Міліомметр – приставка до мультиметра. Схема, опис

Безкоштовна технічна бібліотека

ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ
Безкоштовна бібліотека / Схеми радіоелектронних та електротехнічних пристроїв

Міліомметр – приставка до мультиметра. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Безкоштовна технічна бібліотека

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Вимірювальна техніка

Коментарі до статті

Приставка спільно з цифровим мультиметром серій М-83х DT-83x дозволяє проводити вимірювання малих активних опорів з дискретністю 0,001 Ом. Як і попередні приставки, розроблені автором, вона живиться від внутрішнього стабілізатора АЦП мультиметра.

Відомо, що мультиметри серій М-83х, DT-83x мають малу похибку вимірювання напруги постійного струму. Причому цю похибку завжди можна мінімізувати, відкалібрувавши прилад підстроюванням зразкової напруги (100 мВ). Тому, на думку автора, розробка та повторення приставок для мультиметра, що перетворюють ту чи іншу вимірювану величину в постійну напругу на його вході "VΩmA", можуть становити інтерес для певної частини радіоаматорів як з фінансової точки зору, так і з творчої. При доступності елементної бази та її вартості з таких приставок можна зібрати непоганий вимірювальний комплекс для домашньої лабораторії, не вдаючись до купівлі дорогих вимірювальних приладів, причому найчастіше з похибкою вимірювань, що наближається до похибки мультиметра.

Ще одна така приставка - міліомметр - представлена нижче. Вона дозволяє вимірювати малі активні опори резисторів, що особливо важливо при їхньому самостійному виготовленні з відрізків проводів з високим питомим опором, наприклад, для різних шунтів.

Основні технічні характеристики

Інтервал вимірювання, Ом .......0,001...1,999
Похибка виміру опору в інтервалі 0,2...1,999 Ом, %, трохи більше * .......2
Напруга живлення, .......3
Струм споживання, мА, не більше .......2,5

* Похибка вимірювання ретельно налагодженого пристрою у вказаному вище інтервалі практично зводиться до похибки мультиметра в режимі вимірювання постійної напруги на межі 200 мВ через 5...10 хв після включення приставки замкнутих вимірювальних затискачах.

Існують два простих способи вимірювання низькоомних резисторів. Перший - подавати через вимірюваний резистор невеликий струм (одиниці мА) з подальшим посиленням падіння напруги на резисторі, що вимірювається. Однак це вимагатиме застосування в підсилювачі постійного струму дорогих і не всім доступних прецизійних ОУ з малою напругою зміщення нуля та його уникненням зміни температури. Другий - більш простий і менш витратний - подавати більший струм (наприклад, 100 мА) та безпосередньо вимірювати падіння напруги на резисторі. У разі відповідного джерела постійного струму (ІТ) так і надходять. На перший погляд, при живленні міліметра від АЦП мультиметра такої можливості немає. Але існує ще й імпульсний метод, коли струм від ІТ для вимірювання подають короткими в часі імпульсами по відношенню до їхнього періоду. При цьому середній струм виміру, як відомо, знижується пропорційно шпаруватості імпульсної послідовності.

Цей метод, як і деяких попередніх розробках, наприклад [1, 2], використаний виміру малих опорів.

Схему приставки наведено на рис. 1. Розглянемо роботу приставки при підключеному до затискачів ХТ3, ХТ4 вимірюваному резисторі R_x.

Вимірник-індикатор рівня радіації
Мал. 1. Схема приставки

На логічному елементі DD1.1 – тригері Шмітта (ТШ), елементах VD1, C1, R1, R2 зібраний генератор імпульсів. Період повторення імпульсів – 150…160 мкс, пауза – 3…4 мкс. При зазначеному на схемі включення діода VD1 генератор споживає мінімальний струм, що пов'язано з особливістю різного споживання струму ТШ при переході зі стану логічного нуля в логічну одиницю і назад [3]. Коли напруга на вході зменшується від високого рівня до низького (на виході рівень логічного нуля), наскрізний струм через вихідні транзистори ТШ у 2...4 рази більший, ніж у протилежному випадку. Ця особливість, за спостереженнями автора, проявляється у всіх ТШ буферизованої логіки КМОП. Тому, якщо час розрядки конденсатора С1 скоротити введенням ланцюга VD1R2, середній струм споживання генератором імпульсів при живленні 3 для серії 74НС дорівнюватиме 0,2 мА замість 0,5...0,8 мА. Елементи DD1.2 та DD1.3 - інвертори, на виході яких тривалість імпульсів дорівнює 3...4 мкс, а пауза - 150...160 мкс. Вони включені паралельно підвищення навантажувальної здатності.

На транзисторі VT1 зібрано джерело струму. Діод VD2 - термокомпенсуючий. Струм ІТ заданий рівним 100 мА. При такому струмі на резисторі опором 2 Ом падіння напруги дорівнює 200 мВ, що відповідає межі вимірювання мультиметра "200 mV". ІТ задає струм для вимірювання тільки при появі паузи на виході імпульсного генератора на DD1.1, коли резистор R4 на час 3...4 мкс через цей вихід підключений до загального проводу. "Прискорюючий" конденсатор С2 зменшує час перемикання транзистора VT1 для отримання на вимірюваному резисторі Rx прямокутних імпульсів. Інвертовані імпульси з виходів елементів DD1.2, DD1.3 надходять затвор польового транзистора VT2, включеного як синхронний детектор. На час дії імпульсу струм від ІТ проходить через вимірюваний резистор, створюючи на ньому падіння напруги, яке через відкритий транзистор VT2 синхронного детектора надходить на "конденсатор С4, що запам'ятовує", заряджаючи його до падіння напруги на резисторі. Напруга з конденсатора через клеми XP2, XP3 надходить на вхід "VΩmA" для вимірювання. Після закінчення імпульсу обидва транзистори закриваються на час 150...160 мкс до появи наступного. Згладжуючий конденсатор С3 ємністю 220 мкФ усуває в лінії живлення імпульсний характер струму споживання приставкою, підтримуючи його на рівні близько 2,5 мА для вбудованого стабілізатора напруги +3 АЦП мультиметра. Цей струм неважко визначити, враховуючи, що шпаруватість імпульсів на виході інверторів DD1.2, DD1.3 дорівнює 40...50 (100 мА/(40...50)).

Вузол на польовому транзисторі VT3 і елементах R8, C5 служить обмеження струму зарядки конденсатора С3 від стабілізатора напруги АЦП лише на рівні 3 мА з подачі живлення протягом 5 з. Під час подачі живлення напруга на конденсаторі С5 починає зростати за рахунок протікання зарядного струму через резистор R8. Коли воно досягне порогового транзистора VT3, останній починає плавно відкриватися, забезпечуючи струм зарядки конденсатора С3 на безпечному для стабілізатора АЦП рівні. Резистор R7 та діод VD3 забезпечують розрядку конденсатора С5 після відключення живлення.

Приставка зібрана на платі із фольгованого з одного боку склотекстоліту. Креслення друкованої плати та розташування на ній елементів показано на рис. 2. Фотографія зібраної приставки представлена на рис. 3.

Вимірник-індикатор рівня радіації
Рис. 2. Креслення друкованої плати та розташування на ній елементів

Вимірник-індикатор рівня радіації
Рис. 3. Фотографія зібраної приставки

Конденсатори, резистори та діоди - поверхнево монтуються. Конденсатори С1, С2, С4 - керамічні типорозміри 1206, С3, С5 - танталові типорозміри С і В. Всі резистори - 1206. Трохи докладніше слід сказати про транзистор 2SA1286 (VT1) [4]. Він замінимо, наприклад, 2SA1282, 2SA1282А з коефіцієнтом передачі струму h_21Е щонайменше 500 (додатковий індекс G) [5]. Можлива заміна і на інші аналогічні з меншим h_21Е(До 300), при цьому опір резистора R4 слід зменшити до 1,8 ... 2 кОм. Головне - перевірити в документації або експериментально, щоб полога частина вихідної характеристики транзистора при струмі колектора I_к 100 мА починалася з напруги U_ке не більше 0,5 В. В іншому випадку на зазначену похибку вимірювання розраховувати не доведеться - вона може бути значно більшою. Польовий транзистор IRLML2402 (VT2) замінимо, наприклад, FDV303N, а IRLML6302 (VT3) - BSS84. При іншій заміні слід врахувати, що гранична напруга транзисторів, опір відкритого каналу і вхідна ємність (Ciss) повинні бути сумісними.

Штир ХР1 "NPNc" - відповідний від роз'єму або відрізок лудженого дроту відповідного діаметра. Отвір під нього в платі свердлять "за місцем" після встановлення штирів ХР2, ХР3. Штирі ХР2 "VΩmA" та ХР3 "СОМ" - від щупів для мультиметра. Нероз'ємні з'єднання XT 1, XT2 - луджені порожнисті мідні заклепки, пропаяні з призначеними для них контактними майданчиками на друкованій платі. У заклепки вставлені та пропаяні облужені кінці гнучкого проводу МГШВ перетином 0,5...0,75 мм², що закінчуються затискачами XT3, XT4 типу "крокодил". Довжина кожного дроту - 10...12 см. Нижні внутрішні поверхні "пащі" затискачів облуджують. Кінці проводів, що йдуть до них, облуджують, потім протягують у нижні "пащі" затискачів і припаюють. Припій слід нанести з надлишком, який потім пилюють надфілем до рівня зубів "крокодила", як показано на фотографії рис. 4.

Вимірник-індикатор рівня радіації
Рис. 4. Затискачі з припоєм

Приставка потребує налагодження. Працюючи з нею перемикач роду робіт мультиметра встановлюють положення виміру постійного напруги межі " 200 mV " . Показання з урахуванням коми, що висвічується, слід ділити на 100. Перед підключенням приставки до мультиметра слід проконтролювати споживаний нею струм від іншого джерела живлення напругою 3 В, що має захист по струму, щоб не вивести з ладу вбудований малопотужний стабілізатор напруги живлення АЦП у разі несправності будь-якого елемента або випадкового замикання струмоведучих доріжок плати.

Підключіть приставку до мультиметра і замкніть затискачі XT3, XT4, "закусивши" їх "пащі" з напаяними майданчиками один на одного. Дайте встановити тепловий режим транзистора VT1 протягом 5...10 хв. Незважаючи на те, що корпус транзистора холодний на дотик, кристал усередині корпусу навіть від коротких імпульсів струму 100 мА за цей час нагріється і його температура стабілізується. Для полегшення налагодження резистори R3 та R6 на платі складені з двох, з'єднаних паралельно. На рис. 2 вони позначені як R3', R3” та R6', R6”. Через 5...10 хв підберіть резистор R6' так, щоб показання індикатора мультиметра опинилися в інтервалі 0+0,5 мВ, а потім підбором додаткового резистора R6 більшого опору встановіть "чистий" нуль (±0 мВ). Далі, підключивши до затискачів XT3, XT4 свідомо виміряний резистор R_x, наприклад, 1 Ом, резисторами R3' та R3” встановіть відповідні показання на індикаторі мультиметра. Для зменшення похибки вимірювань ці операції слід повторити до отримання потрібного результату. На рис. 5 показано фотографію приставки з мультиметром при вимірюванні дротяного резистора С5-16МВ потужністю 2 Вт з номінальним опором 0,33 Ом та допуском ±5 %.

Вимірник-індикатор рівня радіації
Рис. 5. фотографія приставки з мультиметром

При зміні друкованої плати вільні входи елементів мікросхеми DD1 слід з'єднати із плюсовою лінією живлення або із загальним дротом.

Креслення друкованої плати у форматі Sprint LayOut 5.0 можна завантажити з ftp://ftp.radio.ru/pub/2015/08/milliommetter.zip.

література

Глібін С. Вимірювач ЕПС – приставка до мультиметра. – Радіо, 2011, № 8, с. 19, 20.
Глібін С. Заміна мікросхеми 74АС132 у вимірнику ЕПС. – Радіо, 2013, № 8, с. 24.
74HC14, 74HCT14. Hex inverting Schmitt trigger. - URL: nxp.com/documents/data_sheet/74HC_HCT14.pdf.
2SA1286. - URL: pdf.datasheetcatalog.com/datasheets2/14/147003_1.pdf.
2SA1282, 2SA1282A. - URL: PDF. datasheetcatalog.com/datasheets2/16/163185_2.pdf.

Автор: С. Глібін

Дивіться інші статті розділу Вимірювальна техніка.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву

Камера менша за товщину людського волосся 12.08.2021

В Університеті Глазго створено волоконно-оптичний кабель завтовшки з людським волоссям, що дозволяє передавати точні тривимірні зображення в реальному часі, створюючи таким чином крихітну гнучку камеру.

Розроблена англійськими вченими система на кілька порядків менше, ніж камери, що існували на оптоволоконному кабелі. У пристрої задіяний кабель довжиною 40 сантиметрів і діаметром 50 мікрометрів (товщина людського волосся коливається в межах від 80 до 110 мкм). Він може робити 3D знімки об'єктів на відстані до 2,5 метрів.

Нова методика базується на технології розширеної мікроскопії, в основі якої закладено спосіб придушення спонтанного випромінювання (STED), що дозволяє досягти нанорозмірного дозволу за рахунок подолання межі дифракційної оптичних мікроскопів. Розробка даної методики принесла автору винаходу Штефану Хеллу Нобелівську премію з хімії у 2014 році.

Інші цікаві новини:

▪ Велосипед Urtopia з ChatGPT

▪ Швидкісний дистанційний радар-металодетектор

▪ Світлодіодна лампа Nikon LD-1000 для фотокамер

▪ Салати корисніші з жирним соусом

▪ Датчик зображення типу CMOS із глобальним затвором та розширеним динамічним діапазоном

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ Розділ сайту Електротехнічні матеріали. Добірка статей

▪ стаття Рулі на нитках. Поради моделісту

▪ стаття Чому автомобіль ВАЗ-2121 назвали Нивою? Детальна відповідь

▪ стаття Економіст з матеріально-технічного постачання. Посадова інструкція