Voltmetro RMS: un accessorio per un multimetro. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Tecnologia di misurazione

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L'accessorio amplia le capacità dei multimetri digitali della serie 83x; consente di misurare valori efficaci di tensione alternata di varie forme e, con uno shunt aggiuntivo, anche di corrente. Il set-top box è alimentato dallo stabilizzatore ADC interno del multimetro, non richiede configurazione, è facile da ripetere e fornisce un'elevata precisione di misurazione.

La misurazione del valore quadratico medio (altri nomi - efficace, efficace e nell'abbreviazione inglese - RMS) di tensione e corrente è stata discussa più di una volta nella letteratura di radioingegneria. Pertanto, per quei radioamatori che non dispongono di un tale dispositivo di misurazione e non possono acquistarlo, potrebbe essere interessante realizzarlo da soli per un laboratorio domestico. Il compito sarà semplificato se realizzerai un dispositivo simile basato su un microcircuito specializzato AD736 sotto forma di collegamento a un multimetro digitale alimentato dal suo stabilizzatore interno. Lo schema di un tale attacco per misurare il valore efficace della tensione alternata di varie forme è mostrato in Fig. 1.

Riso. 1. Schema di un allegato per la misura del valore efficace della tensione alternata di varie forme (clicca per ingrandire)

Principali caratteristiche tecniche

• Limiti di misura, V ....... 0,2; 2; venti
• Intervallo di frequenza durante la misurazione della tensione nell'intervallo 0,1....1
• valore massimo per ogni limite di misura, Hz, non inferiore....... 50...10000
• Errore di misurazione della tensione nell'intervallo e nell'intervallo di frequenza sopra indicati, %, non superiore a ....... 2
• Resistenza di ingresso, MΩ ...... 1
• Consumo di corrente, mA, non di più ....... 0,8

Capacità e caratteristiche più dettagliate che determinano le caratteristiche dei voltmetri assemblati sulla base del microcircuito AD736, utilizzato nel set-top box, possono essere trovate in [2].

La tensione alternata misurata viene fornita alle prese "U_Rin"e attraverso il condensatore di separazione C1 - al partitore resistivo R1 -R3, con l'aiuto del quale viene impostato il limite di misurazione selezionando la posizione appropriata dell'interruttore SA1. Dal suo contatto mobile viene fornito all'ingresso del DA1 AD736JN microcircuito.Il resistore R4 e i diodi VD1, VD2 sono protettivi.Proteggono il microcircuito DA1 da guasti dovuti all'aumento della tensione, che può apparire al suo ingresso se il limite di misurazione viene selezionato in modo errato.Le capacità dei condensatori C2 e C3 sono selezionate secondo le raccomandazioni per l'uso del microcircuito e può essere modificato a seconda dell'applicazione specifica del set-top box: voltmetro audio, voltmetro medio e così via. Il segnale proveniente dall'uscita del microcircuito DA1 sotto forma di tensione continua di polarità positiva è fornito all'ingresso “VΩmA” del multimetro per la successiva misurazione.

Il chip AD736 richiede una fonte di tensione bipolare per l'alimentazione. I requisiti minimi per la tensione di alimentazione sono +2,8 V e -3,2 V. Pertanto, per alimentare il set-top box dallo stabilizzatore ADC +3 V integrato del multimetro, viene utilizzato un convertitore di tensione negativa ad alta efficienza, assemblato su un DA2 chip, descritto in [3] . Il convertitore fornisce alimentazione al microcircuito con una tensione di -5,5 V.

La console è assemblata su un pannello realizzato su un lato con un foglio di fibra di vetro. Il disegno del circuito stampato e la disposizione degli elementi su di esso sono mostrati in Fig. 2. Una fotografia della console assemblata è mostrata in Fig. 3. Sulla scheda sono installati tre ponticelli in filo stagnato. Sono sigillati prima di installare gli elementi rimanenti. I chip DA1 e DA2 sono in un pacchetto DIP8. I condensatori C1, C4 sono terminali ceramici, analoghi importati di K10-17B. Condensatori all'ossido - condensatori terminali importati (versione mini). Resistori: potenza in uscita 0,125 o 0,25 W. Pin XP1 "NPNc" - adatto dal connettore o da un pezzo di filo stagnato di diametro adeguato. Il foro nella scheda viene praticato "sul posto" dopo aver installato i pin XP2, XP3. Pin XP2 "VΩmA" e XP3 "COM" - dalle sonde per un multimetro. Jack di ingresso XS1, XS2 "U_Rin" - morsettiera a vite 350-02-021-12 serie 350 di DINKLE, DEGSON. Interruttore SA1 - cursore delle serie MSS, MS, IS, ad esempio MSS-23D19 (MS-23D18).

Riso. 2. Disegno di un circuito stampato e posizione degli elementi su di esso

Riso. 3. Prefisso assemblato

Il set-top box non richiede installazione. Quando si lavora con esso, l'interruttore per il tipo di funzionamento del multimetro è impostato sulla posizione di misurazione della tensione continua con un limite di 200 mV. Per la precisione di cui sopra nella misurazione della resistenza dei resistori R1, R2 nel divisore, è possibile selezionare dalla serie nominale E12 (10%) o E24 (5%) come segue. Innanzitutto, campionando 900 e 90 kOhm da resistori con resistenze nominali rispettivamente di 910 e 91 kOhm. In secondo luogo, il resistore R1 può essere impostato con una resistenza di 1 MOhm, R2 - 100 kOhm, R3 - 11,1 kOhm, prelevando 11 kOhm dai resistori. Tuttavia, ci sono molte variazioni qui, prendendo in considerazione “tutto è un po’ di più” o “tutto è un po’ di meno”. Prima di collegare il set-top box al multimetro, è necessario controllare la corrente che consuma da un'altra fonte di alimentazione da 3 V dotata di protezione di corrente, in modo da non danneggiare il regolatore di tensione di alimentazione ADC a bassa potenza integrato in caso di malfunzionamento di qualsiasi elemento o cortocircuito accidentale dei percorsi percorsi da corrente della scheda.

L'impedenza di ingresso del set-top box può essere aumentata a 10 MOhm. Per fare ciò, è sufficiente aumentare di dieci volte tutte le resistenze dei resistori del divisore di ingresso R1-R3. La conservazione della gamma di frequenza, se necessario, si ottiene rendendo indipendente la frequenza del divisore. In questo caso, come è noto, è necessario collegare in parallelo a ciascun resistore del partitore un condensatore di adeguata capacità. Sulla scheda dal lato dei conduttori stampati sono previste le corrispondenti piazzole di contatto per questi condensatori. Questi condensatori sono montati in superficie, dimensioni 0805, 1206. La costante di tempo approssimativa di ciascuno di questi circuiti RC è di 100 μs e viene selezionata utilizzando un metodo ben noto per l'impostazione dei divisori di ingresso degli strumenti di misura.

La presenza di corrente inversa nei diodi di protezione VD1, VD2 (1N4148) può introdurre ulteriori errori nelle misurazioni. Per eliminarlo è necessario utilizzare diodi con corrente inversa non superiore a 1...2 nA con tensione inversa di 5 V, ad esempio FDLL300A o sceglierli tra quelli disponibili. È possibile misurare la corrente inversa con qualsiasi multimetro con un limite di 200 mV con una resistenza di ingresso di 1 MOhm. Il catodo del diodo è collegato al positivo della fonte di alimentazione e l'anodo è collegato in serie con le sonde del multimetro al meno. La lettura in millivolt sarà numericamente uguale alla corrente inversa in nanoampere. Se la resistenza di ingresso del dispositivo è 10 MΩ, le letture dovrebbero essere divise per dieci.

Per misurare i valori efficaci della corrente alternata, ad esempio la corrente a vuoto di trasformatori di rete, alimentatori basati su di essi, alimentatori a commutazione e altri dispositivi simili, è utile integrare l'attacco con uno shunt di misura con pinze . Per fare ciò è necessario collegarsi ai morsetti "U"_Rin"un resistore da 1 Ohm con due fili isolati, alle estremità opposte dei quali sono saldati clip, ad esempio, morsetti a coccodrillo. Se installi un resistore da 2 W, puoi misurare la corrente alternata a 200 mA e 2 A, che corrisponderà a le posizioni dell'interruttore SA1 "200 mV" e "2 V". La versione dell'autore di un set-top box con tale shunt collegato a un multimetro è mostrata in Fig. 4.

Riso. 4. Versione dell'autore di un set-top box con uno shunt collegato a un multimetro

Durante il test del set-top box dell'autore per l'accuratezza della misurazione delle tensioni di forme triangolari e rettangolari (meandro) con una frequenza di 10, 50, 500 e 5000 Hz, le letture del multimetro differivano dalle letture di un voltmetro standard di non più di 1% nell'intervallo 0,1...1 valore massimo a ciascun limite di misurazione.

Letteratura

1. Dolgiy A. Cosa mostra il voltmetro CA? - Radio, 2006, n. 6, pag. 23-27.
2. AD736 Convertitore da vero RMS a CC a basso costo e basso consumo. -URL: analogico. com/static/imported-files/data_sheets/AD736.pdf.
3. Glibin S. Ottenimento di doppie tensioni bipolari in un convertitore basato su microcircuiti della serie ICL7660. - Radio, 2015, n. 3, pag. 35.

Autore: S. Glibin

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