrado em todas as subfaixas com os resistores de sintonia correspondentes. Como tensão de referência ao calibrar o voltímetro, o autor utilizou um gerador Agilent 8648A (com uma carga equivalente de 50 Ohm conectada à sua saída), que possui um medidor de nível de sinal de saída digital.
A íntegra do artigo da revista Radio No. 2 de 2011 pode ser baixada aqui
LITERATURA:
1. Prokofiev I., Milivoltímetro-Q-meter. - Rádio, 1982, nº 7, p. 31.
2. Stepanov B., cabeça de RF para um multímetro digital. - Rádio, 2006, nº 8, p. 58, 59.
3. Stepanov B., voltímetro RF de diodo Schottky. - Rádio, 2008, nº 1, p. 61, 62.
4. Pugach A., milivoltímetro de alta frequência com escala linear. - Rádio, 1992, nº 7, p. 39.
O custo das placas de circuito impresso (sonda, placa principal e placa de alimentação) com máscara e marcação: 80 UAH
A figura mostra o circuito de um milivoltímetro AC simples, o milivoltímetro tem quatro faixas de 1 mV, 10 mV, 100 mV e 1 V. O sinal de entrada pode ter uma frequência de alguns hertz a 50 kHz. A não linearidade do circuito retificador é eliminada pela aplicação de feedback no amplificador operacional. O circuito é projetado para medir o valor médio retificado completo do sinal de entrada.
Entrar com:
diagrama de circuito O dispositivo é mostrado na Fig. 1, o dispositivo é projetado para controlar um motor elétrico coletor - uma furadeira, um ventilador e assim por diante. No transistor unijunção VT1, um gerador de pulsos positivos curtos é montado para controlar o trinistor auxiliar VS1. O gerador é alimentado por uma tensão trapezoidal obtida limitando as meias ondas positivas de uma tensão senoidal (100 Hz) pelo diodo zener VD1. Com o advento de cada meia onda de tal ...
Esta fonte de alimentação é projetada para alimentar vários dispositivos de uma tensão de 25-30V a uma corrente de 70mA da rede de bordo do veículo. Um multivibrador de transistor com uma saída potente gera pulsos com uma frequência de cerca de 10 kHz. Além disso, os pulsos que passam por C3 C4 são retificados, enquanto os pulsos são cortados usando VD1 VD2 para estabilizar a saída ...
A alta precisão de medição da magnitude das tensões de RF (até o terceiro ou quarto dígito) na prática de rádio amador é, de fato, desnecessária. O componente qualitativo é mais importante (a presença de um sinal é suficiente alto nível- quanto maior melhor). Normalmente, ao medir o sinal de RF na saída do oscilador local (gerador), esse valor não excede 1,5 - 2 volts, e o próprio circuito é ajustado para ressonância de acordo com o valor máximo da tensão de RF. Com configurações nos caminhos IF, o sinal aumenta em estágios de unidades para centenas de milivolts.
Para tais medições, voltímetros de tubo ainda são frequentemente oferecidos (tipo VK 7-9, V 7-15, etc.) com faixas de medição de 1-3V. Alta impedância de entrada e baixa capacitância de entrada em tais dispositivos é o fator determinante, e o erro é de até 5-10% e é determinado pela precisão do cabeçote de medição do ponteiro usado. As medições dos mesmos parâmetros podem ser realizadas usando dispositivos de ponteiro caseiros, cujos circuitos são feitos em transistores de efeito de campo. Por exemplo, no milivoltímetro de RF de B. Stepanov (2), a capacitância de entrada é de apenas 3 pF, a resistência em várias subfaixas (de 3 mV a 1000 mV), mesmo no pior caso, não excede 100 kOhm com um erro de +/- 10% (determinado pelo cabeçote utilizado e erro de instrumentação para calibração). Ao mesmo tempo, a tensão de RF medida com o limite superior da faixa de frequência de 30 MHz sem um erro de frequência óbvio, o que é bastante aceitável na prática de rádio amador.
Porque dispositivos digitais modernos ainda são caros para a maioria dos radioamadores, ano passado na revista Radio B. Stepanov (3) sugeriu usar uma sonda de RF para um multímetro digital barato tipo M-832 com descrição detalhada seus esquemas e métodos de aplicação. Enquanto isso, sem gastar nenhum dinheiro, é possível usar com sucesso milivoltímetros de ponteiro RF, liberando o multímetro digital principal para medições paralelas de corrente ou resistência no circuito que está sendo desenvolvido ...
Em termos de circuitos, o dispositivo proposto é muito simples, e um mínimo de componentes usados pode ser encontrado “na caixa” de quase todos os radioamadores. Na verdade, não há nada de novo no esquema. O uso de DU para tais fins é descrito em detalhes na literatura de rádio amador dos anos 80-90 (1, 4). Foi usado o microcircuito K544UD2A (ou UD2B, UD1A, B) amplamente utilizado com transistores de efeito de campo na entrada (e, portanto, com alta resistência de entrada). Você pode usar qualquer amplificador operacional de outras séries com dispositivos de campo na entrada e em uma conexão típica, por exemplo, K140UD8A. As características técnicas do milivoltímetro-voltímetro correspondem às dadas acima, uma vez que o circuito de B. Stepanov (2) tornou-se a base do dispositivo.
No modo voltímetro, o ganho do amplificador operacional é 1 (100% OOS) e a tensão é medida por um microamperímetro de até 100 μA com resistências adicionais (R12 - R17). Eles, de fato, determinam as subfaixas do dispositivo no modo voltímetro. Quando o OOS diminui (interruptor S2 liga os resistores R6 - R8) Kus. aumenta, a sensibilidade do amplificador operacional aumenta de acordo, o que permite que ele seja usado no modo milivoltímetro.
característica O desenvolvimento proposto é a capacidade de operar o dispositivo em dois modos - um voltímetro CC com limites de 0,1 a 1000 V e um milivoltímetro com limites superiores das subfaixas de 12,5, 25, 50 mV. Nesse caso, o mesmo divisor (X1, X100) é usado em dois modos, portanto, por exemplo, na subfaixa de 25 mV (0,025 V) usando o multiplicador X100, pode-se medir uma tensão de 2,5 V. Para alternar as subfaixas do dispositivo, é usado um comutador de duas placas de várias posições.
Com o uso de uma sonda de RF externa baseada em um diodo de germânio GD507A, é possível medir a tensão de RF nas mesmas subfaixas com frequência de até 30 MHz.
Os diodos VD1, VD2 protegem o dispositivo de medição do ponteiro contra sobrecargas durante a operação. Outro recurso proteção do microamperímetro durante transitórios que ocorrem quando o aparelho é ligado/desligado, quando a seta do aparelho sai de escala e pode até dobrar, é o uso de um relé de desligamento do microamperímetro e fechamento da saída do op-amp a um resistor de carga (relés P1, C7 e R11). Nesse caso (quando o dispositivo é ligado), leva uma fração de segundo para carregar C7, então o relé opera com um atraso e o microamperímetro é conectado à saída do amplificador operacional uma fração de segundo depois. Quando o dispositivo é desligado, C7 é descarregado através da lâmpada indicadora muito rapidamente, o relé é desenergizado e interrompe o circuito de conexão do microamperímetro antes que os circuitos de alimentação do amplificador operacional sejam completamente desenergizados. A proteção do amplificador operacional real é realizada ligando a entrada R9 e C1. Os capacitores C2, C3 estão bloqueando e evitam a excitação do sistema operacional. O dispositivo é balanceado (“configuração 0”) por um resistor variável R10 na subfaixa de 0,1 V (é possível em subfaixas mais sensíveis, mas quando a sonda remota é ligada, a influência dos ponteiros aumenta). Os capacitores são desejáveis do tipo K73-xx, mas na sua ausência, a cerâmica 47 - 68n também pode ser usada. Na sonda-sonda remota, um capacitor KSO é usado para uma tensão de operação de pelo menos 1000V.
Contexto milivoltímetro-voltímetro é realizado nesta sequência. Primeiro configure o divisor de tensão. Modo de operação - voltímetro. O resistor do aparador R16 (subfaixa 10V) é ajustado para a resistência máxima. Na resistência R9, controlando com um voltímetro digital exemplar, defina a tensão de uma fonte de alimentação estabilizada de 10 V (posição S1 - X1, S3 - 10v). Então, na posição S1 - X100, os resistores de ajuste R1 e R4 são ajustados para 0,1v usando um voltímetro padrão. Neste caso, na posição S3 - 0,1v, a agulha do microamperímetro deve ser colocada na última marca da escala do instrumento. A relação 100/1 (a tensão no resistor R9 - X1 - 10v a X100 - 0,1v, quando a posição da seta do dispositivo sintonizado na última divisão da escala na subfaixa S3 - 0,1v) é verificada e corrigido várias vezes. Neste caso, um pré-requisito: ao comutar S1, a tensão exemplar de 10V não pode ser alterada.
Mais longe. No modo de medição de tensão CC, na posição da chave divisora S1 - X1 e da chave de subfaixa S3 - 10v, o ponteiro do microamperímetro é definido para a última divisão com um resistor variável R16. O resultado (a 10 V na entrada) deve ser as mesmas leituras do instrumento na subfaixa 0,1v - X100 e na subfaixa 10v - X1.
O método para ajustar o voltímetro nas subfaixas 0,3v, 1v, 3v e 10v é o mesmo. Neste caso, as posições dos controles deslizantes dos resistores R1, R4 no divisor não podem ser alteradas.
Modo de operação - milivoltímetro. Na entrada 5 pol. Na posição S3 - 50 mV, o divisor S1 - X100 com resistor R8 coloca a seta na última divisão da escala. Verificamos as leituras do voltímetro: na subfaixa 10v X1 ou 0,1v X100, a seta deve estar no meio da escala - 5v.
O procedimento de ajuste para as subfaixas de 12,5mV e 25mV é o mesmo da subfaixa de 50mV. A entrada é 1,25v e 2,5v, respectivamente, em X 100. A verificação das leituras é realizada no modo voltímetro X100 - 0,1v, X1 - 3v, X1 - 10v. Deve-se notar que quando a seta do microamperímetro está no setor esquerdo da escala do instrumento, o erro de medição aumenta.
Peculiaridade tal técnica para calibrar o dispositivo: não requer uma fonte de alimentação exemplar de 12 - 100 mV e um voltímetro com um limite de medição inferior a 0,1 V.
Ao calibrar o dispositivo no modo de medição de tensões de RF com uma sonda externa para subfaixas de 12,5, 25, 50 mV (se necessário), você pode construir gráficos ou tabelas corretivas.
O dispositivo é montado por montagem em superfície em uma caixa de metal. Suas dimensões dependem das dimensões do cabeçote de medição utilizado e do transformador de alimentação. Por exemplo, tenho uma fonte de alimentação bipolar montada em um transformador de um gravador importado (enrolamento primário para 110v). É melhor montar o estabilizador no MS 7812 e 7912 (ou LM317), mas também pode ser mais simples - paramétrico, em dois diodos zener. O projeto da sonda de RF remota e os recursos de trabalho com ela são descritos em detalhes em (2, 3).
Livros usados:
Vasily Kononenko (RA0CCN).
Este artigo enfoca dois voltímetros implementados no microcontrolador PIC16F676. Um voltímetro tem uma faixa de tensão de 0,001 a 1,023 volts, o outro, com um divisor resistivo apropriado de 1:10, pode medir tensões de 0,01 a 10,02 volts. O consumo de corrente de todo o dispositivo com uma tensão de saída do estabilizador de +5 volts é de aproximadamente 13,7 mA. O circuito do voltímetro é mostrado na Figura 1.
Circuito de dois voltímetros
Para implementar dois voltímetros, são utilizadas duas saídas do microcontrolador, configuradas como entrada para o módulo de conversão digital. A entrada RA2 é usada para medir tensões baixas, na região de um volt, e um divisor de tensão 1:10 é conectado à entrada RA0, composta por resistores R1 e R2, que permite medir tensões de até 10 volts. Este microcontrolador usa módulo ADC de dez bits e para realizar uma medição de tensão com precisão de 0,001 volts para uma faixa de 1 V, foi necessário aplicar uma tensão de referência externa do ION do microcircuito DA1 K157XP2. Desde o poder E ELE o microcircuito é muito pequeno e, para excluir a influência de circuitos externos neste ION, um amplificador operacional de buffer no microcircuito DA2.1 foi introduzido no circuito LM358N. É um seguidor de tensão não inversor com 100% negativo retorno— OOS. A saída deste amplificador operacional é carregada com uma carga composta pelos resistores R4 e R5. A partir do resistor trimmer R4, uma tensão de referência de 1,024 V é aplicada ao pino 12 do microcontrolador DD1, configurado como entrada Voltagem de referência para trabalho Módulo ADC. Nessa tensão, cada bit do sinal digitalizado será igual a 0,001 V. Para reduzir o efeito do ruído, outro seguidor de tensão, implementado no segundo amplificador operacional do chip DA2, foi usado para medir pequenos valores de tensão. O OOS deste amplificador reduz drasticamente o componente de ruído do valor de tensão medido. A tensão do ruído de impulso da tensão medida também diminui.
Um LCD de duas linhas foi usado para exibir informações sobre os valores medidos, embora uma linha fosse suficiente para este projeto. Mas ter a capacidade de exibir mais algumas informações na reserva também não é ruim. O brilho da luz de fundo do indicador é regulado pelo resistor R6, o contraste dos caracteres exibidos depende do valor dos resistores do divisor de tensão R7 e R8. O dispositivo é alimentado por um regulador de tensão montado no chip DA1. A tensão de saída de +5 V é ajustada pelo resistor R3. Para reduzir o consumo total de corrente, a tensão de alimentação do próprio controlador pode ser reduzida a um valor no qual o controlador do indicador permaneceria operacional. Ao verificar este circuito, o indicador funcionou de forma constante em uma tensão de alimentação do microcontrolador de 3,3 volts.
A configuração deste voltímetro requer pelo menos um multímetro digital capaz de medir 1,023 volts para definir a tensão de referência da referência. E assim, usando um voltímetro de controle, definimos uma tensão de 1,024 volts no pino 12 do microcircuito DD1. Então, na entrada do amplificador operacional DA2.2, pino 5, aplicamos uma tensão de valor conhecido, por exemplo, 1.000 volts. Se as leituras dos voltímetros de controle e ajustáveis não corresponderem, o resistor de ajuste R4, alterando o valor da tensão de referência, obtém leituras equivalentes. Então, uma tensão de controle de um valor conhecido é aplicada à entrada U2, por exemplo, 10,00 volts, e selecionando o valor da resistência do resistor R1, é possível e R2, ou ambos, podem obter leituras equivalentes de ambos os voltímetros. Isso completa o ajuste.
