Простой вольтметр радиолюбителя

April 30, 2012 by admin Комментировать »

Начинающий радиолюбитель уже в начале своей практической деятельности начинает ощущать потребность в количественном определении величины постоянного напряжения. Не всякую батарейку проверишь лампочкой или светодиодом, зачастую требуется более точный инструмент. В случае необходимости определения электрического режима в собранном устройстве во время его наладки или поиска неисправности, как правило, нужен вольтметр. С его помощью можно определить величину напряжения в конкретной точке отлаживаемого устройства. В этих случаях никакой пробник не поможет.

Однако приобретение современного измерительного прибора начинающим радиолюбителем зачастую затруднено из-за ограниченных материальных возможностей.

Во все времена радиолюбители находили выход из разных, даже казалось бы совсем безвыходных ситуаций. Когда не было измерительных приборов и необходимого оборудования, они изготавливали своими руками все что требуется.

Поэтому когда нельзя купить, но очень хочется довести задуманную идею до работающего устройства, то можно изготовить вольтметр своими руками и начать пополнять приборами свою лабораторию.

Простой вольтметр можно изготовить, применив микросхему КР1156ЕУ5. В ее составе имеются узлы, требуемые для выполнения функции измерения неизвестного постоянного напряжения. Основное — это компаратор с ИОН — он позволит сравнить напряжение на входе микросхемы с напряжением ИОН. В момент сравнения управляющий сигнал передается на выходные транзисторы, с помощью которых и осуществляется сигнализация.

Электрическая схема простого вольтметра (индикатора напряжения) показана на рис. 3.10. Здесь кроме микросхемы имеется делитель входного (измеряемого) напряжения. Это непременный атрибут любого вольтметра. Он рассчитан на два диапазона измерений: 10 и 20 В. Начинающего радиолюбителя такие пределы измерения вполне устроят. Кроме того, имеется светодиодный индикатор HL1, управляемый транзистором VT1, работающим в ключевом режиме.

Теперь можно рассмотреть взаимодействие элементов схемы вольтметра при измерении постоянного напряжения. Измеряемое напряжение (например, величиной 9 В) поступает

Рис. 3.10. Схема электрическая простого вольтметра (индикатора напряжения)

на делитель входного напряжения с переменным коэффициентом деления на клемму «10 В». Некоторая часть этого напряжения прикладывается ко входу IN компаратора микросхемы КР1156ЕУ5. При отсутствии входного (измеряемого) напряжения или потенциале на входе IN меньше порога срабатывания (примерно 1,25 В) компаратор разрешает прохождение импульсов с. внутреннего генератора микросхемы на выходные транзисторы. Поэтому светодиодный индикатор мигает. Вращением оси переменного резистора R4 добиваются того, что индикатор перестает мигать, т. е. делитель имеет такой коэффициент деления, при котором на входе IN устанавливается напряжение, примерно равное порогу срабатывания.

Для того чтобы знать, при каком измеряемом напряжении светодиод перестанет мигать, требуется откалибровать наш самодельный вольтметр. Сделать это можно только в том случае, если на резисторе R4 установлена ручка типа «клювик» и шкала с делениями.

Необходимо обратить внимание на свойства резистора R4. Допускается применение любого типа переменного резистора, но он должен обладать линейной зависимостью сопротивления от положения подвижного контакта (функциональная характеристика типа А). В этом случае расположение рисок на шкале будет равномерным, а считывание показаний более точным.

Перед началом процесса нанесения рисок на шкалу необходимо произвести начальную установку коэффициента деления входного делителя. Для этого требуется подать на вход «10 В» напряжение ровно 10 В и при крайнем положении движка резистора R4 (максимальном значении) подстроить нижнее плечо делителя (с помощью R7), добиваясь погасания индикатора. Аналогично следует поступить на пределе «20 В» (но уже резистором R6).

Далее процесс заключается в том, чтобы, подавая на вход «10 В» напряжения известной величины (например 1, 2, 3 В и т. д.), наносить риски и цифры на шкале. Аналогично производится калибровка на входе «20 В». Напряжения для калибровки можно подавать от лабораторного источника питания со встроенным вольтметром или использовать дополнительный вольтметр, взятый напрокат.

На этом подготовка прибора к работе заканчивается.

Перечень элементов для схемы простого вольтметра приведен в табл. 3.4. После приобретения и проверки их монтируют на печатную плату, эскиз которой показан на рис. 3.11. Расположение элементов на плате показано на рис. 3.12. Здесь видно, что переменный резистор R4 и входные клеммы также устанавливаются на плату. Размещение здесь же и батареи питания позволяет получить функционально законченную конструктивную единицу, для которой подойдет любой подходящий по размерам пластмассовый корпус.

Таблица 3.4. Перечень элементов для простого вольтметра

Поз. обоэн.

Тип

Допустимая замена

Конденсатор

С1

[ К50-35 100 мкФ 16 В

10—47 мкФ

Микросхема

DA1

КР1156ЕУ5

i

Резисторы С2-33 0,25 Вт 10 %

С1-4, имп., 5 %

R1

20 кОм

I

‘ R2

2 кОм

R3

110 кОм

R5

15 кОм

R8

750 кОм

Г ‘

R9

51 кОм

– –

Поз. обозн.

Тип

Допустимая замена

Резисторы СГ13-386 0,125 Вт

R6

470 кОм

R7

100 кОм

Резистор СПЗ-4вМ А 0,125 Вт

С выключателем

R4

100 кОм

А — линейная зависимость

Транзистор

VT1

КТ3102БМ-ЕМ

КТ315Р !

Индикатор

HL1

АЛ307К

АЛ336А

Батарея

GB1

23А (12 В)

3—9 В

Выключатель

SA1

Имп. от телефона

ПД9-2

Правильно и аккуратно смонтированная плата должна заработать сразу, т. е. после поворота оси переменного резистора и срабатывания выключателя индикатор должен мигать. После регулировки плату вольтметра помещают в корпус из пластмассы, на котором укрепляется шкала. Внутри него можно разместить и батарею питания другого типа. Однако для этого потребуется дополнительная доработка корпуса или специальный корпус с отсеком для батареи.

Рис. 3.11. Эскиз печатной платы простого вольтметра

Рис. 3.12. Расположение элементов на плате вольтметра

Для удобства работы с прибором переменный резистор рекомендуется применить с выключателем. Тогда при установке на ноль будет производиться выключение питания, и прибор проработает дольше. Однако выключатель может быть отдельным, но это потребует его закрепления на корпусе. В качестве R4 можно применить резистор для навесного монтажа.

В связи с тем что напряжение питания для вольтметра может быть любым в широком диапазоне, то и подбор подходящего корпуса с батарейным отсеком не составит особого труда. Ведь вольтметр можно запитать от двух пальчиковых элементов, от трех, а также и от батареи «Крона». Подойдет и батарея для брелков от противоугонных систем на 12 В.

Однако, для каждого типа батареи нужно будет предусмотреть свое контактное устройство.

Минимальные размеры прибора могут быть 100 х 50 мм, а высота зависит от R4. И при высоте корпуса 15…25 мм вольтметр легко можно уместить в кармане.

Собранный своими руками вольтметр поможет при регулировке и настройке различных устройств. Однако поиск неисправности всегда сопровождается визуальным контролем. Поэтому очень пригодится звуковой сигнал. Его можно получить с помощью еще одной микросхемы КР1156ЕУ5.

Собрав более сложную схему, приведенную на рис. 3.13, получим простой вольтметр со звуковой и световой индикацией. Эта схема содержит немного больше элементов, перечень которых приведен в табл. 3.5.

Рис. 3.13. Схема электрическая вольтметра (индикатора напряжения) со световой и звуковой сигнализацией

Далее рассмотрим более подробно, как же вырабатывается дополнительный сигнал, и почему это приводит к более удобной работе с прибором.

Таблица 3.5. Перечень элементов для схемы вольтметра со

световой и звуковой индикацией

Г

Поз. обозн.

Тип

Допустимая замена

BF1

Пьезозвонок ЗП18

ЗП25, ЗП-З

Конденсаторы

С1

К10-17 0,022 мкФ

0,01 мкФ

С2

К50-35 10 мкФ 63 В

22 мкФ

Микросхемы

DA1.DA2

КР1156ЕУ5

Резисторы С2-33 0,25 Вт 10 %

С1-4, имп., 5 %

R1

2 кОм

R2

1 кОм

R3

20 кОм

R4

2 кОм

R5

110 кОм

‘ R7

15 кОм

R10

750 кОм

. R11

51 кОм

Резисторы СГ13-386 0,125 Вт

j R8

470 кОм

[R9

100 кОм

Поз. обозн.

Тип

Допустимая замена

Резистор СПЗ-4вМ А 0,125 Вт

С выключателем

R6

100 кОм

А —линейная зависимость

Батарея ,

GB1

23А (12 В)

3—9 В

Индикатор

HL1

АЛ307

С любой буквой

Выключатель

SA1

Имп. от телефона

ПД9-2

Как нам известно (см. гл. 1), импульсная часть микросхемы имеет два режима работы. При напряжении на входе IN (вывод 5) менее 1,2 В на выходные транзисторы поступает управляющий сигнал, который вырабатывает внутренний генератор. Поэтому, периодически открываясь, выходные транзисторы микросхемы и транзистор VT1 включают и выключают светодиод HL1 (рис. 3.13). Когда входное напряжение превысит порог в 1,25 В, выходные транзисторы закроются и индикатор будет светиться непрерывно. Однако в микросхеме есть два выходных транзистора и можно на каждый возложить свою функцию.

Из схемы (рис. 3.13) видно, что светодиодным индикатором управляет один из транзисторов микросхемы (VT1 на рис. 1.2 гл. 1). А вот другой транзистор (предвыходной — VT2) коммутирует цепь питания микросхемы DA1. Она включена по схеме генератора импульсов звуковой частоты. Поэтому, когда транзистор открыт, питание на генератор не подается (он зашун- тирован открытым транзистором) и звука нет. А когда закрыт — звук есть.

Следовательно, как только напряжение на входе компаратора (вывод 5) превысит значение порога переключения, то на выходные транзисторы перестанут поступать управляющие импульсы, и они закроются. При этом светодиод будет включен постоянно, генератор станет вырабатывать непрерывный звуковой сигнал. Таким образом, на слух можно зафиксировать момент сравнения напряжения на входе вольтметра.

После включения вольтметра (выключателем SA1) при напряжении на входе компаратора меньше 1,2 В транзисторы микросхемы DA2 будут периодически замыкать цепь питания генератора на микросхеме DA1 и звук будет прерывистым.

Следовательно, в схеме на рис. 3.13 звуковой сигнал фиксирует оба состояния прибора: и когда входное напряжение меньше порога срабатывания (прерывистый звук), и когда оно превышает этот порог (непрерывный сигнал). Поэтому, точно определив момент изменения звукового сигнала, можно зафиксировать величину измеряемого напряжения.

Основной элемент конструкции вольтметра составляет печатная плата, которую изготавливают по эскизу на рис. 3.14.

Рис. 3.14. Эскиз печатной платы вольтметра со звуковой сигнализацией

Правильно собранное устройство из проверенных элементов в соответствии с рис. 3.15 должно сразу заработать. Далее потребуется калибровка вольтметра (т. е. регулировка входного делителя), и при желании можно подстроить частоту работы звукового генератора. При указанных параметрах времязадающих цепей частота переключения транзисторов составляет около 5,1 Гц, а частота звука около 2 кГц при емкости С1, равной 22 нФ. Уменьшение ее до 10 нФ приводит к увеличению частоты звука до 5 кГц.

Рис. 3.15. Расположение элементов на плате вольтметра со звуковой сигнализацией

Пьезоизлучатель подсоединяется к плате согласно электрической схеме, а закрепить его можно как на плате, так и на корпусе вольтметра. Необходимо только иметь в корпусе отверстия для выхода звука.

Источник: 33 схемы на микросхеме КР1156ЕУ5, © «АЛЬТЕКС», 2005 © И. Л. Кольцов, 2005

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты