Стрелочный вольтметр на любое напряжение своими руками
Приветствую, Самоделкины!
Аналоговые измерительные приборы постепенно вытесняются цифровыми, но несмотря на это стрелочные головки все еще довольно широко распространены, причем используют их не только мастера самодельщики в своих самодельных конструкциях. Конечно такие приборы не славятся сверх высокой точностью, но тем не менее, в некоторых измерениях аналоговый прибор просто незаменим.
В данной статье мы подробно рассмотрим технологию изготовления стрелочного вольтметра для самых различных задач, буквально на любое напряжение. Такой вольтметр можно будет использовать в качестве измерителя напряжение в зарядных устройствах, регулируемых источниках питания и так далее. Автором данного проекта является «AKA KASYAN» (YouTube канал «AKA KASYAN). Как измерять напряжение, думаю, все в курсе. Для начала нам естественно понадобится электромагнитная измерительная головка.
Такую головку можно изготовить своими руками, но процесс этот не такой уж и простой, поэтому более простым вариантом будет поиск уже готовой. Для данной самоделки подойдет буквально любой стрелочный индикатор любых размеров.
Так же желательно, чтобы индикатор имел линейную измерительную шкалу. В данном примере автор использовал головку высоковольтного вольтметра переменного напряжения, который благополучно был извлечен из стабилизатора.
В данном случае автор поставил задачу изготовить из высоковольтного вольтметра переменного напряжения низковольтный вольтметр постоянного напряжения со шкалой в 15-20 вольт. Как вы поняли данный образец рассчитан для работы в цепях переменного напряжения, а шкала 300В.
Первым делом необходимо вскрыть и разобрать электромагнитную измерительную головку.
Внутри мы можем увидеть выпрямительный диод и токоограничивающий резистор.
Напряжение с клемм вольтметра подается на обмотку измерительной головки именно через эту цепочку из диода и резистора. От них немного позднее мы избавимся, а сейчас аккуратно вынимаем шкалу, она крепится при помощи двухстороннего скотча.
После этого шкалу необходимо отсканировать.
Далее получившийся рисунок необходимо отредактировать. Для этой цели подойдет любой редактор, даже всем известный «Paint» без особого труда справится с этой задачей. Удаляем все дефекты, дорисовываем неполные линии, символы и надписи, ну и естественно меняем циферки на нужные.
В данном случае шкалу было решено сделать на 16В.
Затем берем линеечку и измеряем размеры родной шкалы.
После этого открываем Word, вставляем туда наш рисунок, указываем полученные размеры, ну и в конечно же распечатываем все это дело, лучше сразу несколько штук, мало ли что.
После чего приклеиваем ее на место любым подручным клеем.
Так, с этим вроде разобрались, теперь аккуратно откусываем цепочку из резистора и диода, о которой говорилось в начале статьи.
Теперь необходимо припаять торчащие выводы друг к другу вот так:
Таким образом, напряжение, которое мы подадим на клеммы вольтметра, непосредственно пойдет на обмотку измерительной головки. Данная электромагнитная измерительная головка довольно чувствительная, и стрелка полностью отклоняется если на клеммы подать напряжение всего лишь в 0,5В.
Так дело не пойдет. Это никуда не годится, так как по нашей задумке стрелка прибора должна отклоняться до предела только в том случае, если на клеммы поддается напряжение 16В. Для того, чтобы это исправить нам понадобится переменный, а лучше подстроечный многооборотный резистор с сопротивлением 20-50кОм.
После чего необходимо собрать вот такую простейшую схему, которая сейчас перед вами:
Для калибровки индикатора очень желательно наличие лабораторного блока питания, но за неимением такового вполне можно ограничиться любым адаптером питания вольт на 6. Далее параллельно источнику питания необходимо подключить мультиметр, он у нас будет в качестве эталона.
Теперь на вход подаем напряжение и медленно вращаем подстроечный резистор до тех пор, пока стрелка не покажет то напряжение, которое мы видим на мультиметре.
То есть, достаточно всего лишь откалибровать головку на конкретной отметке, а за счет того, что шкала линейная, другие значения напряжения наш измеритель будет также адекватно показывать.
Далее необходимо замерить полученное сопротивление, и на место выпаянного подстроечного резистора устанавливаем постоянный резистор с таким же сопротивлением.
Если под рукой нет нужного резистора, то можно соединить несколько резисторов последовательно для получения необходимого значения сопротивления.
Для данного проекта желательно использовать резисторы с погрешностью в 1 и меньше процент.
Подстроечник конечно можно оставить, но перед этим необходимо будет заклеить регулирующий винт, чтобы предотвратить его смещение.
А на этом все. Благодарю за внимание. До новых встреч!
Видеоролик автора:
Источник (Source)
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.
Схема цифрового вольтметра
Обычная схема цифрового вольтметра основана на дискретных величинах. Важную роль в ней играет входное устройство. При этом управляющий прибор взаимодействует с цифровым отсчетным блоком через десятичные числа. Особенность входного устройства заключается в высоком делителе напряжения. Если работа сводится к определению переменного тока, то оно работает как обычный преобразователь. При этом на выходе получается постоянный ток.
В это время центральный блок занимается аналоговым сигналом. В данной системе он представлен в виде цифрового кода. Процесс преобразования свойственен не только вольтметрам, но и мультиметрам. В некоторых моделях устройств применяется двоичный код. В таком случае процесс получения сигнала значительно упрощается, и преобразование происходит значительно быстрее. Старые модели вольтметров работали исключительно с десятичными числами. При этом проводилась регистрация измерительной величины. Дополнительно схема цифрового вольтметра имеет в себе центральный блок, который отвечает за все важные узлы прибора.
Самодельные вольтметры
Вольтметр (цифровой) своими руками сделать можно. В первую очередь подбирают детектор, который предназначен для определения средневыпрямленного значения. При этом устанавливается он, как правило, рядом с преобразователем переменного тока. Минимум-напряжение детектором определяется от 100 МВ, однако некоторые модели способны распознавать силу тока до 1000 МВ. Дополнительно, для того чтобы сделать вольтметр (цифровой) своими руками, потребуется транзистор, который влияет на чувствительность устройства, а именно его порог. Связан он с уровнем квантовой амплитуды напряжения. Еще на чувствительность влияет дискретность прибора. Если напряжение составляет менее 100 МВ, то уровень сопротивления непременно растет и может составить, в конечном счете, 10 Ом.
Сопротивление электрической схемы
Сопротивление, которое образуется в системе, зависит от количества знаков в цепи. В данном случае следует понимать, что шкалы вольтметров могут сильно отличаться. Отношение измеряемой величины прямо пропорционально напряжению. Дополнительно нужно учитывать помехозащищенность, которая также влияет на сопротивление устройства. Тут следует отметить, что именно цифровой встраиваемый вольтметр отличается большими амплитудами.
В данном случае это оказывает большое влияние на возникновения помех в цепи. Наиболее частой причиной резкого скачка считают неправильную работу блока питания. При этом средняя частота устройства может нарушаться. Таким образом, на входе в цепи имелось, к примеру, 50 Гц, а на выходе получилось 10 Гц. Как результат, в соединительном проводе образуется сопротивление. Постепенно это приводит к утечке, а происходит это в месте, где находятся клеммы. В данном случае проблема может быть решена путем заземления этого участка. В итоге помехи переходят на входную цепь и частота в приборе стабилизируется.
Кодоимпульсные вольтметры
Кодоимплульсный цифровой вольтметр переменного тока работает по принципу поразрядного уравновешивания. При этом к данным устройствам применим метод компенсационного измерения напряжения. Процесс расчета в свою очередь осуществляется при помощи прецизионного делителя. Дополнительно рассчитывается опорное напряжение в электрической цепи.
В целом, компенсированный ток имеет несколько уровней. Согласно квантовой теории, исчисления производят в двоично-десятичной системе. Если использовать двухразрядный цифровой вольтметр для автомобиля, то напряжение распознается до 100 В. Весь процесс при этом осуществляется по командам. Особого внимания в работе заслуживает сравнение напряжений. Основано оно на принципе управляющих импульсов, а происходят они в системе через определенные интервалы времени. При этом есть возможность проводить переключение сопротивления одного делителя.
В результате на выходе происходит изменение предельной частоты. Одновременно есть возможность подключать отдельное устройство для сравнения показателей. Главное, не забывать учитывать размер делителя в звене. При этом сигнал устройства может не поступать. В итоге данные можно сравнить по положениям ключей. По сути, они являются кодом, который считывается вольтметром.
Вольтметры двойного интегрирования
Цифровой вольтметр постоянного тока двойного интегрирования работает по принципу периодического повторения. При этом возврат исходного кода в цепи осуществляется автоматически. Работает данная система исключительно с постоянным током. При этом частота предварительно выпрямляется и подается на выходное устройство.
Погрешности дискретизации в вольтметрах не учитываются. Таким образом, могут возникнуть моменты несовпадений счетных импульсов. В результате на начало и конец интервала один параметр может сильно отличаться. Однако, как правило, погрешность не является критичной из-за работы преобразователя.
Особая проблема состоит именно в шумовой помехе. В результате она способна значительно искривить показатель напряжения. В конечном счете, это находит свое отображение в величине импульса, а именно его длительности. Таким образом, среди цифровых вольтметров данные типы не пользуются большой популярностью.
Цифровые преобразователи вольтметров
На сегодняшний день существует множество различных типов преобразователей, которые устанавливаются в вольтметры. Наиболее распространенными считаются времяимпульсные модели. Дополнительно существуют кодоимпульсные преобразователи.
Отличительной их особенностью от прочих устройств является возможность заниматься поразрядным уравновешиванием. В это время частотно-импульсные модели такой привилегии лишены. Однако с их помощью можно проводить пространственное кодирование, а это в некоторых исследованиях может быть крайне важным. Особенно это касается замеров напряжения в закрытых цепях электричества.
