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Voltmetro automobilistico con una precisione di 0,1 volt

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La possibilità di un guasto prematuro di una batteria costosa costringe l'automobilista a monitorare attentamente il funzionamento del relè del regolatore di tensione e lo stato della rete elettrica di bordo dell'auto. La tensione al suo interno non deve differire di oltre ± 3% dal valore ottimale, che è determinato per le condizioni operative date della batteria e dipende dalla zona climatica, dalla posizione della batteria e dalle sue condizioni tecniche e dalla modalità di funzionamento dell'auto. Più precisamente viene mantenuta la tensione ottimale durante la ricarica della batteria, più a lungo durerà.

Il corretto funzionamento del generatore dell'auto è di grande importanza. Con un aumento della tensione del generatore al di sopra dell'ottimale del 10-12% (circa 0,15 V), la durata della batteria e delle lampade elettriche si riduce di 2-2,5 volte.

Per eseguire con precisione tutte le regolazioni necessarie, è necessario un voltmetro speciale che misuri la tensione nell'intervallo 13-15 V con una precisione di 0,1 V. È difficile acquistare un dispositivo del genere, ma molti saranno in grado di realizzare un simile con una scala allungata nell'intervallo 10-15 V. Maggiore precisione di misurazione, scala lineare sull'intero campo di misurazione, assenza di una propria fonte di alimentazione, maggiore affidabilità (a causa degli elementi di protezione forniti nel dispositivo che non influiscono sull'accuratezza della misurazione), possibilità di regolare la zona "stretch" della bilancia sono le caratteristiche distintive di questo dispositivo. È realizzato sulla base di un amplificatore operazionale ed è un misuratore di differenza di tensione.

Specifiche del voltmetro

Voltmetro automobilistico con una precisione di 0,1 volt

Ris.1

Il voltmetro è alimentato direttamente dall'oggetto di misura. L'offset iniziale rispetto al quale viene effettuata la misurazione è impostato dalla resistenza della catena di resistori R3, R4 (vedi schema elettrico in Fig. 1) e dal valore di feedback (che determina il guadagno di OUDA1 e, di conseguenza, il grado di "stiramento" dell'intervallo) è impostato dalla resistenza della catena di resistori R5, R6.

La sorgente di tensione di riferimento sul diodo zener VD3 fornisce anche uno spostamento di potenziale all'ingresso non invertente DA di una quantità pari a circa la metà della caduta di tensione misurata, necessaria per il funzionamento dell'amplificatore operazionale con alimentazione unipolare.

La resistenza del resistore R7 dipende dalla sensibilità del microamperometro RA e dalla massima tensione di uscita dell'amplificatore operazionale rispetto al catodo del diodo zener VD3.

I diodi VD1, VD2 proteggono l'amplificatore operazionale e VD4, VD5 proteggono il microamperometro dalla sovracorrente. VD1 vieta il passaggio di corrente negativa attraverso il resistore R1 e l'amplificatore operazionale. È possibile far passare la corrente attraverso il diodo zener VD3, polarizzato in avanti, il diodo VD2 e i resistori R2-R4. Pertanto, tra gli ingressi DA (pin 3,2) verrà stabilita una differenza di potenziale non superiore a 0,7 V. Una caduta di tensione simile sarà al pin 3 rispetto al pin 4 dell'amplificatore operazionale.

Ciò garantisce una protezione affidabile dell'amplificatore operazionale da errori durante il collegamento della polarità.

Il voltmetro utilizza resistori fissi del tipo MLT, è preferibile utilizzare i tipi multigiro SP5-2, SP5-3, SP5-14 come resistori sintonizzati. È consentito utilizzare altri tipi di amplificatori operazionali, ad esempio K140UD7 o K140UD1A, K553UD1 con i circuiti di correzione appropriati. Diodi - qualsiasi silicio a bassa potenza. Il diodo zener KS147A può essere sostituito con KS156A, ma, probabilmente, allora la stabilità termica del voltmetro si deteriorerà e sarà necessario chiarire i valori delle resistenze R1-R3. Microamperometro - M906 o M24 con una corrente di deflessione totale di 50 μA e una scala corrispondente alla zona di misurazione selezionata. È anche possibile utilizzare altri dispositivi puntatori con una corrente di deviazione totale fino a 1 mA, ma in questo caso è necessario selezionare il valore della resistenza R5, in base al valore selezionato della caduta di tensione ai suoi capi (circa 1,5 V). Puoi anche usare l'avometro in modalità microamperometro. Quindi questo dispositivo verrà realizzato sotto forma di prefisso per il tester.

In assenza di elementi difettosi ed errori di installazione, la regolazione del voltmetro si riduce alla sua calibrazione. Questa operazione viene eseguita utilizzando un alimentatore regolabile con una tensione di uscita di 9-16 V e un voltmetro esemplare, preferibilmente digitale, ad esempio B7-16, FZO, VR-11.

I resistori del trimmer sono impostati nella posizione centrale e una tensione di 12-13 V viene applicata all'ingresso del voltmetro, controllandolo utilizzando uno strumento standard. Il puntatore del voltmetro regolato dovrebbe deviare da zero. Quindi, una tensione di 10 V (± 0,05 V) viene impostata all'uscita del generatore e l'ago del voltmetro viene impostato su una divisione zero della scala con il resistore R4. Quindi, aumentando la tensione misurata a 15 ± 0,05 V, il resistore R6 imposta la freccia sulla divisione finale della scala. Ripetendo queste operazioni per 10 V e 15 V, ottengono l'impostazione più accurata del voltmetro nell'intervallo operativo di 13-14,5 V.

Durante la costituzione del relè-regolatore, la tensione viene misurata direttamente ai terminali della batteria.

La figura 2 mostra un circuito stampato con una disposizione degli elementi. La scheda viene installata sui bulloni di contatto del microamperometro M906 e posizionata con essa nella scatola.

Fig. 2

Autore: V. Bakanov, E. Kachanov, Chernivtsi, Modeler-Constructor No. 12, 1990, p.27; Pubblicazione: cxem.net

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Corrente di autoconsumo: 140 nA;
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La soglia di sensibilità è impostata da un resistore;
Insensibilità ai campi magnetici costanti;
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Frequenza di commutazione fino a 4 kHz;
Tensione di alimentazione: 1,8 - 3,3 V;
Intervallo di temperatura di esercizio: da -40 a 125°C.

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