מד מתח וזרם. תכנית, תיאור

אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
ספרייה חינם / ערכות של מכשירים רדיו-אלקטרוניים וחשמליים

מד מתח וזרם. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / טכנולוגיית מדידה

אחד המכשירים העיקריים במעבדת חובבי רדיו הוא ספק כוח מתכוונן. כדי להגביר את היעילות ואת נוחות הפעולה, כדאי להשלים אותו עם מד מובנה עבור מתח מוצא וזרם עומס. תיאורים של מטרים כאלה נמצאים לעתים קרובות למדי באינטרנט ובמגזיני רדיו חובבים. אבל קורה שהתיאור שנמצא אינו מתאים ליצירת מד המתאים לשילוב במקור מתח מסוים. אחרי הכל, אתה צריך לקחת בחשבון גורמים רבים, למשל, את המקום הפנוי עבור ההתקנה שלה, את הזמינות של החלקים הדרושים. מאמר זה מציג גרסה של המונה שיכולה להיות שימושית הן למי שמפתח ספק כוח מעבדתי מאפס, והן למי שמתכוון לשלב אותו בספק כח מוכן.

המכשיר מודד מתח ישר מ-0 עד 51,1 וולט ברזולוציה של 0,1 וולט וזרם ישר מ-0 עד 5,11 א' ברזולוציה של 0,01 א'. אב הטיפוס שלו היה המונה המתואר ב-[1], שהוא די פשוט בעיצובו ויש לו פרמטרים טובים. הרעיון המרכזי המיושם בו להשתמש במיקרו-בקר זול ראוי לתשומת לב. עם זאת, הצורך להשתמש במגבר הפעלה המסוגל לפעול עם אספקה חד-קוטבית במתח מוצא קרוב לאפס, כמו גם נוכחות של מקור כוח נוסף, מטילים כמה מגבלות על השימוש בו. בנוסף, המחוונים על לוח אב הטיפוס ממוקמים בצורה לא נוחה; עדיף להתקין אותם בשורה אופקית ולהפחית את ממדי הלוח הקדמי של המונה, ולקרב אותם לממדים של המחוונים המשמשים.

התרשים הסכמטי של המונה מוצג באיור. 1. מכיוון שלא ניתן היה למצוא את שבבי ה-1HC74N בשימוש ב-[595] (אוגרי משמרות עם אוגר אחסון), נעשה שימוש בשבבי 74HC164N, בהם אין אוגר אחסון. נעשה שימוש גם במחוונים בעלי בהירות גבוהה בהרבה בזרם נמוך, שאפשרו להפחית את הזרם שצורך המונה ל-20 mA ולבטל את הצורך בווסת מתח נוסף של +5 V.

אורז. 1. דיאגרמה סכמטית של המונה (לחץ להגדלה)

לרוע המזל, לשימוש ב-74NS164N יש חיסרון - הזוהר הטפילי של רכיבי המחוון כאשר הסטטוס שלהם מתעדכן. אך מכיוון שהבהירות הממוצעת של זוהר כזו אינה משמעותית והיא נחלשת עוד יותר על ידי מסנני האור המשמשים בדרך כלל לכיסוי המחוונים, זה לא יכול להיחשב כחסרון רציני. בנוסף, אחד מפיני המיקרו-בקר משוחרר, אשר ניתן להשתמש בו, למשל, לחיבור חיישן טמפרטורה. אולם במקרה זה, תצטרך לבצע שינויים בתוכנית המיקרו-בקר.

המתח הנמדד מסופק לכניסת GP0 של המיקרו-בקר DD1 דרך מחלק של נגדים R7 ו-R9. קבל C6 משפר את היציבות של קריאות מד מתח [1]. האות מהחיישן הנוכחי (הנגד R1) מסופק לכניסת GP1 של המיקרו-בקר דרך המגבר ההפוכה למגבר OP DA1. בניגוד ל-[1], כאן אנו משתמשים באספקת מגבר דו-קוטבית במתח של +/-8 וולט, מכיוון שלא לכל מגבר המגבר יש את התכונה "מסילה למסילה" ופועלים בצורה נכונה עם אספקה חד-קוטבית וכמעט אפס מתח מוצא. ספק כוח דו קוטבי מקל על פתרון בעיה זו ומאפשר שימוש בסוגים רבים של מגברי הפעלה.

מכיוון שהמתח ביציאת ה-Op-amp יכול להיות בטווח שבין -8 ל-+8 V, מעגל מגביל R10VD9 משמש להגנה על כניסת המיקרו-בקר מעומס יתר. ההגבר מותאם עם נגד החיתוך R8, והמתח האפס ביציאה של המגבר המותאם נקבע עם נגד החיתוך R11. דיודות VD1 ו-VD2 מגנות על כניסת מגבר ההפעלה מעומס יתר במקרה של שבירה בחיישן הזרם.

עקב ההתנגדות הנמוכה יחסית של חיישן הזרם, הסטייה של תוצאת מדידת המתח כאשר זרם העומס משתנה מאפס למקסימום (5,11 A) אינו עולה על 0,06 V. אם המונה מובנה במקור מתח בעל קוטביות שלילית, ניתן לחבר את חיישן הזרם לפני מחלק מתח המוצא של המייצב שלו. במקרה זה, נפילת המתח בחיישן הזרם יפוצה על ידי מעגל המשוב של המייצב. מכיוון שזרם המחלק הוא בדרך כלל קטן, כמעט ולא תהיה לו השפעה על קריאות מד הזרם; יתרה מכך, ניתן לפצות על השפעה זו על ידי נגד תת-המיתר R11.

המונה מופעל במתח המוצא של מיישר ספק הכוח באמצעות ממיר באמצעות טרנזיסטורים VT1 ו-VT2. זה קצת יותר מסובך מאשר ב-[1], מכיוון שהוא מצריך ייצור של שנאי דופק, אך אין בעיות בהשגת כל דירוגי המתח הנדרשים. ממיר המתח הוא המתנד העצמי הפשוט ביותר בדחיפה-משיכה, שהמעגל שלו מושאל מ-[2]. תדר ההמרה הוא כ-80 קילו-הרץ.

הודות לבידוד הגלווני בין הכניסה והיציאה של הממיר, ניתן לבנות את המונה לתוך מייצב מתח בכל קוטביות. עם הטרנזיסטורים המצוינים בתרשים, הוא פועל במתח כניסה של 30 עד 44 וולט, בעוד מתחי המוצא משתנים מ-8 עד 12 וולט בקירוב. בשל העובדה שההתנגדות של הנגדים R5 ו-R6 נבחרים להיות די די. גדול, הממיר אינו מפחד מקצרי פלט. במקרים כאלה, הדור פשוט נכשל.

המתח של 5V להפעלת החלק הדיגיטלי של המונה מתקבל באמצעות המייצב המשולב DA2. אין צורך לייצב את מתח האספקה של המגבר, מכיוון שהוא עצמו די עמיד לשינויים שלו. מתח האדוות עם תדר ההמרה מדוכא על ידי מסנני RC בכניסות המיקרו-בקר DD1. אם הפעימות בתדר של 100 הרץ גדולות מדי, מומלץ להשתמש בשיטה להפחתתן המתוארת ב [3].

כאן כדאי לומר כמה מילים על חוסר היציבות המובנית של הספרה הפחות משמעותית של תוצאת המדידה הטבועה בכל המונים הדיגיטליים. זה תמיד משתנה באופן כאוטי באחד סביב הערך האמיתי. תנודות אלו אינן תוצאה של תקלה במכשיר, אך לא ניתן לבטל אותן לחלוטין; ניתן להפחית אותן רק על ידי ממוצע של תוצאות של מספר רב של מדידות.

חלקי המונה מותקנים על שלושה מעגלים מודפסים העשויים מחומר בידוד המצופה בנייר כסף בצד אחד. הם מיועדים להתקנה של מיקרו-מעגלים בחבילות DIP. מחוונים מותקנים על לוח אחד (איור 2), ושבבים דיגיטליים ומיקרו-בקר מותקנים על הלוח השני (איור 3). הממיר, מייצב מתח אספקת המיקרו-בקר ומגבר האותות של חיישן הזרם מותקנים על הלוח השלישי (איור 4).

מד מתח וזרם
אורז. 2. המעגל המודפס עליו מותקנים המחוונים

מד מתח וזרם
אורז. 3. לוח מעגלים מודפס עליו מותקנים שבבים דיגיטליים ומיקרו-בקר

מד מתח וזרם
אורז. 4. לוח מעגלים מודפס שעליו מותקנים הממיר, מייצב מתח אספקת המיקרו-בקר ומגבר האותות של חיישן הזרם

מיקום החלקים על הלוחות וחיבורים בין לוחות מוצגים באיור. 5. מספרים אדומים עליו מציינים את המספרים של המסופים של שנאי הדופק T1 במקומות שבהם הם מחוברים ללוח. השנאי עצמו מאובטח אליו באמצעות מלחציים העשויים מחוט הרכבה מבודד. קבלי החסימה C13 ו-C14 מולחמים ישירות לפיני הכוח של המיקרו-מעגלים DD2 ו-DD3. כפי שהראה בפועל, המונה פועל כרגיל ללא הקבלים הללו.

אורז. 5. מיקום חלקים על לוחות וחיבורים בין לוחות (לחץ להגדלה)

המיקרו-בקר ולוחות המחוונים מחוברים בסוגריים עשויים פלדה מגולוונת בעובי 0,5 מ"מ. לוח הממיר והמגבר מאובטח עם שני ברגים M2. המרחק בין הלוחות הוא כ-11 מ"מ. גרסה זו של עיצוב המכשיר (איור 6) תופסת פחות מקום בפאנל הקדמי של ספק הכוח שאליו יש לבנות את המכשיר הזה.

מד מתח וזרם
אורז. 6. התקנת המכשיר

במקום מגבר הפעלה KR140UD708, תוכלו להשתמש, למשל, ב-KR140UD1408 ובסוגים רבים אחרים של מגברים הפעלה.

יש לציין שהם עשויים לדרוש מעגלי תיקון שונים מאשר KR140UD708.

יש לקחת זאת בחשבון בעת תכנון מעגל מודפס.

במקום אוגרי משמרות של 74HC164, אתה יכול להשתמש ב-74HC4015, אבל תצטרך לשנות את הטופולוגיה של מוליכים של המעגל המודפס. דיודות KD522B ניתנות להחלפה ב-KD510A. נגדי גוזם R8 ו-R11 - SP3-19, R9 - מיובאים. כמו כן מיובאים קבלים קבועים.

הנגד R1 (חיישן זרם) יכול להיות עשוי מחוט ניכרום או להשתמש במוכן, כפי שנעשה ב-[1]. הכנתי אותו מחתיכת סרט ניכרום עם חתך רוחב של 2,5x0,8 מ"מ ואורך (כולל קצוות משומרים) של כ-25 מ"מ, שחולץ מממסר תרמי TRN. שנאי T1 מלופף על טבעת פריט בגודל 10x6x3 מ"מ, שהוסר מ-CFL פגום. כל הפיתולים מפותלים עם חוט PEV-2 בקוטר של 0,18 מ"מ. פיתול 2-3 מכיל 83 סיבובים, פיתולים 1-2 ו-4-5 - 13 סיבובים כל אחד, ופיתול 6-7-8 -

80 סיבובים בלחיצה מהאמצע. אם מתח המוצא של המיישר נמוך מ-30 וולט, יהיה צורך להפחית את מספר הסיבובים של פיתול 2-3 בקצב של כ-4 סיבובים לוולט.

בינם לבין עצמם, פיתולים 1 -2-3 ו-4-5 מבודדים בשכבה אחת של נייר קבל בעובי 0,1 מ"מ, ומפיתול 6-7-8 - בשתי שכבות של נייר כזה. לאחר בדיקת הפונקציונליות, השנאי ספוג בלכה XB-784.

תוכנית המיקרו-בקר כתובה בסביבת MPLAB IDE v8.92 בשפת ההרכבה MPASM. שתי אפשרויות מוצעות. הקבצים של האפשרות הראשונה ממוקמים בתיקייה "קתודה משותפת" ומיועדים למכשיר עם מחווני LED עם קתודות פריקה נפוצות, כולל אלה המצוינים בתרשים באיור. 1. יש להשתמש בקבצים של האפשרות השנייה מתיקיית "אנודה משותפת" בעת התקנת מחווני LED עם אנודות פריקה נפוצות לתוך המכשיר. עם זאת, גרסה זו של התוכנית לא נוסתה בפועל. תכנות המיקרו-בקר נעשה באמצעות תוכנת IC-prog והתקן פשוט המתואר ב-[4].

הגדרת המד מורכבת מהגדרה של נגד הגוזם R11 לאפס במוצא ה-Op-amp DA1 בהיעדר זרם במעגל הנמדד. לאחר מכן מסופק למעגל הזה זרם שקרוב לגבול המדידה, אך פחות ממנו.

על ידי שליטה בזרם עם מד זרם סטנדרטי ונגד חיתוך R8, אנו משיגים שוויון בקריאות של המכשירים הסטנדרטיים והמותאמים.

על ידי יישום וניטור המתח הנמדד עם מד מתח רגיל, הגדר את הקריאות המתאימות על מחוון המכשיר באמצעות נגד חיתוך R9. פרטים נוספים על ההגדרה כתובים ב-[1].

ניתן להוריד את שתי הגרסאות של תוכנית המיקרו-בקר מ-ftp://ftp.radio.ru/pub/2016/05/av-meter.zip.

ספרות

Balaev B. מד זרם ומתח מובנה ב-PIC12F675. - רדיו, 2014, מס' 12, עמ'. 18-20.
Yangaliev N. ספק כוח מבוסס על ממיר מתח להפעלת מנורות הלוגן. - רדיו, 2005, מס' 5, עמ'. 36, 37.
Loskutov I. כיצד להפחית אדוות אספקת החשמל. - רדיו, 1996, מס' 4, עמ'. 54.
Sizov A. תכנות PIC16 מודרני, PIC12 ב- PonyProg. - רדיו, 2004, מס' 2, עמ'. 31, 32.

מחבר: E. Gerasimov

ראה מאמרים אחרים סעיף טכנולוגיית מדידה.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

עור מלאכותי לחיקוי מגע 15.04.2024

בעולם טכנולוגי מודרני בו המרחק הופך להיות נפוץ יותר ויותר, חשוב לשמור על קשר ותחושת קרבה. ההתפתחויות האחרונות בעור מלאכותי על ידי מדענים גרמנים מאוניברסיטת Saarland מייצגים עידן חדש באינטראקציות וירטואליות. חוקרים גרמנים מאוניברסיטת Saarland פיתחו סרטים דקים במיוחד שיכולים להעביר את תחושת המגע למרחקים. טכנולוגיה חדשנית זו מספקת הזדמנויות חדשות לתקשורת וירטואלית, במיוחד עבור אלה שמוצאים את עצמם רחוקים מיקיריהם. הסרטים הדקים במיוחד שפיתחו החוקרים, בעובי של 50 מיקרומטר בלבד, ניתנים לשילוב בטקסטיל וללבוש כמו עור שני. סרטים אלה פועלים כחיישנים המזהים אותות מישוש מאמא או אבא, וכמפעילים המשדרים את התנועות הללו לתינוק. הורים הנוגעים בבד מפעילים חיישנים המגיבים ללחץ ומעוותים את הסרט הדק במיוחד. זֶה ... >>

פסולת חתולים של Petgugu Global 15.04.2024

טיפול בחיות מחמד יכול להיות לעתים קרובות אתגר, במיוחד כשמדובר בשמירה על ניקיון הבית שלך. הוצג פתרון מעניין חדש של הסטארטאפ Petgugu Global, שיקל על בעלי החתולים ויעזור להם לשמור על ביתם נקי ומסודר בצורה מושלמת. הסטארט-אפ Petgugu Global חשפה אסלת חתולים ייחודית שיכולה לשטוף צואה אוטומטית, ולשמור על הבית שלכם נקי ורענן. מכשיר חדשני זה מצויד בחיישנים חכמים שונים המנטרים את פעילות האסלה של חיית המחמד שלכם ופועלים לניקוי אוטומטי לאחר השימוש. המכשיר מתחבר למערכת הביוב ומבטיח פינוי פסולת יעיל ללא צורך בהתערבות של הבעלים. בנוסף, לאסלה קיבולת אחסון גדולה הניתנת לשטיפה, מה שהופך אותה לאידיאלית עבור משקי בית מרובי חתולים. קערת המלטה לחתולים של Petgugu מיועדת לשימוש עם המלטה מסיסת במים ומציעה מגוון זרמים נוספים ... >>

האטרקטיביות של גברים אכפתיים 14.04.2024

הסטריאוטיפ שנשים מעדיפות "בנים רעים" כבר מזמן נפוץ. עם זאת, מחקר עדכני שנערך על ידי מדענים בריטים מאוניברסיטת מונאש מציע נקודת מבט חדשה בנושא זה. הם בדקו כיצד נשים הגיבו לאחריות הרגשית של גברים ולנכונותם לעזור לאחרים. ממצאי המחקר עשויים לשנות את ההבנה שלנו לגבי מה הופך גברים לאטרקטיביים לנשים. מחקר שנערך על ידי מדענים מאוניברסיטת מונאש מוביל לממצאים חדשים לגבי האטרקטיביות של גברים לנשים. בניסוי הראו לנשים תצלומים של גברים עם סיפורים קצרים על התנהגותם במצבים שונים, כולל תגובתם למפגש עם חסר בית. חלק מהגברים התעלמו מההומלס, בעוד שאחרים עזרו לו, כמו לקנות לו אוכל. מחקר מצא שגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב היו מושכים יותר לנשים בהשוואה לגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב. ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

הידרוג'ל גמיש לטיפול בפצעים 20.09.2012

צוות מומחים במכניקה, מדעי החומרים והנדסת רקמות בהרווארד יצרו ג'ל גמיש ועמיד במיוחד שניתן להשתמש בו במגוון הליכים רפואיים, כגון החלפת סחוס פגום במפרקים אנושיים.

המרכיב העיקרי של החומר החדש הוא מים, ולכן הוא נקרא הידרוג'ל. זהו הכלאה של שני ג'לים שבירים היוצרים יחד חומר מיוחד ושימושי מאוד. לדוגמה, ניתן למתוח הידרוג'ל חדש עד פי 21 מאורכו המקורי. בנוסף, הוא תואם ביולוגי (לא נדחה על ידי רקמות חיות של גוף האדם), יכול לתקן את עצמו ויש לו עוד הרבה תכונות יקרות ערך שפותחות הזדמנויות חדשות בתחום הרפואה והנדסת רקמות.

בדרך כלל הידרוג'לים מאוד שבירים ונשברים בקלות - דמיינו כף שקורעת בקלות ג'לי. עם זאת, ג'לים ביו-תואמים על בסיס מים נחוצים מאוד במספר פעולות מורכבות מאוד, כגון יצירת סחוס מלאכותי או דיסקים בין חולייתיים. אך על מנת לעבוד במפרקים, ההידרוג'ל חייב להיות חזק מאוד ולדחוס / להתיר מספר רב של פעמים מבלי לאבד את תכונותיו. כדי ליצור הידרוג'ל כזה, שילבו המדענים שני פולימרים: פוליאקרילאמיד, המשמש בעדשות מגע וכאלקטרופורזה של ג'ל להפרדת שברי DNA, ומרכיב שני, אלגינט. זוהי תמצית אצות המשמשת לעתים קרובות לעיבוי מזון.

בנפרד, הג'לים הללו שבירים, למשל, ניתן למתוח אלגינט רק פי 1,2 באורך, ולאחר מכן הוא נשבר. עם זאת, החיבור של שני פולימרים יוצר רשת מורכבת של שרשראות מקושרות המחזקות זו את זו. במקרה זה, חלק האלגינט בג'ל מורכב משרשראות פולימריות היוצרות ביניהן קשרים יוניים חלשים, וכאשר הג'ל נמתח, חלק מהקשרים הללו נשברים. כתוצאה מכך, הג'ל מתרחב מעט, אך שרשראות הפולימר נותרות שלמות.

בתורו, פוליאקרילאמיד יוצר שרשראות בעלות מבנה רשת, הקשורות מאוד לשרשראות אלגינט. כך שאם הג'ל מקבל סדקים זעירים במהלך תהליך המתיחה, רשת הפוליאקרילאמיד עוזרת לפזר את כוח המתיחה על פני שטח גדול יותר על ידי "משיכת" הקשרים היוניים של האלגינט ושבירתם במקומות שונים. ניסויים הראו שההידרוג'ל החדש, אפילו עם סדק ענק, עדיין יכול להימתח עד פי 17 מאורכו המקורי.

בנוסף ליצירת סחוס מלאכותי, ההידרוג'ל החדש יכול לשמש לרובוטים "רכים", באופטיקה, בשרירים מלאכותיים, כ"תחבושת" קשה לפצעים וכו'.

עוד חדשות מעניינות:

▪ מצלמה Leica MD (Typ 262)

▪ מלצר רובוט סרווי

▪ מדפסת תלת מימד Stratasys Objet Eden3V לרופאי שיניים

▪ הפעלה מחדש של מאיץ ההדרון הגדול

▪ כשהאוזניים קמלות

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ קטע אתר ציוד ריתוך. בחירת מאמרים

▪ מאמר לוכד נשמה. ביטוי עממי

▪ מאמר כיצד חלק מחברי ויקיפדיה עושים מתיחות על הקוראים? תשובה מפורטת

▪ מאמר מומחה להכשרת כוח אדם. תיאור משרה

▪ מאמר שליטת נברשת על ידי שני חוטים. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר טרנזיסטורי אפקט שדה KP801 - KP840. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר