Цифровий вольтметр із автоматичним вибором. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Вимірювальна техніка

 Коментарі до статті

У різних пристроях реалізації функції аналого-цифрового перетворення (АЦП) стали використовувати спеціалізовані БИС. Відомий один з варіантів мультиметра, зібраному на подібній БІС, - КР572ПВ2 (К572ПВ2) [1]. Нині вітчизняна промисловість випускає іншу БІС цієї серії – КР572ПВ5. Вона має виходи для роботи з рідкокристалічними індикаторами (ЖКІ) і може працювати від однополярного джерела живлення напругою 9, що дозволяє використовувати її в малогабаритних і економічних вимірювальних приладах (мультиметрах). АЦП КР572ПВ5 перетворює вхідну постійну напругу (Uвх.макс.= ±199,9 мВ) в паралельний семисегментний код, що безпосередньо управляє 3,5-розрядним РКІ.

Однополярна напруга живлення 9 перетворено внутрішньою схемою в стабілізоване позитивне і нестабілізоване негативне напруги (2,8 і -6,2 В) щодо виведення 32 (аналогова загальна шина). Ці напруги необхідні живлення аналогової частини КР572ПВ5. Цифрова частина також живиться від внутрішнього стабілізованого джерела АЦП напругою 5 з висновками 1 і 37 (цифрова загальна шина). Тактовий генератор БІС підключений до вив. 21 через дільник 1:800 та при частоті генератора 50 кГц на вив. 21 отримано сигнал прямокутної форми частотою 62,5 Гц, необхідний роботи РКІ.

Принцип роботи КР572ПВ5 аналогічний до описаного в [1] для КР572ПВ2 і в даній статті не розглядається.

Пропонований до уваги читачів вимірювальний прилад призначений для вимірювання напруги постійного струму та опору.

Основні технічні характеристики:

• Верхні межі вимірювання, В, ком.......2, 20, 200, 2000
• Вибір межі вимірювання.......автоматичний
• Час встановлення показань, при тактовій частоті 50 кГц, не більше.......2,5
• Вхідний опір, МОм, не менее.......9
• Споживаний струм, мА, не більше.

Принципова схема приладу наведено на рис. 1. Вона складається з перемикача режиму вимірювання SA1, аналогових ключів DD2-DD6 із зразковими резисторами R2-R5 та R7-R10, АЦП DD1 з джерелом зразкової напруги VT1, РКІ HG1 та пристрої автоматичного вибору межі вимірювання (УАВПІ) на мікросхемах DD7-DD . З метою спрощення на схемі показано підключення лише сегментів індикатора, які містять необхідну інформацію до роботи УАВПИ.

Рис.1 (натисніть , щоб збільшити)

Повна нумерація висновків РКІ показана на рис. 2.

Ріс.2

Принцип роботи УАВПИ заснований на оцінці стану розрядів сотень та тисяч 3,5-розрядного вихідного паралельного коду КР572ПВ5 (сегменти a, b, g, f – сотень та b, с – тисяч). Якщо вхідна напруга UBX АЦП по абсолютній величині більша, ніж 199,9 мВ, то настає режим навантаження і на індикаторі буде 1 у розряді тисяч, а в розряді сотень (і в інших розрядах) індикація відсутня. Такий сигнал на виході БІС викликає перемикання вимірювального приладу на грубу межу. З іншого боку, якщо | UBX | <20 мВ, то на індикаторі 0 або 1 у розряді сотень, причому у розряді тисяч індикації немає. Такі комбінації вихідного коду дають дозвіл на перехід до більш чутливої ​​межі.

Сигнал перевантаження та "недовантаження" АЦП видає декодер на елементах DD7, DD8, DD9.1. Сигнали з декодера керують роботою лічильника DD10.1 та лічильника-дешифратора DD11. Послідовно включені лічильники DD10.1 і DD10.2 (у останнього використовується лише один розряд) здійснюють розподіл частоти 62,5 Гц (вив. 21 DD1) на 32.

Отримана частота (близько 2 Гц) надходить на лічильний вхід DD11 і тактовою при перемиканні меж вимірювання. При перевантаженні АЦП вихід DD8.4 має рівень 1, який скидає лічильник DD11 до нульового відліку, при цьому рівень 1 на виході молодшого розряду лічильника відповідає включенню найбільшої межі вимірювання. Одночасно рівень 0 на виході DD8.3 забороняє рахунок DD10.1. При "недовантаженні" АЦП на вході СР DD10.1 буде 1, що дозволяє рахунок, при цьому в роботу включається і лічильник DD11. На його виході при кожному лічильному такті у розряді, що відповідає номеру такту, буде високий логічний рівень.

Число використовуваних розрядів DD11 дорівнює числу меж вимірювання. Якщо оптимальна межа вимірювання досягнуто, то 0 на виході DD8.3 зупинить лічильник DD10.1, а разом з ним DD10.2 та DD11. При досягненні мінімальної межі DD10.1 блокується через вхід R, навіть якщо АЦП все ще перебуває у стані "недовантаження". Перемикання меж вимірювання вольтомметра здійснюють аналогові ключі DD2-DD5. Їхній стан визначає вихідний код DD11. Ключі мають досить великий опір у провідному стані (кілька сотень Ом), але включені таким чином, що практично не вносять похибки на жодній з меж вимірювання.

Вимірювана напруга надходить на вхід DD1 через перемикач роду роботи SA1 (верхнє положення) та дільник, верхнім плечем якого є резистор R1, нижнім - один із резисторів R2-R5 залежно від стану ключів DD2, DD3. Максимальна напруга нижнього плеча дільника обмежена діодами VD1-VD4. Джерело зразкової напруги виконано на транзисторі VT1, що працює в термостабільній точці. Зразкова напруга 100 мВ з резистора R16 подано на вив. 36 DD1 через один із ключів DD6.

У вольтомметрі застосовано нетрадиційний спосіб вимірювання опору [2]. Він пояснений схемою на рис. 3.

Ріс.3

Через послідовно з'єднані зразковий резистор R06P і резистор Rx, що вимірюється, протікає деякий струм 10 під дією напруги U0- Вимірюваний резистор підключений до входу АЦП, а зразковий - замість джерела зразкової напруги. Так як через резистори R0gp і Rx протікає той самий струм, то відношення падінь напруги на них дорівнює відношенню їх опорів. Таким чином,

Аінд = Uх / Uобр = IoRx / IoRобр = Rx / Rобр

де: Аінд – показання індикатора.

Перевага цього способу вимірювання опору полягає у простоті його реалізації та незалежності точності вимірювань від нестабільності напруги U0. У режимі вимірювання опорів перемикач SA1 переводять у нижнє положення. Позитивна напруга джерела живлення подано через VD7 та R6 на ключі DD4, DD5, що здійснюють необхідну комутацію зразкових резисторів R7-R10 залежно від межі виміру вибраного УАВПИ. Напруга на зразковому та вимірюваному резисторах обмежена діодами VD5 і VD6 для виключення режиму навантаження інтегратора АЦП. Для цієї мети служить нижній (за схемою) ключ DD6. З його допомогою стала часу інтегратора при вимірі опорів збільшена вдвічі. Транзистор VT2 служить інвертором сигналу, який управляє ключами DD6. Живлення вольтомметра здійснюється від батареї напругою 9 ("Крона ВЦ", "Корунд") або від акумулятора 7Д-0,115-У 1.1. На всі мікросхеми, крім DD6, живлення подано від внутрішнього стабілізатора DD1, оскільки струм, що споживається ними, надзвичайно малий при роботі з низькою частотою перемикання.

Конструкція розрахована на підготовлених радіоаматорів, тому опис монтажної плати та конструкції приладу не наводиться. Необхідно тільки звернути увагу, щоб перемикач SA1 мав між групами контактів надійну ізоляцію, розраховану на максимальну напругу. На це напруга має бути розрахований і резистор R1, на якому падає більша частина вимірюваної напруги. Його можна скласти з кількох низьковольтних резисторів відповідних номіналів. Слід зазначити, що точність приладу обмежена практично лише точністю та стабільністю джерела зразкової напруги та резисторів R2-R5, R7-R10, які мають бути прецизійними. В крайньому випадку їх можна вибрати з поширених резисторів з допуском не гірше 5%, але температурна та тимчасова стабільність цих резисторів буде невисокою. В якості резистора R16 можна використовувати багатодротовий дротяний резистор СПЗ-37.

У разі застосування дротяного резистора типу СП5-2 його номінал треба зменшити до 100...150 Ом і включити послідовно з ним постійний резистор на 300... 360 Ом, інакше точно виставити зразкову напругу буде важко через велику дискретність зміни його опору при підстроюванні. Конденсатори С4, С5 повинні бути з малим коефіцієнтом діелектричної абсорбції - К71-5, К72-9, К73-16 і т.п. Для цього потрібно зібрати джерело зразкової напруги (VT1, R1, R13), включити послідовно з резистором R16 міліамперметр з максимальним струмом 16 мА і подати на затвор VT1 напругу +1 відносного нижнього (за схемою) виведення резистора R2,8 від будь-якого стабілізованого джерела напруги. Далі, змінюючи температуру транзистора VT16 (наприклад, торкаючись його корпусу спочатку гарячим, потім холодним металевим предметом), досягти найменшої зміни струму стоку в робочому діапазоні температури (1...0 °С) підбором резистора R40. Номінал цього резистора може істотно відрізнятиметься від зазначеного на схемі.

Правильно зібраний вольтомметр починає працювати відразу і потребує лише встановлення резистором R19 частоти тактового генератора КР572ПВ5 50 кГц і резистором R16 зразкової напруги 100 мВ (в режимі вимірювання напруги).

Вольтомметр може вимірювати і змінну напругу, для цього необхідно передбачити включення детектора середньовипрямлених значень у розрив проводу, що йде від SA1 до резистора R14. У зв'язку з тим, що детектор вносить своїм фільтром додаткову постійну часу (інерційність) в контур системи автоматичного вибору межі вимірювання, можливо виникнення коливань в цьому контурі, внаслідок чого вольтом-метр може "проскакувати" потрібну межу вимірювання. Для усунення цього недоліку необхідно лише зменшити ємність фільтра, що можливо лише до певної межі або зменшити тактову частоту перемикання меж вимірювання. Останній спосіб дуже легко реалізуємо. Достатньо під час переходу на вимірювання змінної напруги переключити вхід CN DD11 на вихід наступного незадіяного розряду DD10.2 (вив. 12). В результаті перемикання меж відбуватиметься вдвічі повільніше. Це збільшить час встановлення показань до 5 с та забезпечить впевнену роботу УАВПІ.

література:

1. Ануфрієв Л. Мультиметр на ВІС. - Радіо, 1906 № 4, с. 34-39.

2. Oswald G. Widerstand-Messung mit DVM.- Funkschau, 1981 № 8, S. 98.

3. Raatsch P. Bereichsautomatik fur C7136D.- Radio fernsehen elektronik, 1986 № 10, S. 636-638.

Автор: В.Цибін

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 Піщані пляжі під загрозою 03.03.2020 Вчені попереджають: якщо людство не скоротить викиди парникових газів, 50% піщаних пляжів світу підуть під воду або будуть зруйновані ерозією. Це завдасть величезних збитків економіці, насамперед туризму, а також зробить прибережні регіони більш уразливими до стихійних лих. Найсильніше постраждає Австралія. Через зростання рівня моря площа пляжів скорочується. Згідно з новим дослідженням, якщо людство не скоротить викиди парникових газів і не уповільнить глобальне потепління, до 2100 року світ втратить половину піщаних пляжів. Висновки дослідників ґрунтуються на аналізі супутникових знімків, зроблених починаючи з 1984 року. Виявивши тенденцію за три десятиліття, вони екстраполювали її в майбутнє, яким воно буде за двома кліматичними сценаріями. Найгірший варіант розвитку подій передбачає, що викиди парникових газів продовжать зростати, а вічна мерзлота, що тане, звільнить значні обсяги метану, що посилює кліматичні зміни. У такому разі до кінця століття половина пляжів зникне через підвищення рівня моря та ерозії. Найсильніше постраждає Австралія, де до кінця століття зникне 15-000 км піщаної берегової лінії. За нею слідують Канада, Чилі та США. До десятки також входять Мексика, Китай, Росія, Аргентина, Індія та Бразилія. Згідно з другим і трохи менш жорстким сценарієм емісія парникових газів поступово скорочуватиметься, але не такими швидкими темпами, які прописані в Паризькій угоді щодо клімату. В результаті середні температури зростуть приблизно на 3 ° С, а площа пляжів скоротиться приблизно на третину. Зникнення пляжів завдасть серйозної шкоди економіці цілих країн та регіонів, що залежать від туризму. Крім того, вони стануть більш уразливими до стихійних лих. Це особливо тривожно, адже в регіонах із найуразливішим узбережжям вирізняються високою щільністю населення. Вирішенням проблеми могли стати масштабні інженерні споруди, але більшості країн вони не по кишені. Це означає, що найкращий спосіб запобігти втраті пляжів - якнайшвидше зупинити подальше нагрівання планети.

Інші цікаві новини:

▪ Через кілька років на людині буде у 12 разів більше електроніки

▪ Літій-сірчані акумулятори

▪ Коли вуха в'януть

▪ Зберігання енергії у мікрочіпах

▪ Бактерії допомагають зберегти шкіру здоровою

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Індикатори, датчики, детектори. Добірка статей

▪ стаття У здоровому тілі здоровий дух. Крилатий вислів

▪ стаття Чи світить Сонце весь час однаково? Детальна відповідь

▪ стаття Водій автоцистерни – одержувач нафтопродуктів на території нафтобаз. Типова інструкція з охорони праці

▪ стаття Автоматичний протисліпучий ліхтар. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Котушка-повзушка. Фізичний експеримент

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024