Вч вольтметр с линейной шкалой. Вольтметр на операционном усилителе Милливольтметр постоянного и переменного напряжения

Понадобился точный милливольтметр переменного тока, отвлекаться на поиски подходящей схемы и подбирать детали уж очень не хотелось, и тогда взял и купил готовый набор «Милливольтметр переменного тока». Когда вник в инструкцию выяснилось, что у меня на руках только половина того что нужно. Оставил эту затею и купил на базаре древний, но в почти отличном состоянии осциллограф ЛО-70 и прекрасно всё сделал. А так как за последующее время изрядно надоело перекладывать этот пакетик с конструктором с места на место, решил всё же его собрать. Также присутствует любопытство по поводу того насколько хорош он будет.

В набор входит микросхема К544УД1Б которая представляет собой операционный дифференциальный усилитель с высоким входным сопротивлением и низким уровнем входных токов, с внутренней частотной коррекцией. Плюс печатная плата с двумя конденсаторами, с двумя парами резисторов и диодов. Также имеется инструкция по сборке. Всё скромно, но обид нет, стоит набор меньше чем одна микросхема из него в розничной продаже.

Милливольтметр, собранный по данной схеме позволяет измерять напряжение с пределами:

• 1 - до 100 мВ
• 2 - до 1 В
• 3 - до 5 В

В диапазоне 20 Гц - 100 кГц, входное сопротивление около 1 МОм, напряжение питания
от + 6 до 15 В.

Печатная плата милливольтметра переменного тока изображена со стороны печатных дорожек, для «отрисовки» в Sprint-Layout («зеркалить» не нужно), если понадобиться.

Сборка началась с изменений в компонентном составе: под микросхему поставил панельку (сохранней будет), керамический конденсатор поменял на плёночный, номинал естественно прежний. Один из диодов Д9Б при монтаже пришёл в негодность - запаял все Д9И, благо в инструкции последняя буква диода вообще не прописана. Номиналы всех устанавливаемых на плату компонентов были измерены, они соответствуют указанным в схеме (у электролита ).

В набор были включены три резистора номиналом R2 - 910 Ом, R3 - 9,1 кОм и R4 - 47 кОм однако при этом в руководстве по сборке есть оговорка что их номиналы необходимо подбирать в процессе настройки, так что сразу поставил подстроечные резисторы на 3,3 кОм, 22 кОм и 100 кОм. Их было нужно смонтировать на любой подходящий переключатель, взял имевшийся в наличии марки ПД17-1. Показался весьма удобным, миниатюрен, есть за что крепить на плате, имеет три фиксированных положения переключения.

В итоге все узлы из электронных компонентов поместил на монтажную плату , соединил их между собой и подсоединил к маломощному источнику переменного тока - трансформатору ТП-8-3, который подаст на схему напряжение 8,5 вольт.

А теперь заключительная операция - калибровка. В качестве генератора звуковой частоты использован виртуальный. Звуковая карта компьютера (даже самая посредственная) вполне прилично справляется с работой на частотах до 5 кГц. На вход милливольтметра подан от генератора звуковой частоты сигнал частотой 1000 Гц, действующее значение которого соответствует предельному напряжению выбранного поддиапазона.

Звук берётся с разъёма «наушники» (зелёного цвета). Если после подсоединения к схеме и включения виртуального звукового генератора звук «не пойдёт» и даже подключив наушники его, не будет слышно, то в меню «пуск» наведите курсор на «настройки» и выберите «панель управления», где выберите «диспетчер звуковых эффектов» и в нём нажмите на «Выход S/PDIF», где будет указано несколько вариантов. Наш тот, где есть слова «аналоговый выход». И звук «пойдёт».

Был выбран поддиапазон «до 100 мВ» и при помощи подстроечного резистора достигнуто отклонение стрелки на конечное деление шкалы микроамперметра (внимание на символ частоты, на шкале, обращать не нужно). То же самое было успешно проделано с другими поддиапазонами. Инструкция производителя в архиве. Несмотря на свою простоту, радиоконструктор оказался вполне работоспособным, и что особенно понравилось - адекватным в настройке. Одним словом набор хорош. Поместить всё в подходящий корпус (если нужно), установить разъёмы и прочее будет делом техники.

Обсудить статью МИЛЛИВОЛЬТМЕТР ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

На рисунке показана схема простого милливольтметра переменного тока, милливольтметр имеет четыре диапазона 1 мВ, 10 мВ, 100 мВ и 1 В. Входной сигнал может иметь частоту от нескольких герц до 50 кГц. Нелинейность схемы выпрямителя устраняется путем применения обратной связи в ОУ. Схема рассчитана на измерение полного выпрямленного среднего значения входного сигнала.

• Похожие статьи

Войти с помощью:

Случайные статьи

• 22.09.2014

  Принципиальная схема ус-ва показана на рис.1, ус-во предназначено для управления коллекторным электродвигателем — дрель, вентилятор и так далее. На однопереходном транзисторе VT1 собран генератор коротких положительным импульсов для управления вспомогательным тринистором VS1. Питается генератор трапецеидальным напряжением, получаемым благодаря ограничению стабилитроном VD1 положительной полуволн синусоидального напряжения(100Гц). С появлением каждой полуволны такого …

• 02.10.2014

  Этот источник питания предназначен для питания различных уст-в от напряжения 25-30В при токе 70мА от бортовой сети автомобиля. Мультивибратор на транзисторах с мощным выходом вырабатывает импульсы с частотой около 10кГц. Далее импульсы проходя через С3 С4 далее выпрямляются, при этом происходит обрезка импульсов с помощью VD1 VD2 для стабилизации выходного …

• При налаживании и ремонте аудиотехники необходим., прибор, измеряющий низкочастотные переменные напряжения в широком диапазоне (от долей милливольт до сотен вольт), при этом, обладающий высоким входным сопротивлением и хорошей линейностью, хотя бы, в пределах частотного спектра 10-30000 Гц.

  Популярные цифровые мультиметры этим требованиям не соответствуют. Поэтому, радиолюбителю ничего не остается, как сделать низкочастотный милливольтметр самостоятельно.

  

  Милливольтметр со стрелочной индикацией, схема которого показана на рисунке, может измерять переменные напряжения в 12-ти пределах: 1mV, 3mV, 10mV; 30mV, 100mV, 300mV, 1V, 3V, 10V, 30V, 100V, 300V. Входное сопротивление прибора при измерении в милливольтах 3 мегаома, при измерении вольтах - 10 мегаом. В частотном диапазоне 10-30000 Гц неравномерность показаний не более 1 dB. Погрешность измерения на частоте 1 кГц - 3% (полностью зависит от точности резисторов делителя).
  Измеряемое напряжение подают на разъем Х1. Это коаксиальный разъем, такой как используется в качестве антенного в современных телевизорах. На входе стоит частотно-компенсированный делитель на 1000 -R1. R2, С1, С2. Переключатель S1 служит для выбора прямого (показания в mV) или деленного (показания в V) сигнала, который далее поступает на истоковый повторитель на полевом транзисторе VT1. Этот каскад нужен, в основном, для получения большого входного сопротивления прибора.
  Переключатель S2 служит для выбора пределов измерения, с его помощью переключаются коэффициенты деления делителя напряжения на резисторах R4-R8, в сумме, образующих нагрузку каскада на VT1. У переключателя шесть положений, обозначенных числами «1», «3», «10», «30», «100», «300». При выборе предела измерения переключателем S2 устанавливают величину предела, а переключателем S1 - единицу измерения. Например, если нужен предел измерения 100mV, S1 устанавливают в положение «mV», a S2 - «100».
  Далее, переменное напряжение поступает на трехкаскадный усилитель на транзисторах VT2-VT4, на выходе которого есть измеритель (PI, VD1, VD2, VD3, VD4), включенный в цепи обратной связи усилителя.
  Усилитель выполнен по схеме с гальванической связью между каскадами. Коэффициент усиления усилителя устанавливается с помощью подстроечного резистора R12, изменяющего глубину ООС.
  Измеритель представляет собой диодный мост (VD1-VD4) в диагональ которого включен микроампермер Р1 на 100мА. Микроамперметр имеет две линейные шкалы -«0-100» и «0-300».
  Питаются усилители милливольтметра напряжением 15V от интегрального стабилизатора А1, на который поступает напряжение с выхода источника, состоящего из маломощного силового трансформатора Т1 и выпрямителя на диодах VD5-VD8.
  Светодиод HL1 служит индикатором включенного состояния.

  Прибор собран в корпусе неисправного лампового милливольтметра переменного тока. От старого прибора остались только индикаторный миллиамперметр, корпус, шасси, и некоторые переключатели (сетевой трансформатор и большинство других деталей были сняты ранее на сборку самодельного лампово-полупроводникового осциллографа). Поскольку, щупов со специфическим разъемом от лампового милливольтметра небыло, имеющийся на передней панели разъем пришлось заменить стандартным антенным гнездом, таким как у телевизора.
  Корпус может быть другим, но обязательно экранированным.
  Детали входного делителя, истокового повторителя, делителя на резисторах R4-R9 смотрированы объмным монтажом на контактах Х1, S1, S2 и контактных лепестках, которые есть в корпусе на передней панели. Монтаж усилителя на транзисторах VT2-VT4 сделан на одной из контактных планок, которых в корпусе есть четыре штуки. Детали выпрямителя VD1-VD4 смонтированы на контактах измерительного прибора Р1.
  Трансформатор питания Т1, - китайский маломощный трансформатор с вторичной обмоткой 9+9V. Обмотка используется целиком. Отвод не используется, переменное напряжение на выпрямитель VD5-VD8 подается с крайних выводов вторичной обмотки (получается 18V). Можно использовать другой трансформатор с выходом 16-18V. Детали источника питания помещены под шасси, чтобы наводки от трансформатора не проникали в схему прибора.

  Детали могут быть самыми разнообразными. Корпус просторный, и там поместится практически все что угодно. Конденсаторы С10 и С11 должны быть рассчитаны на напряжение не ниже 25V, а все остальные конденсаторы, - не ниже 16V. Конденсатор С1 должен допускать работу на напряжении до 300V. Это старый керамический конденсатор КПК-МТ. Под его крепежную гайку нужно установить контактный лепесток-петельку (или сделать петельку из луженой проволоки) и использовать его как вывод одной из обкладок.
  Резисторы R4-R9 должны быть достаточно высокой точности (либо их нужно подобрать измеряя сопротивление точным омметром). Реальные сопротивления должны быть такими: R4 = 5,1 k, R5 = 1,75 к, R6 = 510 От, R7 = 175 От. R8 = 51 От, R9 = 17,5 От. Погрешность прибора во многом зависит от точности выбора этих сопротивлений.
  Погрешность прибора во многом зависит от точности выбора этих сопротивлений.

  Налаживание.
  Для налаживания нужен низкочастотный генератор и какой-то образцовый милливольтметр переменного тока, или осциллограф, с помощью которого можно будет откалибровать прибор. Налаживая прибор, примите во внимание, что наводки переменного тока, имеющиеся в вашем теле, могут оказать существенное влияние на показания прибора. Поэтому, снимая показания, не прикасайтесь руками или металлическими инструментами к деталям схемы прибора.
  После проверки монтажа подайте на вход прибора синусоидальное напряжение 1 mV частотой 1 кГц (от генератора НЧ). Установить S1 в «mV», a S2 в «1» и подстройкой резистора R12 добейтесь установки стрелки индикатора на последнюю отметку шкалы (и не упиралась в ограничитель зашкаливания).
  Затем, переключите S1 в «V» и подайте на вход прибора от генератора синусоидальное напряжение 1V частотой 100 Гц. Подберите сопротивление R2 (временно можно его заменить подстрочным) таким, что бы стрелка прибора была на последней отметке шкалы. Затем, повысьте частоту до 10 кГц (сохранив уровень 1V) и подстройте С1 так, чтобы показания были такими же. как на 100 Гц. Проверьте еще раз.
  На этом налаживание можно считать законченным.

  Попцов Г.

  Литература:

  1. Nizkofrekvencni milivoltmetr. Konstrukcni elektronika a radio, №6, 2006 г.

  Самодельные измерительные приборы

  Основные параметры:

  Диапазон измеряемых напряжений, мВ 3...5*І0^3;

  Диапазон рабочих частот, Гц 30.. .30* 10^3;

  Неравномерность АЧХ, дБ ±1;

  Входное сопротивление, мОм:

  на"пределах 10, 20, 50 мВ 0,1;

  на пределах 100"мВ.. .5 В 1,0;

  Погрешность измерений, % 10.

  Схема прибора

  Прибор состоит из входного эмиттерного повторителя (транзисторы V1, V2), усилительного каскада - (транзистор V3) и вольтметра переменного тока (транзисторы V4, V5, диоды V6-V9 и микроамперметр Р1).
  

  Измеряемое переменное напряжение с разъема X1 подается на входной эмиттерный повторитель через делитель напряжения (резисторы R1, R2* и R22), с помощью которого это напряжение может быть уменьшено в 10 или 100 раз. Уменьшение в 10 раз происходит при установке переключателя S1 в положение X 10 мВ (делитель образуется резистором R1 и включенными параллельно резистором R22 и входным сопротивлением эмиттерного повторителя). Резистор R22 служит для точной установки входного сопротивления прибора (100 кОм). При установке переключателя S1 в положение X 0,1 В на вход эмиттерного повторителя поступает 1/100 часть измеряемого напряжения.

  Нижнее плечо делителя в этом случае состоит из входного сопротивления повторителя и резисторов R22 и R2*.

  На выходе эмиттерного повторителя включен еще один делитель напряжения (переключатель S2 и резисторы R6-R8), позволяющий ослабить сигнал, поступающий далее на усилитель.

  Следующий каскад милливольтметра - усилитель напряжения ЗЧ на транзисторе V3 (коэффициент усиления примерно 30) - обеспечивает возможность измерения малых напряжений/ С выхода этого каскада усиленное напряжение 34 поступает на вход измерителя напряжения переменного тока с линейной шкалой, представляющей собой двухкаскадный усилитель (V4, V5), охваченный отрицательной обратной связью через выпрямительный мост (V7-V10). В диагональ этого моста включен микроамперметр P1.

  Нелинейность шкалы описываемого вольтметра в интервале отметок 30... 100 не превышает 3 %, а в рабочем участке (50... 100) -2 %. При калибровке чувствительность милливольтметра регулируют резистором R13.

  В приборе можно использовать любые низкочастотные маломощные транзисторы со статическим коэффициентом передачи тока h21э = 30...60 (при токе эмиттера 1 мА). Транзисторы с большим коэффициентом h21э следует установить на место V1 и V4. Диоды V7-V10 - любые германиевые из серий Д2 или Д9.

  Стабилитрон КС168А можно заменить двумя стабилитронами КС133А, включив их последовательно. В приборе применены конденсаторы МБМ (С1), К50-6 (все остальные), постоянные резисторы МЛТ-0,125, подстроечный резистор СПО-0,5.

  Переключатели S1 и S2 (движковые, от транзисторного радиоприемника «Сокол») доработаны так, чтобы каждый из них стал двухполюсным на три положения: в каждом ряду удалены краиние неподвижные контакты (по два подвижных контакта), а оставшиеся подвижные контакты переставлены в соответствии со схемой коммутации.

  Налаживание прибора сводится к подбору режимов, указанных на схеме резисторами, отмеченными звездочкой, и градуировке шкалы по образцовому Прибору.

  Эти приборы используются главным образом для измерения малых напряжений. Их наибольший предел измерения 1÷10 мВ, внутреннее сопротивление порядка 1÷10 мОм.

  Входное напряжение поступает на трехзвенный Г-образный ЧС-фильтр, назначение которого уменьшить наводки промышленной частоты - 50 Гц во входном сигнале.

  Затем напряжение модулируется, усиливается усилителем Y 1 , состоящим из Y" (1 и 2-ой каскада) и Y" (3 - 5-ой каскады), затем демодулируется, подается на согласующий усилитель Y 2 , который выполнен по схеме катодного повторителя и служит для согласования сопротивления μА с сопротивлением Y 2 . Напряжение измеряется μА (100 μА), шкала которого градируется в единицах напряжения.

  В качестве модулятора использован вибропреобразователь. ДМ - диодный кольцевой демодулятор.

  Цепь обратной связи служит для стабилизации коэффициента усиления и его изменения при переключении пределов измерения.

  В переключатель пределов измерения, кроме звена ОС входит делитель напряжения ДН, расположенный между вторым и третьим каскадом Y 1 .

  ГНЧ - генератор несущей частоты обеспечивает подачу напряжения на М и ДМ.

  По такой схеме построен вольтметр постоянного тока типа В2-11 с пределами измерения
  В, внутреннее сопротивление 10÷300 мОм и погрешность 6÷1 %.

  Универсальные вольтметры

  Универсальные вольтметры строятся по схеме, которая называется схемой "выпрямитель-усилитель". Важной частью схемы яв-ляется выпрямитель "В". Как правило, в универсальных вольтметрах используются В амплитудного значения, построенные по схеме однополупериодного выпрямления (так как в случае двухполупериодного выпрямления невозможно создать заземленную шину) с открытым или закрытым входом, но, как правило, используется схема с закрытым входом, что объясняется независимостью напряжения на ее выходе от постоянной составляющей на входе.

  Универсальные вольтметры имеют широкий частотный диапазон, но сравнительно низкую чувствительность и точность.

  Получили распространение универсальные вольтметры В7-17, В7-26, ВК7-9 и другие. Их основная погрешность достигает ±4%. Частотный диапазон до 10 3 мГц. Пределы измерения от 100÷300 мВ до 10 3 В.

  Вольтметры переменного тока

  ППИ – переключатель пределов измерения.

  Электронные вольтметры переменного тока предназначаются в основном для измерения малых напряжений. Это объясняется их структурой "усилитель-выпрямитель", то есть предварительным усилением напряжения. Эти приборы обладают высоким входным сопротивлением за счет введения схем с глубокими местными обратными связями, в том числе катодных и эмиттерных повторителей: в качестве ВП используются выпрямители среднего, амплитудного и действующего значения. Шкала, как правило, градуируется в единицах действующего значения с учетом соотношений
  и
  для синусоидальных напряжений. Если шкала градуируется вU ср или U т , то на ней имеются соответствующие обозначения.

  В общем приборы по схеме "усилитель-выпрямитель" имеют большую чувствительность и точность, но частотный диапазон их сужен, он ограничивается усилителем У.

  Если используется В среднего или амплитудного значения, то приборы критичны к форме кривой входного напряжения при градуировке шкалы в ед. U д .

  При использовании В среднего значения, он, как правило, выполняется по двухполупериодной схеме выпрямления. При использовании амплитудного детектора - по схеме с открытым или закрытым входами.

  Особенностью электронных вольтметров действующего значения является квадратичность шкалы за счет наличия квадратирующего устройства в В. Существуют специальные методы устранения этого недостатка.

  Получили распространение милливольтметры переменного тока типа В3-14, В3-88, В3-2 и т.п.

  Среди электронных вольтметров наибольшую точность имеет диодный компенсационный вольтметр (ДКВ). Его погрешность не превышает сотых долей процента. Принцип действия поясняет следующей схемой.

  

  НИ - нуль-индикатор

  При подаче
  и компенсационного напряжения смещенияпоследнее можно отрегулировать так, что НИ покажет 0. Тогда можно считать, что
  .

  Импульсные вольтметры

  Импульсные V предназначены для измерения амплитуд периодических импульсов сигналов с большой скважностью и амплитуд одиночных импульсов.

  Трудность измерения состоит в многообразии форм импульсов и широком диапазоне изменения временных характеристик.

  Все это не всегда известно оператору.

  Измерение одиноч-ных импульсов создает дополнительные трудности, так как не удается накопить информацию об измеряемой величине многократным воздействием сигнала.

  Импульсные V строятся по приведенной схеме. Здесь ПАИ - преобразователь амплитуды и импульса в напряжение. Это самый важный блок. Он в ряде случаев обеспечивает не только указанное преобразование и запоминание преобразованного значения в течение времени отсчета.

  Наиболее часто в ПАИ используются диодно-конденсаторные пиковые детекторы. Особенность этих детекторов в том, что длительность импульсов τ U может быть мала, а скважность - велика. В результате за τ U "С" полностью не зарядится, а за "Т" - значительно разрядится.