НЧ МИЛЛИВОЛЬТМЕТР-ЧАСТОТОМЕР

Рейтинг:  5 / 5

Подробности

Категория: Вольтметры

Опубликовано: 18.03.2017 13:06

Просмотров: 4980

При помощи этого несложного стрелочного прибора можно измерять действующее значение низкочастотного переменного напряжения и его частоту. Наличие двух этих функций в одном приборе позволяет с его помощью исследовать процессы, происходящие в низкочастотной аппаратуре, магнитофонах, усилителях, обнаружить паразитное возбуждение или наводки и определить их уровень и частоту.

Работая вместе с генератором НЧ можно построить график АЧХ усилителя. В принципе, этот прибор может даже частично заменить осциллограф, в тех случаях, когда последний не доступен.
Прибор измеряет переменное напряжение в двух пределах "0-0,3V" и "0-3V" (при необходимости число пределов можно увеличить введением дополнительных резисторов во входном делителе). В полосе частот 30-30000 Гц погрешность измерения не более 6%, в полосе частот до 300 кГц погрешность не более 15%.
В режиме измерения частоты диапазон разбит на четыре поддиапазона с пределами 300 Гц, 3000 Гц, 30000 Гц и 300000 Гц. Погрешность частотомера примерно такая же как и милливольтметра.
Измеряемый сигнал, независимо от того
какую физическую величину нужно измерять поступает на один и тот-же вход Х1. Выбор измеряемой величины (наприяжение или частота) - четырехсекционным переключателем S2 (на схеме он показан при измерении напряжения).

В режиме измерения напряжения в цепь ООС операционного усилителя А1 включен выпрямитель на диодах VD1-VD2 с микроамперметром Р1 на выходе. Такое включение позволяет получить наиболее линейную шкалу милливольтметра при измерении переменного напряжения. Это позволяет использовать имеющуюся у микроамперметра шкалу на 300 делений без переградуировки.
Чувствительность ОУ А1 устанавливается подстроечным резистором R6, изменяющим глубину ООС. Для нормальной работы операционного усилителя при питании от однополярного источника служит делитель R3-R4, создающий половину напряжения питания на входах ОУ.
Входное напряжение поступает на вход А1 через делитель R1-R2, если нужно измерять напряжения до 3 V. Конденсатор С1 служит для удаления постоянной составляющей, которая может быть в измеряемом сигнале. Поэтому милливольтметр покажет только переменную составляющую.
Если нужно измерить частоту, переключатель S2 переключают в противоположное положение. При этом, цепи выпрямителя и микроамперметра исключаются из цепей ООС операционного усилителя и на их место включается резистор R7, обеспечивающий значительно больший коэффициент усиления ОУ А1 чем при измерении напряжения. ОУ работает как усилитель-ограничитель с порогом ограничения около 0,01V уровня входного сигнала. На выходе ОУ формируются импульсы, которые поступают на триггер Шмитта, выполненный на транзисторе VT1 и элементе D1.1. Триггер Шмитта формирует прямоугольные импульсы с крутыми фронтами, которые поступают на вход одновибратора на элементах D1.2 и D1.3. Одновибратор формирует короткие импульсы фиксированной длительности (для выбранного переключателями S4-S7 диапазона измерения), которые следуют с частотой входного сигнала. В результате, на выходе D1.3 формируется импульсная последовательность, скважность которой зависит от частоты. Эта последовательность поступает на микроампёрметр, где, благодаря его инерционности интегрируется в механическое отклонение стрелки на угол, линейно зависящий от частоты измеряемого сигнала.
Питается прибор от сетевого источника питания, вырабатывающего два стабильных напряжения +12V и +5V (первое служит питанием ОУ, а второе для цифровой микросхемы).
Детали. Типы резисторов и конденсаторов существенного значения не имеют. Важно чтобы все они были исправными. Все переключатели - типа П2К. S1 - одна секция П2К с независимой фиксацией. S3 -такой же как S1. S2 - одна секция П2К с четырьмя направлениями переключения, с независимой фиксацией (в отжатом положении - "mV", в нажатом - "Hz"). S4-S7 -это модульная сборка из четырех секций П2К на два направления каждая, с зависимой фиксацией (если один нажать, то ранее нажатый выскакивает). Вместо П2К можно использовать аналогичные ПКН. Но в качестве S3 ПКН использовать не желательно, - контакты могут подгореть. Вообще, в качестве S3 лучше всего будет тумблер.
Входной разъем Х1 - разъем "тюльпан" от видеотехники.
В качестве силового трансформатора используется трансформатор кадровой развертки ТВК-110Л от старого лампового черно-белого телевизора. Здесь используется вся его вторичная обмотка. Вторичная обмотка состоит из двух частей с отводом.
Часть обмотки от общего провода до VD4 намотана более толстым проводом, а выше от этого отвода и до VD3 идет часть, намотанная тонким проводом.
Вместо такого трансформатора можно использовать и другой, например, популярный сейчас китайский типа ALG на выходное напряжение "9-0-9" или "12-0-12". Или выбрать что-то подходящее из серии отечественных трансформаторов ТП112.
Микроамперметр не обязательно на ток 300 мкА, - можно и другой, например, на 100 мкА, 150 мкА, 200 мкА, диапазоны измерения, при этом, можно скорректировать резисторами R1, R2, R6, R10 в процессе налаживания.
Налаживание следует начинать с милливольтметра. Подавая на вход напряжения частотой 1000-5000 Гц действующим значением 0,3V, подстройкой R6 установите стрелку Р1 на крайнее значение шкала (при необходимости, последовательно R6 можно включить дополнительный резистор, например, если Р1 на ток меньше З00 мкА). Затем, переключите S1 в положение "3V" и подберите R1 так, чтобы стрелка прибора, так же, отклонилась на крайнее деление шкалы Р1. Если требуется еще и предел "30V", его легко сделать, установив S1 на три положения и добавив еще один резистор последовательно R1.
Значение R1 может получиться не стандартным, поэтому R1 придется набрать из нескольких резисторов.
Налаживание частотомера тоже не сложно. На вход прибора, переключенного на измерение частоты, нужно подавать от генератора частоты, соответствующие включенному пределу измерения (S4 - 300 Гц, S5 - 3000 Гц, S6 - 30 кГц, S7 - 300 кГц) и подстраивать соответствующий резистор (R14-R17) так, чтобы стрелка прибора устанавливалась на крайнее деление шкалы. При этом, может потребоваться подбор сопротивления резистора R10.
Прибор собран в самодельном корпусе из фанеры и оргстекла. Внешне он напоминает старый ламповый вольтметр. Детали окружения А1 и D1 собраны на куске фольгированного стеклотексталита, в фольге которого прорезаны контактные площадки для монтажа. Другие детали собраны на выводах переключателей, выводах трансформатора. Провод от Х1 и S1 к ОУ А1 - экранированный.
Попцов Г.Д. радиоконструктор 3-2005