Volttimittari operaatiovahvistimen tekemiseen. AC rms volttimittari. Volttimittarin tekniset tiedot
HF-jännitemittausten suurta tarkkuutta (kolmanteen tai neljänteen numeroon asti) ei itse asiassa tarvita radioamatööritoiminnassa. Laatukomponentti on tärkeämpi (riittävän korkean tason signaali - mitä enemmän, sitä parempi). Tyypillisesti, kun mitataan RF-signaalia paikallisoskillaattorin (oskillaattorin) lähdöstä, tämä arvo ei ylitä 1,5 - 2 volttia, ja itse piiri säädetään resonanssiin suurimman RF-jännitteen arvon mukaan. IF-poluilla säädettynä signaali kasvaa askel askeleelta yksiköistä satoihin millivoltteihin.
Paikallisoskillaattoreita ja IF-polkuja asennettaessa käytetään edelleen usein putkivolttimittareita (kuten VK 7-9, V7-15 jne.), joiden mittausalueet ovat 1 - 3 V. Tällaisissa laitteissa suuri tuloresistanssi ja pieni syöttökapasitanssi ovat määräävä tekijä, ja virhe on jopa 5-10 % ja määräytyy käytetyn mittauspään tarkkuuden mukaan. Samojen parametrien mittaukset voidaan suorittaa kotitekoisilla osoitininstrumenteilla, joiden piirit on tehty mikropiireihin, joiden sisääntulossa on kenttätransistorit. Esimerkiksi B. Stepanovin HF-millivolttimittarissa (2) tulokapasitanssi on vain 3 pF, resistanssi eri osa-alueilla (3 mV - 1000 mV) ei pahimmassakaan tapauksessa ylitä 100 kOhm virheen ollessa +/ - 10 % (määritetty käytetyn pään ja kalibroinnin instrumentointivirheen perusteella). Tässä tapauksessa mitattu RF-jännite on 30 MHz:n taajuusalueen ylärajalla ilman ilmeistä taajuusvirhettä, mikä on radioamatöörikäytännössä varsin hyväksyttävää.
Piirisuunnittelun kannalta ehdotettu laite on hyvin yksinkertainen, ja käytetyt vähimmäiskomponentit löytyvät melkein jokaisen radioamatöörin "laatikosta". Itse asiassa järjestelmässä ei ole mitään uutta. Op-vahvistimien käyttö tällaisiin tarkoituksiin on kuvattu yksityiskohtaisesti 80-90-luvun radioamatöörikirjallisuudessa (1, 4). Käytettiin laajalti käytettyä mikropiiriä K544UD2A (tai UD2B, UD1A, B), jonka sisääntulossa oli kenttätransistorit (ja siksi korkealla tuloresistanssilla). Voit käyttää mitä tahansa muun sarjan operaatiovahvistimia, joissa on kenttäkytkimet tulossa ja tyypillisessä kytkennässä, esimerkiksi K140UD8A. Millvoltmeter-voltmeter -mittarin tekniset ominaisuudet vastaavat yllä olevia, koska laitteen perustana oli B. Stepanovin piiri (2).
Volttimittaritilassa operaatiovahvistimen vahvistus on 1 (100 % OOS) ja jännite mitataan mikroampeerimittarilla 100 μA asti lisäresistanssilla (R12 - R17). Itse asiassa ne määrittävät laitteen ala-alueet volttimittaritilassa. Kun OOS laskee (kytkin S2 kytkee vastukset R6 - R8 päälle) Kus. kasvaa, ja vastaavasti operaatiovahvistimen herkkyys kasvaa, mikä mahdollistaa sen käytön millivolttimittaritilassa.
Ehdotetun kehityksen ominaisuus on kyky käyttää laitetta kahdessa tilassa - tasavirta volttimittari, jonka rajat ovat 0,1 - 1000 V, ja millivolttimittari, jonka alarajojen ylärajat ovat 12,5, 25, 50 mV. Tässä tapauksessa samaa jakajaa (X1, X100) käytetään kahdessa tilassa, jolloin esimerkiksi 25 mV alialueella (0,025 V) X100-kertoimella voidaan mitata 2,5 V jännite. Laitteen alialueiden vaihtamiseen käytetään yhtä moniasentoista kaksikorttikytkintä.
Käyttämällä ulkoista RF-anturia germaniumdiodissa GD507A, voit mitata RF-jännitettä samoilla alialueilla jopa 30 MHz:n taajuudella.
Diodit VD1, VD2 suojaavat osoitinmittauslaitetta ylikuormituksilta käytön aikana.
Toinen ominaisuus mikroampeerimittarin suojaamiseksi ohimenevien prosessien aikana, joita esiintyy laitetta käynnistettäessä ja sammutettaessa, kun laitteen nuoli menee pois asteikosta ja voi jopa taipua, on releen käyttö mikroampeerimittarin sammuttamiseen ja oikosulkuun operaatiovahvistin kuormitusvastukseen (releet P1, C7 ja R11). Tässä tapauksessa (kun laite on päällä) C7:n lataaminen vaatii sekunnin murto-osan, joten rele toimii viiveellä ja mikroampeeri on kytketty operatiivisen vahvistimen lähtöön sekunnin murto-osan kuluttua. Kun laite sammutetaan, C7 purkautuu merkkivalon kautta erittäin nopeasti, rele on jännitteetön ja katkaisee mikroampeerimittarin liitäntäpiirin ennen kuin operaatiovahvistimen virtalähdepiirit ovat täysin jännitteettömiä. Itse operaatiovahvistimen suojaus suoritetaan kytkemällä sisään tulot R9 ja C1. Kondensaattorit C2, C3 estävät ja estävät operaatiovahvistimen virittymisen.
Laitteen tasapainotus ("asetus 0") suoritetaan säädettävällä vastuksella R10 0,1 V:n alialueella (se on mahdollista myös herkillä alialueilla, mutta kun etäanturi kytketään päälle, käsien vaikutus kasvaa). K73-xx-tyypin kondensaattorit ovat toivottavia, mutta jos niitä ei ole saatavilla, voit ottaa myös keraamiset 47 - 68N. Kauko-anturi käyttää KSO-kondensaattoria vähintään 1000 V:n käyttöjännitteellä.
Millvoltmeter-voltmeter -mittarin asetukset suoritetaan seuraavassa järjestyksessä. Aseta ensin jännitteenjakaja. Toimintatila - volttimittari. Trimmerin vastus R16 (10 V alialue) on asetettu maksimivastukseen. Resistanssilla R9, tarkkailemalla esimerkillisellä digitaalisella volttimittarilla, aseta jännite stabiloidusta virtalähteestä 10 V (asento S1 - X1, S3 - 10 V). Aseta sitten 0,1 V asennossa S1 - X100 käyttämällä trimmausvastuksia R1 ja R4. Tässä tapauksessa asennossa S3 - 0,1V mikroampeerimittarin neula tulee asettaa instrumentin asteikon viimeiseen merkkiin. Suhde on 100/1 (jännite vastuksen R9 - X1 yli on 10 V - X100 - 0,1 V, kun säädettävän laitteen neulan asento on S3-alialueen viimeisen asteikon kohdalla - 0,1 V) tarkistetaan ja säädetään useita kertoja. Tässä tapauksessa pakollinen ehto: kun kytketään S1, 10 V:n referenssijännitettä ei voida muuttaa.
Edelleen. Tasajännitteen mittaustilassa jakajakytkimen S1 - X1 ja alikytkimen S3 - 10V asennossa säädettävä vastus R16 asettaa mikroampeerimittarin neulan viimeiseen jakoon. Tuloksen (10 V tulossa) tulee olla samat laitteen lukemat alaalueella 0,1 V - X100 ja alaalueella 10 V - X1.
Tapa volttimittarin asettamiseksi 0,3 V, 1 V, 3 V ja 10 V alaalueille on sama. Tässä tapauksessa vastusmoottorien R1, R4 asentoa jakajassa ei voida muuttaa.
Toimintatila - millivolttimittari. Sisäänkäynnillä 5-luvulla. Asennossa S3 - 50 mV, jakaja S1 - X100 vastuksella R8 asettaa nuolen viimeiseen asteikkojakoon. Tarkistamme volttimittarin lukemat: 10V X1- tai 0.1V X100-alaalueella neulan tulee olla asteikon keskellä - 5V.
Säätömenetelmä 12,5 mV ja 25 mV alaalueille on sama kuin 50 mV alialueella. Tuloon syötetään 1,25 V ja 2,5 V jännitteellä X 100. Lukemat tarkistetaan volttimittaritilassa X100 - 0,1 V, X1 - 3 V, X1 - 10 V. On huomattava, että kun mikroampeerimittarin neula on instrumentin asteikon vasemmalla sektorilla, mittausvirhe kasvaa.
Tämän laitteen kalibrointimenetelmän erikoisuus: se ei vaadi vakiovirtalähdettä 12 - 100 mV ja volttimittaria, jonka alempi mittausraja on alle 0,1 V.
Kun kalibroit laitetta RF-jännitteen mittaustilassa etäanturilla 12,5, 25, 50 mV alialueille (tarvittaessa), voit rakentaa korjauskaavioita tai -taulukoita.
Laite on asennettu metallikoteloon. Sen mitat riippuvat käytetyn mittapään koosta ja virtalähteen muuntajasta. Yllä olevassa piirissä toimii kaksinapainen virtalähde, joka on koottu tuodun nauhurin muuntajalle (ensisijainen käämi 110 V:lla). Stabilisaattori on parasta koota MS 7812:een ja 7912:een (tai kahteen LM317:ään), mutta se voi olla yksinkertaisempi - parametrinen, kahdelle zener-diodille. Kauko-RF-anturin rakenne ja sen kanssa työskentelyn ominaisuudet on kuvattu yksityiskohtaisesti kohdissa (2, 3).
Käytetyt kirjat:
1. B. Stepanov. Pienten RF-jännitteiden mittaus. J. "Radio", nro 7, 12 - 1980, s. 55, s. 28.
2. B. Stepanov. Korkeataajuinen millivolttimittari. Aikakauslehti "Radio", nro 8 - 1984, s. 57.
3. B. Stepanov. RF-pää digitaaliselle volttimittarille. Aikakauslehti "Radio", nro 8, 2006, s. 58.
4. M. Dorofejev. Voltti-ohmimittari op-vahvistimessa. Aikakauslehti "Radio", nro 12, 1983, s. 30.
Useat autoilijat kohtaavat sellaisen ongelman kuin odottamaton akun purkautuminen. Se on erityisen epämiellyttävää, kun tämä tapahtuu tiellä kaukana kotoa. Yksi syy voi olla auton generaattorin vika. Auttaa estämään uhkaavaa akun tyhjenemistä auton volttimittari. Alla on joitain yksinkertaisia kaavioita tällaisesta laitteesta.
Autojen volttimittari LM3914-sirulla
Tämä auton volttimittaripiiri on suunniteltu valvomaan auton sisäisen verkon jännitettä välillä 10,5 V - 15 V. Merkkivaloina käytetään 10 LEDiä.
Piirin perusta on integroitu. Tämä mikropiiri pystyy arvioimaan tulojännitteen ja näyttämään tuloksen 10 LEDillä piste- tai saraketilassa. LM3914-siru pystyy toimimaan laajalla virtalähdealueella (3V...25V). LEDien kirkkautta voidaan säätää ulkoisella säädettävällä vastuksella. Mikropiirin lähdöt ovat yhteensopivia TTL- ja CMOS-logiikan kanssa.
Kymmenen LED-valoa VD1-VD10 näyttävät akkujännitteen nykyisen arvon tai ajoneuvon sisäisen verkon jännitteen pistetilassa (nasta 9 ei ole kytketty tai kytketty miinustilaan) tai saraketilassa (nasta 9 on kytketty teho plussaan ).
Napojen 6,7 ja virtalähteen väliin kytketty vastus R4 miinus asettaa LEDien kirkkauden. Vastukset R2 ja säädettävä vastus R1 muodostavat jännitteenjakajan. Säädettävällä vastuksella R1 säädetään ylempää jännitetasoa ja R3:lla alempaa.
Kuten aiemmin mainittiin, tämä auton volttimittari näyttää 10,5 - 15 volttia. Piirin kalibrointi suoritetaan seuraavasti. Kytke 15 volttia virtalähteestä volttimittarin piirin tuloon. Sitten muuttamalla vastuksen R1 resistanssia on varmistettava, että VD10 LED (pistetilassa) tai kaikki VD...VD10 LEDit (pylvästilassa) syttyvät.
Kytke sitten 10,5 volttia tuloon ja käytä säädettävää vastusta R3 varmistaaksesi, että vain LED VD1 syttyy. Nyt kun jännitettä lisätään 0,5 voltin askelin, LED-valot syttyvät yksitellen, ja 15 voltin jännitteellä kaikki LEDit syttyvät. Kytkin SA1 on suunniteltu vaihtamaan piste-/sarakeilmaisutilojen välillä. Kun SA1-kytkin on kiinni, se on sarake, kun se on auki, se on piste.
Auton volttimittari transistoreilla
Seuraava auton volttimittarin piiri on rakennettu kahdelle. Kun akun jännite on alle 11 volttia, zener-diodit VD1 ja VD2 eivät kulje läpi virtaa, minkä vuoksi vain punainen LED syttyy, mikä osoittaa alhaista jännitettä ajoneuvon sisäverkossa.
Jos jännite on 12-14 volttia, zener-diodi VD1 avaa transistorin VT1. Vihreä LED-valo syttyy osoittaen normaalia jännitettä. Jos akun jännite ylittää 15 volttia, zener-diodi VD2 avaa transistorin VT2, minkä seurauksena keltainen LED syttyy osoittaen merkittävää ylijännitettä ajoneuvoverkossa.
Volttimittari operaatiovahvistimessa LM393
Tämä yksinkertainen auton volttimittari on rakennettu operaatiovahvistimelle. Osoittimena, kuten edellisessä piirissä, käytetään kolmea LEDiä.
Kun jännite on alhainen (alle 11 V), punainen LED syttyy. Jos jännite on normaali (12,4…14V), valo muuttuu vihreäksi. Jos jännite ylittää 14 V, keltainen LED syttyy. Zener-diodi VD1 muodostaa referenssijännitteen. Tämä kaava on samanlainen kuin järjestelmä.
Auton volttimittari K1003PP1-mikropiirissä
Tämä auton volttimittaripiiri on rakennettu K1003PP1-mikropiiriin, ja sen avulla voit seurata ajoneuvon verkon jännitettä kolmen LEDin hehkulla:
- Kun jännite on alle 11 volttia, HL1-LED syttyy
- HL2-LED syttyy jännitteellä 11,1…14,4 volttia
- Kun jännite on yli 14,6 volttia, HL3-LED syttyy
Perustaa. Jännitteen kytkemisen jälkeen tuloon mistä tahansa virtalähteestä (11,1…14,4 V), säädettävää vastusta R4 on käytettävä saamaan HL2-LED hehkumaan.
Radioamatöörin käytännössä on aikoja, jolloin on tarpeen mitata samanaikaisesti signaalin vakiokomponentti ja muuttuva komponentti. Yleensä tässä tapauksessa he käyttävät oskilloskooppia, mutta entä jos sinulla ei ole oskilloskooppia? Jos vaihtokomponentin aaltomuotoa ei tarvitse määrittää tarkasti, voit käyttää kahta volttimittaria, joista toinen mittaa tasajännitettä, toinen vaihtojännitteen, yhdistä ne yhteen pisteeseen.
Tässä tapauksessa tarvitaan kaksi laitetta, yhden yleisen käyttö ("muuttuva-vakio"-kytkimellä) ei ole kätevää, on mahdotonta tarkkailla samanaikaisesti heimo- ja vakiokomponentteja, vaihtaminen vie aikaa, ja joissakin tapauksissa se on toivottavaa nähdä muutos molemmissa komponenteissa.
Tällaisessa tilanteessa alla kuvattu laite voi olla hyödyllinen. Se sisältää yhdessä tapauksessa kaksi elektronista volttimittaria, vaihto- ja tasavirtaa, joilla on yksi yhteinen virtalähde ja yksi yhteinen johdin, sekä kaksi riippumatonta valitsinta ja tuloa.
Tällaisen volttimittarin molemmat tulot voidaan kytkeä yhteen pisteeseen ja samanaikaisesti tarkkailla suoran ja vaihtokomponentin muutosta tai käyttää tasavirtajännitemittaria mittaamaan mikä tahansa ohjausjännite tai kaskadin toimintatila (esimerkiksi bias-jännite), ja samanaikaisesti tarkkaile ulostulon vaihtosignaalin tasoa käyttämällä laitteen lähtöön kytkettyä AC-volttimittaria.
Laitteessa on seuraavat parametrit: mitattujen tasajännitteiden alue - 1 mV - 1000 V, mitattujen vaihtojännitteiden alue - 1 mV - 100 V, tasajännitteen mittaustulon tuloresistanssi - 10 MΩ, AC jännitteen mittauksen tuloresistanssi tulo - 1 MΩ, virrankulutus verkosta on 1 W, mitatun vaihtojännitteen rajataajuus on 100 kHz virheellä enintään 1% ja 1 MHz virheellä enintään 10%.
Piirikaavio on esitetty kuvassa 1. DC-volttimittari valmistetaan operaatiovahvistimella A1. Tässä mittausrajoja vaihdettaessa käytetään samanaikaisesti kahta menetelmää: ensinnäkin tulojännite jaetaan kaksivaiheisella jakajalla vastuksilla R1 R2 ja toiseksi itse operaatiovahvistimen vahvistusta muutetaan muuttamalla OOS-syvyyttä kytkemällä. vastukset R7-R9.
Kun mitataan alle 1 V:n jännitettä (0,01, 0,1, 1 V:n rajoissa), tulosignaalia ei jaeta, ja vain operaatiovahvistimen A1 vahvistus muuttuu, kun mitataan yli 1 V:n jännite (; rajat 10, 100, 1000 V), sisäänmeno signaali jaetaan 1000:een vastuksilla R1 R2, ja näiden rajojen valinta tehdään myös muuttamalla operatiivisen vahvistimen vahvistusta.
Tulopiiri, joka koostuu vastuksesta R3 ja kaksisuuntaisesta zener-diodista V1, on suunniteltu suojaamaan operaatiovahvistimen tuloa ylikuormitukselta, joka aiheutuu vahingossa virheellisestä mittausrajan kytkemisestä päälle. Vastus ja zener-diodi ovat parametrinen stabilisaattori, joka estää tulojännitettä olemasta suurempi kuin 6,2 V.
Mikroampeerimittari PV1, jonka asteikolla DC-jännite mitataan, sisältyy operaatiovahvistimen OOS-piiriin sen invertoivan tulon ja lähdön välillä, sen vastus yhdessä vastusten R7-R9 resistanssin kanssa muodostaa lähtöjännitteen jakajan. , ja vastaavasti tämän jakajan alavarren muuttaminen (vastuksia vaihdettaessa) muuttuu ja takaisinkytkennän syvyys, joten myös vahvistus muuttuu. Tämä mittausrajojen valintapiirin suunnittelu mahdollisti suuriresistanssisten vastusten määrän minimoimisen.
Kellonäytön alustava asetus nolla-asentoon (ennen mittauksen aloittamista) suoritetaan tasapainottamalla operaatiovahvistin säädettävällä vastuksella R5. Vastukset R4 ja R6 rajoittavat tasapainotusrajoja ja lisäävät nolla-asetuksen tarkkuutta. Nollarajakytkin S1 on asetettava asentoon "0" ja volttimittarin tulopiiri on oikosuljettu.
Vaihtojännite mitataan operaatiovahvistimen A2 volttimittarilla. Samaa piiriä käytetään tässä kaksivaiheisella tulojakajalla ja kolmiportaisella muutoksella operaatiovahvistuksessa. Erona on, että tulojakajassa on taajuuskorjaus kondensaattoreissa C2 ja C3. Tämä on tarpeen luotettavan mittauksen varmistamiseksi laajalla tulotaajuusalueella.
Vastus R12 ja Zener-diodi V2 suojaavat tuloa ylikuormitukselta, jos mittausraja on valittu väärin, ne toimivat täsmälleen samalla tavalla kuin DC volttimittarissa.
PV2-osoitin on sama kuin DC-volttimittarissa, mutta tässä se toimii vaihtojännitteen mittaamiseen ja on kytketty siltatasasuuntaajan kautta diodeihin V3-V6, vastusta R16 käytetään mikroampeerimittarin herkkyyden tarkkaan asettamiseen olemassa olevan virran säilyttämiseksi. asteikon kalibrointi.
Operaatiovahvistimen vahvistuskertoimia vaihdetaan myös muuttamalla takaisinkytkentäsilmukan syvyyttä muuttamalla mikroampeerimittarista ja yhdestä operaatiovahvistimen A2 käänteistulon ja lähdön väliin kytketystä vastuksista R17-R19 koostuvan piirin jakokerrointa.
Mittauslaitteen nolla-asetus tehdään tasapainottamalla operaatiovahvistin säädettävällä vastuksella R14 ja vastukset R13 ja R15 rajoittavat tasapainotuksen rajoja, mikä tekee siitä tarkemman.
Virtalähde valmistetaan käyttämällä yksinkertaista muuntajapiiriä, jossa on siltatasasuuntaaja ja parametrinen bipolaarinen stabilisaattori, jossa käytetään zener-diodeja V7 ja V8 (operaatiovahvistimet kuluttavat pientä virtaa, eikä suuren lähtövirran tarjoavien transistoristabilisaattoreiden käyttöä tarvita) .
B. Grigoriev (Neuvostoliitto)
Vaihtojännitteen (virran) tärkein ominaisuus on sen neliökeskiarvo* (RMS). Todellisen RMS:n tunteminen on välttämätöntä määritettäessä teho- tai energiasuhteita vaihtovirtapiireissä, mitattaessa laitteiden kohinaominaisuuksia ja harmonisia tai keskinäismodulaatiosärökertoimia sekä asetettaessa tyristoritehosäätimiä. Yhdistelmää "true SCZ" ei käytetty tässä sattumalta. Tosiasia on, että RMS:n mittaaminen on vaikeaa, joten volttimittarit (erinäiset tai yleismittareihin sisältyvät) mittaavat yleensä joko vaihtojännitteen keskimääräisen tasasuunnan tai huippuarvon. Sinimuotoisella jännitteellä, ja se on useimmiten tavattavissa mittauskäytännössä, näiden kolmen RMS-arvon välillä on yksiselitteinen suhde: huippuarvo on 1,41 kertaa suurempi kuin RMS-arvo ja tasasuuntautunut keskiarvo 1,11 kertaa pienempi kuin se. Siksi laajalti käytetyt volttimittarit kalibroidaan lähes aina RMS:ssä riippumatta siitä, mitä laite todella tallentaa. Näin ollen mitattaessa RMS-vaihtojännitteitä, joiden muoto eroaa huomattavasti sinimuotoisesta, näitä volttimittareita ei yleensä voida käyttää, mutta yksinkertaisen muotoisille jaksollisille signaaleille (meander, kolmio jne.) voidaan laskea korjauskertoimet. Mutta tätä menetelmää ei voida hyväksyä käytännössä tärkeimmille mittauksille (etenkin edellä mainituille). Tässä vain se, joka rekisteröi todellisen RMS-vaihtojännitteen, voi tulla apuun.
RMS:n mittaamiseen käytettiin pitkään menetelmiä, jotka perustuivat vaihtojännitteen muuntamiseen tasajännitteeksi termionisilla laitteilla. Näitä menetelmiä käytetään edelleen modernisoidussa muodossa. Mittauslaitteet, jotka ovat erikoistuneita analogisia laskentalaitteita, ovat kuitenkin yleistymässä. Yhden tai toisen matemaattisen mallin mukaan ne käsittelevät alkuperäisen signaalin siten, että käsittelyn tulo on sen RMS. Tämä polku, vaikka otettaisiin huomioon mikroelektroniikan menestys, johtaa väistämättä laitteiden lisääntyneeseen monimutkaisuuteen, mikä ei ole hyväksyttävää radioamatööriharjoitteluun, koska mittauslaitteesta tulee monimutkaisempi kuin laitteet, joihin sitä tarvitaan.
Jos et esitä vaatimusta RMS:n osoittamisesta suoraan (ja tämä on tärkeää ennen kaikkea massamittauksille), on mahdollista luoda laite, joka on erittäin yksinkertainen valmistaa ja asentaa. RMS-mittausmenetelmä perustuu jännitteen vahvistamiseen tasolle, jolla tavallinen hehkulamppu alkaa hehkua. Hehkulampun kirkkaus (se tallennetaan valovastuksen avulla) liittyy ainutlaatuisesti siihen syötetyn vaihtojännitteen RMS:ään. Vaihtojännite-vastusmuuntimen epälineaarisuuden poistamiseksi on suositeltavaa käyttää sitä vain tietyn hehkulampun kirkkauden tallentamiseen, joka on asennettu laitteen kalibroinnin aikana. Sitten RMS-mittaukset pelkistetään esivahvistimen lähetyskertoimen säätämiseen siten, että hehkulamppu hehkuu tietyllä kirkkaudella. Mitatun jännitteen neliökeskiarvo luetaan säädettävän vastuksen asteikolta.
Yhdistettynä diodien VD1 ja VD2 kanssa ne suojaavat mikroampeerimittaria, kun silta on merkittävästi epätasapainossa. Sama mikroampeerimittari, kytkimellä SA1, voidaan kytkeä vahvistimen lähtöön tasapainottamaan sen tasavirralla.
Mitattu jännite syötetään operaatiovahvistimen DA1 ei-invertoivaan tuloon. On huomattava, että jos suljet pois eristävän CI:n, laitteen tuloon voidaan syöttää vaihtojännite vakiokomponentilla. Ja tässä tapauksessa laitteen lukemat vastaavat kokonaisjännitteen (DC + AC) todellista RMS:ää.
Nyt joistakin kyseisen volttimittarin ominaisuuksista ja sen elementtien valinnasta. Laitteen pääelementti on optoerotin VL1. Tietysti on erittäin kätevää käyttää valmista vakiolaitetta, mutta voit tehdä optoerottimen analogin itse. Tätä varten tarvitset hehkulampun ja yhden, jotka on sijoitettu koteloon, joka estää altistumisen ulkoiselle valolle. Lisäksi on toivottavaa varmistaa minimaalinen lämmönsiirto hehkulampusta valovastukseen (se ja lämpötilasta). Hehkulamppua koskevat tiukimmat vaatimukset. Sen hehkun kirkkauden sen ylittävällä RMS-jännitteellä, joka on noin 1,5 V, pitäisi olla riittävä tuomaan se sillan tasapainoa vastaavaan toimintapisteeseen. Tämä rajoitus johtuu siitä, että laitteessa on oltava hyvä huippukerroin (mitatun jännitteen suurimman sallitun amplitudiarvon suhde neliön keskiarvoon). Pienellä huippukertoimella laite ei välttämättä rekisteröi yksittäisiä jännitepiikkejä ja aliarvioi siten RMS-arvoaan. Kuvan kaaviossa annetuilla siltaelementtien arvoilla. 1, optoerottimen RMS-jännite, joka tuo sen toimintapisteeseen (noin 10 kOhm), on noin 1,4 V. Tämän laitteen lähtöjännitteen maksimiamplitudi (ennen rajoituksen alkamista) ei ylitä 11 V, joten sen huippukerroin on noin 18 dB. Tämä arvo on varsin hyväksyttävä useimmille mittauksille, mutta tarvittaessa sitä voidaan nostaa hieman lisäämällä vahvistimen syöttöjännitettä.
Toinen hehkulampun rajoitus on, että sen virta toimintapisteessä ei saa ylittää 10 mA. Muussa tapauksessa tarvitaan tehokkaampi emitteriseuraaja, koska sen on tarjottava huippuvirta. noin 10 kertaa suurempi kuin hehkulampun toimintapisteessään kuluttama virta.
Kotitekoisen optoerottimen valovastukselle ei ole erityisiä vaatimuksia, mutta jos radioamatöörillä on valinnanvaraa, on suositeltavaa löytää kopio, jossa on toimintapisteessä tarvittava vähäisemmässä valaistuksessa. Tämän ansiosta laite voi toteuttaa korkeamman huippukertoimen.
Op-vahvistimen valinta määrittää yksilöllisesti kahden parametrin yhdistelmän: herkkyyden ja kaistanleveyden. K140UD8-operaatiovahvistimen amplitudi (taajuusvaste) on esitetty kuvassa. 2 (se on tyypillistä monille sisäisellä korjauksella varustetuille operaatiovahvistimille). Kuten taajuusvasteesta voidaan nähdä, RMS-jännitteen mittausten varmistamiseksi taajuuskaistalla 20 kHz asti maksimi (muuttuvan vastuksen R3 liukusäätimen yläasennossa kuvan 1 kaavion mukaisesti) vahvistuu tämä tapaus ei saa ylittää useita kymmeniä. Tämän vahvistaa laitteen normalisoitu taajuusvaste, joka on esitetty kuvassa. 3.
Käyrät 1-3 vastaavat säädettävän vastuksen R3 liukusäätimen kolmea asentoa: ylempi, keskimmäinen ja alempi.
Näissä mittauksissa vahvistin (vastaa käyrää 1) oli noin 150, mikä vastaa RMS-mittausrajoja 10 - 100 mV. Voidaan nähdä, että taajuusvasteen lasku yli 10 kHz:n taajuuksilla tulee tässä tapauksessa varsin merkittäväksi. Taajuusvasteen heikkenemisen vähentämiseksi on kaksi mahdollista menetelmää. Ensinnäkin voit pienentää (valitsemalla vastukset R4 ja R5) vahvistimen arvoon 15...20. Tämä vähentää laitteen herkkyyttä suuruusluokkaa (joka voidaan helposti kompensoida esivahvistimilla), mutta silloin sen taajuusvaste ei pahimmassakaan tapauksessa mene alle kuvan 3 käyrän 3. 3. Toiseksi se voidaan korvata toisella, laajakaistaisemmalla (esimerkiksi K574UD1:llä), mikä mahdollistaa laitteen korkean herkkyyden 20 kHz:n vahvistimen kaistanleveydellä. Joten K574UD1-vahvistimelle, jolla on tällainen kaistanleveys, se voi olla jo useita satoja.
Laitteen muille osille ei ole erityisvaatimuksia. Huomioimme vain, että transistoreiden VT1 ja VT2 sekä valovastuksen suurimman sallitun käyttöjännitteen tulee olla vähintään 30 V. Valovastuksen osalta se voi kuitenkin olla pienempi, mutta silloin siltaan tulee asettaa alennettu jännite. ja vastukset tulee valita (tarvittaessa) R14 ja R15.
Ennen kuin kytket volttimittarin päälle ensimmäistä kertaa, vastuksen R6 liukusäädin asetetaan keskiasentoon, vastus R3 pohjaan ja vastus R5 äärimmäiseen oikeaan asentoon kaavion mukaisesti. Kytkin SA1 siirretään kaavion mukaisesti vasempaan asentoon ja säädettävän vastuksen R6 avulla mikroampeerimittarin PA1 neula asetetaan nollaan. Sitten vastusten R3 ja R5 liukusäätimet siirretään vasempaan ylä- ja ääriasentoon, ja vahvistimen tasapainotusta säädetään. Kun SA1 on palautettu alkuperäiseen asentoonsa (siltatasapainon ohjaus), siirry laitteen kalibrointiin.
Äänigeneraattorin sinimuotoinen jännite syötetään volttimittarin tuloon. Sen neliökeskiarvoa ohjataan millä tahansa AC volttimittarilla, jolla on vaaditut mittausrajat ja taajuusalue. Suurimman mitatun jännitteen suhde minimiin tietyllä volttimittarilla on hieman yli 10, joten on suositeltavaa valita mittausrajat 0,1 - 1 V (laajakaistaversiolle KIOUD8-operaatiovahvistimella) tai 10 - 1 V. 100 mV (mallille, jonka nimellisarvot ovat kuvan 1 mukaan). Asettamalla tulojännite hieman alamittauksen alarajaa pienemmäksi, esim. 9...9,5 mV trimmausvastuksen R5 avulla, silta tasapainotetaan (R3 liukusäädin on piirissä yläasennossa). Sitten vastuksen R3 liukusäädin siirretään alempaan asentoon ja tulojännitettä lisätään siihen asti. kunnes sillan tasapaino on palautunut. Jos tämä jännite on yli 100 mV (harkittavalle vaihtoehdolle), voimme jatkaa laitteen kalibrointia ja sen asteikon kalibrointia. Siinä tapauksessa, että jännite, jolla silta on tasapainotettu, on alle 100 mV tai huomattavasti suurempi kuin tämä arvo, vastusta R2 on säädettävä (pienennä tai lisää sitä vastaavasti). Tässä tapauksessa mittausrajojen asettaminen toistetaan tietysti uudelleen. Laitteen kalibrointitoiminto on ilmeinen: kohdistamalla jännite 10 ... 100 mV sen sisääntuloon, kiertämällä vastuksen R3 liukusäädintä, ne saavuttavat nollalukemat mikroampeerimittarilla ja piirtävät vastaavat arvot asteikolla.
Nauhureiden, vahvistimien ja muiden äänentoistolaitteiden signaali-kohinasuhteen mittaukset tehdään yleensä painosuodattimilla, jotka ottavat huomioon ihmiskorvan todellisen herkkyyden eri taajuuksille signaaleille. Tästä syystä on suositeltavaa täydentää neliön keskiarvosuodatinta sellaisella suodattimella, jonka toimintaperiaate on esitetty kuvassa. 4. Vaaditun taajuusvasteen muodostaminen suoritetaan kolmella RC-piirillä - R2C2, R4C3C4 ja R6C5. Tämän suodattimen amplitudi näkyy
riisi. 5 (käyrä 2). Tässä on vertailun vuoksi esitetty vastaava standarditaajuusvaste (COMECON-standardi 1359-78) (käyrä 1). Taajuusalueella alle 250 Hz ja yli 16 kHz suodattimen taajuusvaste poikkeaa hieman normaalista (noin 1 dB), mutta tuloksena oleva virhe voidaan jättää huomiotta, koska tällaisten taajuuksien kohinakomponentit ovat pieniä suhteessa. äänentoistolaitteiden signaali-kohinasuhteeseen. Näiden pienten poikkeamien etu vakiotaajuusvasteesta on suodattimen yksinkertaisuus ja kyky katkaista suodatin yhdellä kaksisuuntaisella kytkimellä (SA1) ja saada lineaarinen suodatin, jonka lähetyskerroin on 10. sen lähetyskerroin taajuudella 1 kHz on myös 10.
Huomaa, että R5 ei osallistu suodattimen taajuusvasteen muodostukseen. Se eliminoi itseherätyksen mahdollisuuden korkeilla taajuuksilla kondensaattorien S3 ja C4 aiheuttamien takaisinkytkentäpiirin vaihesiirtojen vuoksi. tämä vastus ei ole kriittinen. Laitetta asetettaessa sitä nostetaan, kunnes suodattimen itseherätys lakkaa (valvotaan laajakaistaoskilloskoopilla tai suurtaajuisella millivolttimittarilla).
Valittuaan vastuksen R5, he jatkavat suodattimen taajuusvasteen säätämistä suurtaajuusalueella. Poistamalla peräkkäin suodattimen taajuusvastetta virityskondensaattorin C4 roottorin eri kohdissa, saadaan selville sen asema, jossa yli 1 kHz:n taajuuksilla taajuusvasteen poikkeamat standardista ovat minimaaliset. Matalan taajuuden alueella (300 Hz ja alle) taajuusvastetta voidaan tarvittaessa säätää valitsemalla kondensaattori C5. C2 (koostuu kahdesta kondensaattorista, joiden kapasiteetti on 0,01 μF ja 2400 pF, kytketty rinnan) vaikuttaa ensisijaisesti taajuusvasteeseen 500...800 Hz:n taajuuksilla. Suodattimen asennuksen viimeinen vaihe on vastuksen R2 valinta. Sen tulee olla sellainen, että suodattimen lähetyskerroin 1 kHz:n taajuudella on 10. Sitten suodattimen päästä-päähän -taajuusvaste tarkistetaan ja tarvittaessa selvitetään kondensaattorin C2 kapasitanssi. Kun suodatin on poistettu käytöstä, vastuksen R3 valinta asettaa esivahvistimen vahvistukseksi 10.
Jos tämä suodatin on sisäänrakennettu neliökeskiarvosuodattimeen, C1 ja R1 (katso kuva 1) voidaan eliminoida. Niiden toiminnot suorittavat C5 ja C6 sekä R6 (katso kuva 4). Tässä tapauksessa signaali vastuksesta R6 syötetään suoraan volttimittarin operaatiovahvistimen ei-invertoivaan tuloon.
Koska mitatun vaihtojännitteen huippukerrointa ei yleensä tiedetä etukäteen, niin kuten jo todettiin, mittausvirhe on mahdollinen
RMS-tila, joka johtuu signaalin amplitudin rajoituksesta vahvistimen lähdössä. Varmistaaksesi, ettei tällaista rajoitusta ole, on suositeltavaa lisätä laitteeseen suurimman sallitun signaalin amplitudin huippuindikaattorit: yksi positiivisille signaaleille ja toinen negatiivisille signaaleille. Lähtökohtana voit ottaa kohdassa kuvatun laitteen.
Bibliografia
1. Sukhov N. Keskiaukio //Radio.- 1981.- Nro 1.- S. 53-55 ja nro 12.-S. 43-45.
2. Vladimirov F. Maksimitason ilmaisin//Radio.- 1983.-Nro 5.-
HF-jännitemittausten suurta tarkkuutta (kolmanteen tai neljänteen numeroon asti) ei itse asiassa tarvita radioamatööritoiminnassa. Laatukomponentti on tärkeämpi (riittävän korkean tason signaali - mitä enemmän, sitä parempi). Tyypillisesti, kun mitataan RF-signaalia paikallisoskillaattorin (oskillaattorin) lähdöstä, tämä arvo ei ylitä 1,5 - 2 volttia, ja itse piiri säädetään resonanssiin suurimman RF-jännitteen arvon mukaan. IF-poluilla säädettynä signaali kasvaa askel askeleelta yksiköistä satoihin millivoltteihin.
Tällaisiin mittauksiin tarjotaan edelleen usein putkivolttimittareita (tyyppi VK 7-9, V 7-15 jne.), joiden mittausalue on 1 -3 V. Tällaisissa laitteissa suuri tuloresistanssi ja pieni syöttökapasitanssi ovat määräävä tekijä, ja virhe on jopa 5-10 % ja määräytyy käytetyn mittauspään tarkkuuden mukaan. Samojen parametrien mittaukset voidaan suorittaa kotitekoisilla osoitininstrumenteilla, joiden piirit on tehty kenttätransistoreilla. Esimerkiksi B. Stepanovin HF-millivolttimittarissa (2) tulokapasitanssi on vain 3 pF, resistanssi eri osa-alueilla (3 mV - 1000 mV) ei pahimmassakaan tapauksessa ylitä 100 kOhm virheen ollessa +/ - 10 % (määritetty käytetyn pään ja kalibroinnin instrumentointivirheen perusteella). Tässä tapauksessa mitattu RF-jännite on 30 MHz:n taajuusalueen ylärajalla ilman ilmeistä taajuusvirhettä, mikä on radioamatöörikäytännössä varsin hyväksyttävää.
Koska nykyaikaiset digitaaliset laitteet ovat edelleen kalliita useimmille radioamatööreille, viime vuonna Radio-lehdessä B. Stepanov (3) ehdotti RF-sondin käyttöä halvalla M-832-tyyppisellä digitaalisella yleismittarilla sekä yksityiskohtaisen kuvauksen sen piiristä ja menetelmästä; soveltamisesta. Sillä välin voit käyttää osoitinta RF-millivolttimittareita menestyksekkäästi kuluttamatta rahaa ja samalla vapauttaa digitaalisen pääyleismittarin virran tai resistanssin rinnakkaisiin mittauksiin kehitettävissä olevassa piirissä...
Piirisuunnittelun kannalta ehdotettu laite on hyvin yksinkertainen, ja käytetyt vähimmäiskomponentit löytyvät melkein jokaisen radioamatöörin "laatikosta". Itse asiassa järjestelmässä ei ole mitään uutta. Op-vahvistimien käyttö tällaisiin tarkoituksiin on kuvattu yksityiskohtaisesti 80-90-luvun radioamatöörikirjallisuudessa (1, 4). Käytettiin laajalti käytettyä mikropiiriä K544UD2A (tai UD2B, UD1A, B), jonka sisääntulossa oli kenttätransistorit (ja siksi korkealla tuloresistanssilla). Voit käyttää mitä tahansa muun sarjan operaatiovahvistimia, joissa on kenttäkytkimet tulossa ja tyypillisessä kytkennässä, esimerkiksi K140UD8A. Millvoltmeter-voltmeter -mittarin tekniset ominaisuudet vastaavat yllä olevia, koska laitteen perustana oli B. Stepanovin piiri (2).
Volttimittaritilassa operaatiovahvistuksen vahvistus on 1 (100 % OOS) ja jännite mitataan mikroampeerimittarilla 100 μA asti lisäresistanssilla (R12 - R17). Itse asiassa ne määrittävät laitteen ala-alueet volttimittaritilassa. Kun OOS laskee (kytkin S2 kytkee vastukset R6 - R8 päälle) Kus. kasvaa, ja vastaavasti operaatiovahvistimen herkkyys kasvaa, mikä mahdollistaa sen käytön millivolttimittaritilassa.
Ominaisuus Ehdotettu kehitys on kyky käyttää laitetta kahdessa tilassa - tasavirta volttimittari, jonka rajat ovat 0,1 - 1000 V, ja millivolttimittari, jonka alarajojen ylärajat ovat 12,5, 25, 50 mV. Tässä tapauksessa samaa jakajaa (X1, X100) käytetään kahdessa tilassa, jolloin esimerkiksi 25 mV alialueella (0,025 V) X100-kertoimella voidaan mitata 2,5 V jännite. Laitteen alialueiden vaihtamiseen käytetään yhtä moniasentoista kaksikorttikytkintä.
Käyttämällä ulkoista RF-anturia germaniumdiodissa GD507A, voit mitata RF-jännitettä samoilla alialueilla jopa 30 MHz:n taajuudella.
Diodit VD1, VD2 suojaavat osoitinmittauslaitetta ylikuormituksilta käytön aikana. Toinen ominaisuus mikroampeerimittarin suojaus ohimenevien prosessien aikana, joita tapahtuu, kun laitetta käynnistetään ja sammutetaan, kun instrumentin neula sammuu ja voi jopa taipua, on käyttää relettä mikroampeerimittarin sammuttamiseen ja operatiivisen vahvistimen lähdön sulkemiseen. kuormitusvastus (releet P1, C7 ja R11). Tässä tapauksessa (kun laite on päällä) C7:n lataaminen vaatii sekunnin murto-osan, joten rele toimii viiveellä ja mikroampeeri on kytketty operatiivisen vahvistimen lähtöön sekunnin murto-osan kuluttua. Kun laite sammutetaan, C7 purkautuu merkkivalon kautta erittäin nopeasti, rele on jännitteetön ja katkaisee mikroampeerimittarin liitäntäpiirin ennen kuin operaatiovahvistimen virtalähdepiirit ovat täysin jännitteettömiä. Itse operaatiovahvistimen suojaus suoritetaan kytkemällä sisään tulot R9 ja C1. Kondensaattorit C2, C3 estävät ja estävät operaatiovahvistimen virittymisen. Laitteen tasapainotus ("asetus 0") suoritetaan säädettävällä vastuksella R10 0,1 V:n alialueella (se on mahdollista myös herkillä alialueilla, mutta kun etäanturi kytketään päälle, käsien vaikutus kasvaa). K73-xx-tyypin kondensaattorit ovat toivottavia, mutta jos niitä ei ole saatavilla, voit ottaa myös keraamiset 47 - 68N. Kauko-anturi käyttää KSO-kondensaattoria vähintään 1000 V:n käyttöjännitteellä.
asetukset millivoltmeter-voltmeter suoritetaan seuraavassa järjestyksessä. Aseta ensin jännitteenjakaja. Toimintatapa – volttimittari. Trimmerin vastus R16 (10 V alialue) on asetettu maksimivastukseen. Resistanssilla R9, tarkkailemalla esimerkillisellä digitaalisella volttimittarilla, aseta jännite stabiloidusta virtalähteestä 10 V (asento S1 - X1, S3 - 10 V). Aseta sitten 0,1 V asennossa S1 - X100 käyttämällä trimmausvastuksia R1 ja R4. Tässä tapauksessa asennossa S3 - 0,1V mikroampeerimittarin neula tulee asettaa instrumentin asteikon viimeiseen merkkiin. Suhde on 100/1 (jännite vastuksen R9 - X1 yli on 10 V - X100 - 0,1 V, kun säädettävän laitteen neulan asento on S3-alialueen viimeisen asteikon kohdalla - 0,1 V) tarkistetaan ja säädetään useita kertoja. Tässä tapauksessa pakollinen ehto: kun kytketään S1, 10 V:n referenssijännitettä ei voida muuttaa.
Edelleen. Tasajännitteen mittaustilassa jakajakytkimen S1 - X1 ja alikytkimen S3 - 10V asennossa säädettävä vastus R16 asettaa mikroampeerimittarin neulan viimeiseen jakoon. Tuloksen (10 V tulossa) tulee olla samat laitteen lukemat alaalueella 0,1 V - X100 ja alaalueella 10 V - X1.
Tapa volttimittarin asettamiseksi 0,3 V, 1 V, 3 V ja 10 V alaalueille on sama. Tässä tapauksessa vastusmoottorien R1, R4 asentoa jakajassa ei voida muuttaa.
Toimintatila: millivolttimittari. Sisäänkäynnillä 5-luvulla. Asennossa S3 - 50 mV, jakaja S1 - X100 vastuksella R8 asettaa nuolen viimeiseen asteikkojakoon. Tarkistamme volttimittarin lukemat: 10V X1- tai 0.1V X100-alaalueella neulan tulee olla asteikon keskellä - 5V.
Säätömenetelmä 12,5 mV ja 25 mV alaalueille on sama kuin 50 mV alialueella. Tuloon syötetään 1,25 V ja 2,5 V jännitteellä X 100. Lukemat tarkistetaan volttimittaritilassa X100 - 0,1 V, X1 - 3 V, X1 - 10 V. On huomattava, että kun mikroampeerimittarin neula on instrumentin asteikon vasemmalla sektorilla, mittausvirhe kasvaa.
Erikoisuus Tämä laitteen kalibrointimenetelmä: se ei vaadi vakiovirtalähdettä 12 - 100 mV ja volttimittaria, jonka alamittausraja on alle 0,1 V.
Kun kalibroit laitetta RF-jännitteen mittaustilassa etäanturilla 12,5, 25, 50 mV alialueille (tarvittaessa), voit rakentaa korjauskaavioita tai -taulukoita.
Laite on asennettu metallikoteloon. Sen mitat riippuvat käytetyn mittapään koosta ja virtalähteen muuntajasta. Minulla on esimerkiksi kaksinapainen virtalähde, joka on koottu muuntajaan tuodusta nauhurista (ensisijainen käämi on 110 V Stabilisaattori on paras koota malleihin MS 7812 ja 7912 (tai LM317), mutta se voi olla yksinkertaisempi - parametrinen). kaksi zener-diodia. Kauko-RF-anturin rakenne ja sen kanssa työskentelyn ominaisuudet on kuvattu yksityiskohtaisesti kohdissa (2, 3).
Käytetyt kirjat:
- B. Stepanov. Pienten RF-jännitteiden mittaus. J. "Radio", nro 7, 12 - 1980, s. 55, s. 28.
- B. Stepanov. Korkeataajuinen millivolttimittari. Aikakauslehti "Radio", nro 8 - 1984, s. 57.
- B. Stepanov. RF-pää digitaaliselle volttimittarille. Aikakauslehti "Radio", nro 8, 2006, s. 58.
- M. Dorofejev. Voltti-ohmimittari op-vahvistimessa. Aikakauslehti "Radio", nro 12, 1983, s. 30.
Vasily Kononenko (RA0CCN).
