Menu English Ukrainian Rosyjski Strona główna

Bezpłatna biblioteka techniczna dla hobbystów i profesjonalistów Bezpłatna biblioteka techniczna


ENCYKLOPEDIA RADIOELEKTRONIKI I INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ
Darmowa biblioteka / Schematy urządzeń radioelektronicznych i elektrycznych

Miernik napięcia i prądu. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Bezpłatna biblioteka techniczna

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Technologia pomiarowa

Komentarze do artykułu Komentarze do artykułu

Jednym z głównych przyrządów w laboratorium radioamatorskim jest zasilacz regulowany. Aby zwiększyć efektywność i wygodę pracy, warto uzupełnić ją o wbudowany miernik napięcia wyjściowego i prądu obciążenia. Opisy takich mierników są dość powszechne w Internecie iw krótkofalarskich magazynach. Ale zdarza się, że znaleziony opis nie nadaje się do stworzenia miernika nadającego się do wbudowania w konkretne źródło zasilania. W końcu trzeba wziąć pod uwagę wiele czynników, na przykład dostępne miejsce na jego instalację, dostępność niezbędnych części. W artykule przedstawiono wariant miernika, który może być przydatny zarówno dla osób budujących od podstaw zasilacz laboratoryjny, jak i dla tych, którzy zamierzają wbudować go w gotowy zasilacz.

Urządzenie mierzy napięcie stałe od 0 do 51,1 V z rozdzielczością 0,1 V oraz prąd stały od 0 do 5,11 A z rozdzielczością 0,01 A. Jego pierwowzorem był miernik opisany w [1], który jest dość prosty w konstrukcji i posiada dobre parametry. Na uwagę zasługuje zaimplementowana w nim główna idea wykorzystania niedrogiego mikrokontrolera. Jednak konieczność zastosowania wzmacniacza operacyjnego zdolnego do pracy z zasilaniem jednobiegunowym przy napięciu wyjściowym bliskim zeru, a także obecność dodatkowego źródła zasilania nakładają pewne ograniczenia na jego zastosowanie. Ponadto wskaźniki na płytce prototypowej są niewygodnie rozmieszczone, lepiej jest zainstalować je w rzędzie poziomo i zmniejszyć wymiary panelu przedniego miernika, zbliżając je do wymiarów zastosowanych wskaźników.

Schemat ideowy miernika przedstawiono na rys. 1. Ponieważ nie udało się znaleźć zastosowanych w [1] mikroukładów 74HC595N (rejestry przesuwne z rejestrem pamięci), zastosowano układy 74HC164N, w których nie ma rejestru pamięci. Zastosowano również wskaźniki, które przy niskim prądzie mają znacznie większą jasność, co pozwoliło na zmniejszenie prądu pobieranego przez miernik do 20 mA i rezygnację z dodatkowego regulatora napięcia +5 V.

Miernik napięcia i prądu
Ryż. 1. Schemat ideowy miernika (kliknij aby powiększyć)

Niestety zastosowanie 74HC164N ma wadę - pasożytniczą poświatę elementów wskaźnikowych w momencie aktualizacji ich stanu. Ale ponieważ średnia jasność takiej poświaty jest znikoma i dodatkowo osłabiana przez filtry światła, które zwykle zasłaniają wskaźniki, nie można tego uznać za poważną wadę. Dodatkowo zwolnione jest jedno z wyjść mikrokontrolera, które można wykorzystać np. do podłączenia czujnika temperatury. W takim przypadku konieczne jest jednak dokonanie zmian w programie mikrokontrolera.

Mierzone napięcie podawane jest na wejście GP0 mikrokontrolera DD1 poprzez dzielnik rezystorów R7 i R9. Kondensator C6 poprawia stabilność wskazań woltomierza [1]. Sygnał z czujnika prądu (rezystor R1) jest podawany na wejście GP1 mikrokontrolera przez wzmacniacz odwracający na wzmacniaczu operacyjnym DA1. W przeciwieństwie do [1], tutaj zastosowano zasilanie bipolarne +/-8 V, ponieważ nie wszystkie wzmacniacze operacyjne mają właściwość „szyna do szyny” i działają poprawnie przy zasilaniu unipolarnym i prawie zerowym napięciu wyjściowym. Zasilacz bipolarny ułatwia rozwiązanie tego problemu, pozwala na zastosowanie bardzo wielu typów wzmacniaczy operacyjnych.

Ponieważ napięcie na wyjściu wzmacniacza operacyjnego może mieścić się w zakresie od -8 do +8 V, obwód ograniczający R10VD9 służy do ochrony wejścia mikrokontrolera przed przeciążeniem. Rezystor trymera R8 reguluje wzmocnienie, a rezystor trymera R11 ustawia zerowe napięcie na wyjściu wzmacniacza operacyjnego. Diody VD1 i VD2 chronią wejście wzmacniacza operacyjnego przed przeciążeniem w przypadku przerwy w czujniku prądu.

Ze względu na stosunkowo niską rezystancję czujnika prądu, odchylenie wyniku pomiaru napięcia przy zmianie prądu obciążenia od zera do maksimum (5,11 A) nie przekracza 0,06 V. Jeżeli miernik jest zabudowany w źródle napięcia o ujemnej polaryzacji, czujnik prądu można podłączyć przed dzielnikiem napięcia wyjściowego jego stabilizatora. W takim przypadku spadek napięcia na czujniku prądu zostanie skompensowany przez obwód sprzężenia zwrotnego stabilizatora. Ponieważ prąd dzielnika jest zwykle mały, nie będzie miał prawie żadnego wpływu na odczyty amperomierza, ponadto efekt ten można skompensować rezystorem trymera R11.

Miernik jest zasilany napięciem wyjściowym prostownika zasilającego przez przetwornicę na tranzystorach VT1 i VT2. Jest to nieco bardziej skomplikowane niż w [1], ponieważ wymaga wykonania transformatora impulsowego, ale nie ma problemów z uzyskaniem wszystkich wymaganych napięć znamionowych. Przetwornica napięcia jest najprostszym oscylatorem przeciwsobnym, którego obwód jest zapożyczony z [2]. Częstotliwość konwersji wynosi około 80 kHz.

Dzięki izolacji galwanicznej między wejściem a wyjściem przetwornicy, miernik można zabudować jako stabilizator napięcia o dowolnej polaryzacji. Z tranzystorami wskazanymi na schemacie działa przy napięciu wejściowym od 30 do 44 V, podczas gdy napięcia wyjściowe wahają się od około 8 do 12 V. Ze względu na fakt, że rezystancje rezystorów R5 i R6 są dobrane dość duże , konwerter nie boi się zwarć wyjściowych. W takich przypadkach pokolenie po prostu się załamuje.

Napięcie 5 V do zasilania części cyfrowej miernika uzyskano za pomocą zintegrowanego stabilizatora DA2. Nie jest wymagane stabilizowanie napięcia zasilania wzmacniacza operacyjnego, ponieważ sam jest wystarczająco odporny na jego zmiany. Tętnienia napięcia o częstotliwości przetwarzania są tłumione przez filtry RC na wejściach mikrokontrolera DD1. Jeżeli tętnienia o częstotliwości 100 Hz są zbyt duże, zaleca się zastosowanie metody ich redukcji opisanej w [3].

W tym miejscu warto powiedzieć kilka słów o niestabilności najmniej znaczącej cyfry wyniku pomiaru właściwej dla wszystkich mierników cyfrowych. Zawsze losowo zmienia się o jeden wokół prawdziwej wartości. Wahania te nie wynikają z wadliwego działania przyrządu, ale nie można ich całkowicie wyeliminować, można je jedynie zmniejszyć poprzez uśrednienie wyników dużej liczby pomiarów.

Części miernika zamontowane są na trzech płytkach drukowanych wykonanych z materiału izolacyjnego foliowanego z jednej strony. Przeznaczone są do instalacji mikroukładów w obudowach DIP. Wskaźniki są zamontowane na jednej płytce (ryc. 2), cyfrowe mikroukłady i mikrokontroler są zamontowane na drugiej (ryc. 3). Przetwornica, stabilizator napięcia zasilania mikrokontrolera oraz wzmacniacz sygnału czujnika prądu są zainstalowane na trzeciej płytce (rys. 4).

Miernik napięcia i prądu
Ryż. 2. Płytka drukowana, na której zamontowane są wskaźniki

Miernik napięcia i prądu
Ryż. 3. Płytka drukowana, na której zamontowane są cyfrowe mikroukłady i mikrokontroler

Miernik napięcia i prądu
Ryż. 4. Płytka drukowana, na której zamontowany jest przetwornik, stabilizator napięcia zasilania mikrokontrolera oraz wzmacniacz sygnału czujnika prądu

Rozmieszczenie części na płytkach oraz połączenia płytka-płytka pokazano na ryc. 5. Czerwone cyfry na nim oznaczają numery wyjść transformatora impulsowego T1 w miejscach ich podłączenia do płytki. Sam transformator jest na nim zamocowany za pomocą zacisków z izolowanego drutu montażowego. Kondensatory blokujące C13 i C14 są przylutowane bezpośrednio do styków zasilających mikroukładów DD2 i DD3. Jak pokazała praktyka, miernik działa normalnie bez tych kondensatorów.

Miernik napięcia i prądu
Ryż. 5. Rozmieszczenie części na płytkach i połączenia płytka-płytka (kliknij, aby powiększyć)

Płytki mikrokontrolera i wskaźników połączone są wspornikami wykonanymi ze stali ocynkowanej o grubości 0,5 mm. Płytka konwertera i wzmacniacza jest mocowana za pomocą dwóch śrub M2. Odległość między deskami wynosi około 11 mm. Ta wersja konstrukcji urządzenia (Rys. 6) zajmuje mniej miejsca na panelu przednim zasilacza, w którym to urządzenie ma być zabudowane.

Miernik napięcia i prądu
Ryż. 6. Instalacja urządzenia

Zamiast OU KR140UD708 można na przykład zastosować KR140UD1408 i wiele innych typów wzmacniaczy operacyjnych.

Należy zauważyć, że mogą wymagać innych obwodów korekcyjnych niż KR140UD708.

Należy to wziąć pod uwagę przy projektowaniu płytki drukowanej.

Zamiast rejestrów przesuwnych 74HC164 możesz użyć 74HC4015, ale będziesz musiał zmienić topologię przewodów obwodu drukowanego płytki. Diody KD522B można zastąpić KD510A. Rezystory trymera R8 i R11 - SP3-19, R9 - importowane. Importowane są również kondensatory stałe.

Rezystor R1 (czujnik prądu) może być wykonany z drutu nichromowego lub gotowy, jak w [1]. Zrobiłem go z kawałka taśmy nichromowej o przekroju 2,5x0,8 mm i długości (łącznie z ocynowanymi końcami) około 25 mm, wyjętej z przekaźnika termicznego TRN. Transformator T1 nawinięty jest na pierścień ferrytowy o wymiarach 10x6x3mm, wyjęty z uszkodzonej świetlówki kompaktowej. Wszystkie uzwojenia nawinięte są drutem PEV-2 o średnicy 0,18 mm. Uzwojenie 2-3 zawiera 83 zwoje, uzwojenia 1-2 i 4-5 - po 13 zwojów, a uzwojenie 6-7-8 -

80 obrotów z kranem od środka. Jeśli napięcie wyjściowe prostownika jest mniejsze niż 30 V, liczba zwojów uzwojenia 2-3 będzie musiała zostać zmniejszona do około 4 zwojów na wolt.

Uzwojenia 1-2-3 i 4-5 są izolowane między sobą jedną warstwą papieru kondensatorowego o grubości 0,1 mm, a od uzwojenia 6-7-8 - dwiema warstwami takiego papieru. Po sprawdzeniu osiągów transformator jest impregnowany lakierem XB-784.

Program mikrokontrolera napisany został w środowisku MPLAB IDE v8.92 w asemblerze MPASM. Oferowane są dwie opcje. Pliki pierwszej opcji znajdują się w folderze „Wspólna katoda” i są przeznaczone dla urządzenia ze wskaźnikami LED ze wspólnymi katodami wyładowczymi, w tym wskazanymi na schemacie na ryc. 1. Pliki opcji drugiej z folderu „Wspólna anoda” należy wykorzystać w przypadku instalowania w urządzeniu wskaźników LED ze wspólną anodą wyładowczą. Jednak ta wersja programu nie została przetestowana w praktyce. Programowanie mikrokontrolera wykonano za pomocą programu IC-prog oraz prostego urządzenia opisanego w [4].

Założenie miernika polega na ustawieniu rezystora trymera R11 na zero na wyjściu wzmacniacza operacyjnego DA1 przy braku prądu w mierzonym obwodzie. Następnie do tego obwodu doprowadzany jest prąd bliski granicy pomiaru, ale mniejszy od niej.

Sterując prądem przykładowym amperomierzem, rezystor dostrajający R8 osiąga równość wskazań przyrządów przykładowych i wyregulowanych.

Po przyłożeniu i sprawdzeniu zmierzonego napięcia za pomocą przykładowego woltomierza, ustaw odpowiednie odczyty na wskaźniku urządzenia za pomocą rezystora strojenia R9. Więcej szczegółów na temat regulacji podano w [1].

Obie wersje programu mikrokontrolera można pobrać z ftp://ftp.radio.ru/pub/2016/05/av-meter.zip.

literatura

  1. Balaev B. Wbudowany miernik prądu i napięcia na PIC12F675. - Radio, 2014, nr 12, s. 18-20.
  2. Yangaliev N. Zasilacz oparty na przetwornicy napięcia do zasilania lamp halogenowych. - Radio, 2005, nr 5, s. 36, 37.
  3. Loskutov I. Jak zmniejszyć tętnienie zasilania. - Radio, 1996, nr 4, s. 54.
  4. Sizov A. Programowanie nowoczesnych PIC16, PIC12 na PonyProg. - Radio, 2004, nr 2, s. 31, 32.

Autor: E. Gerasimov

Zobacz inne artykuły Sekcja Technologia pomiarowa.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Sztuczna skóra do emulacji dotyku 15.04.2024

W świecie nowoczesnych technologii, w którym dystans staje się coraz bardziej powszechny, ważne jest utrzymywanie kontaktu i poczucia bliskości. Niedawne odkrycia w dziedzinie sztucznej skóry dokonane przez niemieckich naukowców z Uniwersytetu Saary wyznaczają nową erę wirtualnych interakcji. Niemieccy naukowcy z Uniwersytetu Saary opracowali ultracienkie folie, które mogą przenosić wrażenie dotyku na odległość. Ta najnowocześniejsza technologia zapewnia nowe możliwości wirtualnej komunikacji, szczególnie tym, którzy znajdują się daleko od swoich bliskich. Ultracienkie folie opracowane przez naukowców, o grubości zaledwie 50 mikrometrów, można wkomponować w tekstylia i nosić jak drugą skórę. Folie te działają jak czujniki rozpoznające sygnały dotykowe od mamy lub taty oraz jako elementy uruchamiające, które przekazują te ruchy dziecku. Dotyk rodziców do tkaniny aktywuje czujniki, które reagują na nacisk i odkształcają ultracienką warstwę. Ten ... >>

Żwirek dla kota Petgugu Global 15.04.2024

Opieka nad zwierzętami często może być wyzwaniem, szczególnie jeśli chodzi o utrzymanie domu w czystości. Zaprezentowano nowe, ciekawe rozwiązanie od startupu Petgugu Global, które ułatwi życie właścicielom kotów i pomoże im utrzymać w domu idealną czystość i porządek. Startup Petgugu Global zaprezentował wyjątkową toaletę dla kotów, która automatycznie spłukuje odchody, utrzymując Twój dom w czystości i świeżości. To innowacyjne urządzenie jest wyposażone w różne inteligentne czujniki, które monitorują aktywność Twojego zwierzaka w toalecie i aktywują automatyczne czyszczenie po użyciu. Urządzenie podłącza się do sieci kanalizacyjnej i zapewnia sprawne usuwanie nieczystości bez konieczności ingerencji właściciela. Dodatkowo toaleta ma dużą pojemność do spłukiwania, co czyni ją idealną dla gospodarstw domowych, w których mieszka więcej kotów. Miska na kuwetę Petgugu jest przeznaczona do stosowania z żwirkami rozpuszczalnymi w wodzie i oferuje szereg dodatkowych funkcji ... >>

Atrakcyjność troskliwych mężczyzn 14.04.2024

Od dawna panuje stereotyp, że kobiety wolą „złych chłopców”. Jednak najnowsze badania przeprowadzone przez brytyjskich naukowców z Monash University oferują nowe spojrzenie na tę kwestię. Przyjrzeli się, jak kobiety reagowały na emocjonalną odpowiedzialność mężczyzn i chęć pomagania innym. Wyniki badania mogą zmienić nasze rozumienie tego, co sprawia, że ​​mężczyźni są atrakcyjni dla kobiet. Badanie przeprowadzone przez naukowców z Monash University prowadzi do nowych odkryć na temat atrakcyjności mężczyzn w oczach kobiet. W eksperymencie kobietom pokazywano zdjęcia mężczyzn z krótkimi historiami dotyczącymi ich zachowania w różnych sytuacjach, w tym reakcji na spotkanie z bezdomnym. Część mężczyzn ignorowała bezdomnego, inni natomiast pomagali mu, kupując mu jedzenie. Badanie wykazało, że mężczyźni, którzy okazali empatię i życzliwość, byli bardziej atrakcyjni dla kobiet w porównaniu z mężczyznami, którzy okazali empatię i życzliwość. ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum

Amerykański robot przeszedł 23 km 335 m 28.09.2010

Amerykanie są znani ze swoich sukcesów w robotyce bojowej: stworzyli zautomatyzowane samoloty bombardujące Afganistan i Irak.

Mówią, że wkrótce pojawi się robot-czołg, robot-mucha dostarczy dowódcy oddziału ważnych informacji, a tam nie jest daleko od robota-żołnierza. W każdym razie testy przeprowadzone na Cornell University (USA) wykazały, że robot może przejść całkiem przyzwoitą odległość, równą codziennemu przejściu piechoty.

Chodzący robot Cornella jest podobny do małpy w swoim sposobie poruszania się: opiera się na ziemi obiema rękami, wysuwa dwie nogi do przodu, następnie wyciąga ręce do przodu i cykl się powtarza. Nad długimi kończynami znajduje się małe ciało z mózgiem, oczami i bateriami - robot proporcjonalnie przypomina pająka sianokosa.

Podczas testów przeprowadzonych na uniwersyteckim stadionie robot na jednym ładowaniu akumulatora w szybkim tempie przeszedł ponad dwadzieścia trzy kilometry – inżynierowie wsparcia musieli niemal biec za ich dzieckiem – po czym wyczerpany upadł na bieżnię.

Oczywiście stadion nie jest trudnym terenem, ale te kroki to pierwsze.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ 4 miliardy abonentów GSMA

▪ Dach świata zaczyna przeciekać

▪ Laptopy do gier Lenovo Legion R7000P i R9000P

▪ Przekaźnik elektromagnetyczny FUJITSU COMPONENTS FTP-K3

▪ Sekwencjonowanie w czasie rzeczywistym

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

 

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja serwisu Słowa skrzydlate, jednostki frazeologiczne. Wybór artykułu

▪ Artykuł Urologia. Kołyska

▪ artykuł Jak rośnie nowy kwiat? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Dyslokacje. Opieka zdrowotna

▪ artykuł Uniwersalne urządzenie dopasowujące. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Odzyskiwanie mnożnika UN9 / 27-1,3 A. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Imię i nazwisko:


Email opcjonalny):


komentarz:





Wszystkie języki tej strony

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn

www.diagram.com.ua

www.diagram.com.ua
2000-2024