Приставка-измеритель LC к цифровому вольтметру - Измерительная техника - Инструменты. Приставка к мультиметру для измерения LC. Приставка для измерения индуктивности

В 2015 году всю Россию ожидает безмерное счастье в виде полного покрытия территории страны цифровым телевещанием. На «цифру» уже почти полностью перешла Европа, Япония и Америка неустанно развивает данный формат, а чем мы хуже?

К сожалению, большинство россиян не в курсе такого стремительного прогресса, а потому стоит рассказать о цифровом телевидении подробнее, чтобы каждый мог составить собственное мнение.

С приходом «цифры» даже в самых отдаленных уголках нашей необъятной Родины будут приниматься те же каналы, которые сейчас смотрит центральная Россия. То есть количество каналов, принимаемых в Москве и на Чукотке, будет одинаковым и вдобавок увеличится по сравнению с тем, что доступно сейчас. Качество изображения улучшится ввиду большей помехозащищенности, а вещателей станет еще больше, потому что тарифы на передачу сигнала снизятся. Поговаривают еще, что посредством цифрового телевизионного сигнала можно будет оповещать население в случае чрезвычайных ситуаций! Везде плюсы, как ни крути!
Известно, что не все телевизоры поддерживают стандарт цифрового вещания DVB-T2/MPEG-4. Но это не повод бежать в магазин и срочно покупать новый телевизор, к благам цивилизации можно приобщиться куда более простым и более дешевым способом. Нужно всего лишь купить цифровую приставку – в магазинах полно разных моделей и марок по весьма демократичным ценам (по сравнению с новым телевизором). Они различаются дизайном, возможностями и иногда комплектацией, но дело свое делают одинаково хорошо!

1. Вот так выглядит типичный представитель таких устройств, отрывающих двери (или окна?) в мир нового цифрового телевидения. Точнее, так выглядит коробка, а сама приставка внутри, так что проведем вскрытие!

2. В каждом комплекте есть все, что нужно для подключения, так что на знакомство телевизора с приставкой потребуется от силы минут пять.

3. Всеми любимые «тюльпаны» запросто подружат ваш телевизор с ресивером, главное – правильно подключить! Для тех, у кого даже такой простой пункт (вставить штекер в разъем) вызывает трудности, есть цветовая схема.

4. Просто как два пальца: красный к красному, желтый к желтому и белый к белому! Готово!

5. Теперь дело за малым – присоединить внешнюю дециметровую антенну к ресиверу. Найдите на тыльной стороне ресивера разъем для антенны и вставьте туда свободный штекер этой красивой круглой штуки. Кстати, ее лучше поставить повыше.

6. Ну вот и все! Теперь осталось вставить батарейки в пульт, включить телевизор с приставкой и можно наслаждаться просмотром! Поздравляю, у вас теперь цифровое телевидение! Чувствуете себя продвинутым?

Правильно – прогресс не остановить!

В настоящее время практически все радиолюбители имеют в своем распоряжении какие-нибудь мульти- метры. Чаще всего, это недорогие китайские приборы "серии 830". В частности, у меня давно и успешно эксплуатируется тестер "DT -830B ". Этот прибор по многим параметрам хорош для радиолюбительской практики, но не предназначен для измерения индуктивности. Не так уж часто, но такая потребность воз­никает. Именно поэтому вызвала интерес читателей статья по его доработке.

Получив журнал, стал разби­раться со схемой и я. В процессе анализа возникли замечания. Мик­росхема DA 1 типа МС34063 дав­но распространена за рубежом. Ее можно купить и на отечественных радиорынках по вполне приемле­мой цене, но, как мне кажется, ее применение приводит к неоправ­данному усложнению схемы при­ставки для измерения индуктивно­сти. Вполне достаточно восполь­зоваться более распространенной в радиолюбительской практике микросхемой интегрального ста­ билизатора напряжения, напри­мер, 78L 05. Тогда отпадет необхо­димость применения дефицитного низкоомного резистора на 0,33 Ом (R 1), диода Шоттки (VD 1 1N 5819) и малогабаритных дросселей (L 1, L 2).

Триггер Шмитта DD1.1 использо­ван в схеме генератора импульсов. Элемент DD1 .2 этой же микросхе­мы предназначен для согласования генератора и его нагрузки (R5, Lx). В статье предлагалось подавать на­пряжение с измеряемой индуктив­ности Lx на вход мультиметра "М830В" через развязывающие кас­кады на элементах DD1.3 и DD1.4, включенные последовательно. Учи­тывая, что входное сопротивление использованного мультиметра "М830" и аналогичных не менее 1 МОм, более целесообразно изменить схе­му (рис.1).

Теперь сигнал с измеряемой ин­дуктивности Lx подается на милли­вольтметр РА1 через однополупериодный выпрямитель на VD 1. Посто­янное напряжение на R4 и С2 зави­сит от напряжения на Lx. Для умень­шения влияния напряжения пита­ния микросхемы DD1 на точность измерений в схеме применен интегральный стабилизатор напряжения DA1 типа 78L05. В крайнем случае, вполне до­пустимо вообще ограничиться параметрическим стабилиза­тором напряжения, например, стабилитроном КС156А. Эле­менты DD1 .2.. .DD1 .4 включе­ны параллельно для умощнения выхода генератора DD1 .1 перед подачей сигнала с него на низкоомную нагрузку (R2, Lx).

Резисторы R3 и R4 образуют де­литель напряжения. Подбором со­противления R3 можно добиться того, что показания милливольтмет­ра РА1 численно будут соответство­вать величине индуктивности Lx в микрогенри. К сожалению, данная схема за счет нелинейности вольт - амперной характеристики полупро­водникового диода VD1 обуславли­вает довольно значительную по­грешность измерения индуктивнос­ти. Изменением номинала R3 при настройке калибруют устройство в одной точке (при конкретном значе­нии Lx). В качестве контрольных можно использовать промышлен­ные дроссели ДМ (ДПМ) с 5% до­пуском.

Доработанная приставка собра­на на печатной плате, чертеж ко­торой и расположение радиоком­понентов приведены на рис.2, а на рис.3 - внешний вид изготовлен­ной платы.

При экспериментах выявилась интересная особенность схемы. При макетировании диод VD1 ошибочно был запаян в печатную пла+у "наоборот" (в про­тивоположной указан­ной на рис.1 полярнос­ти), а схема работала! Впоследствии поляр­ность диода была изме­нена, и при этом схема тоже работала! При­шлось решать: - "А как надо?". Оказалось, что на измеритель надо подавать отри­цательные полуволны переменного напряжения, возникающие на изме­ряемой индуктивности Lx при ее ударном возбуждении положитель­ными импульсами с генератора. Только при таком включении диода VD 1 показания милливольтметра РА1 будут равны нулю, если к при­бору не подключена измеряемая индуктивность.

При работе с любыми электроприборами или токопроводящими деталями, наличие измерительной аппаратуры является необходимым, будь то амперметр, вольтметр или омметр. Но для того чтобы не покупать все эти устройства, лучше обзавестись мультиметром.

Мультиметр является универсальным измерительным аппаратом, который позволяет измерить любую характеристику электричества. Мультиметры бывают аналоговые и цифровые.

Аналоговый мультиметр

Данный тип мультеметров отображает показания измерений при помощи стрелки, под которой установлено табло с различными шкалами значений. Каждая шкала отображает показания того или иного измерения, которые подписаны непосредственно на табло. Но для новичков такой мультиметр будет не самым лучшим выбором, поскольку разобраться во всех обозначениях, которые находятся на табло довольно трудно. Это может привести к не правильному пониманию результатов измерения.

Цифровой мультиметр

В отличие от аналоговых, этот мультиметр позволяет с легкостью определять интересуемые величины, при этом его точность измерений гораздо выше по сравнению со стрелочными аппаратами. Также наличие переключателя между различными характеристиками электричества исключает возможность перепутать то или иное значение, поскольку пользователю не нужно разбираться в градации шкалы показаний. Результаты измерений отображаются на дисплее (в более ранних моделях – светодиодных, а в современных – жидкокристаллических). За счет этого цифровой мультиметр комфортен для профессионалов и прост и понятен в использовании для новичков.

Измеритель индуктивности для мультиметра

Несмотря на то, что определять индуктивность при работе с электроникой приходится редко, это все же иногда необходимо, а мультиметры с измерением индуктивности найти достаточно трудно. В данной ситуации поможет специальная приставка к мультиметру, позволяющая измерить индуктивность.

Зачастую для подобной приставки используется цифровой мультиметр установленный на измерение напряжения с порогом точности измерения в 200 мВ, который можно приобрести в любом магазине электро и радиоаппаратуры в готовом виде. Это позволит сделать простую приставку к цифровому мультиметру.

Сборка платы приставки.

Собрать приставку-тестер к мультиметру для измерения индуктивности можно без особых проблем в домашних условиях, обладая базовыми знаниями и навыками в области радиотехники и пайки микросхем.

В схеме платы можно применять транзисторы КТ361Б, КТ361Г и КТ3701 с любыми буквенными маркерами, но для получения более точных измерений лучше использовать транзисторы с маркировкой КТ362Б и КТ363. Эти транзисторы устанавливаются на плате в позициях VT1 и VT2. На позиции VT3 необходимо установить кремневый транзистор со структурой p-n-p, например, КТ209В с любой буквенной маркировкой. Позиции VT4 и VT5 предназначены для буферных усилителей. Подойдет большинство высокочастотных транзисторов, с параметрами h21Э для одного не меньше 150, а для другого более 50.

Для позиций VD и VD2 подойдут любые высокочастотные кремневые диоды.

Резистор можно выбрать МЛТ 0,125 или аналогичный ему. Конденсатор С1 берется с номинальной емкостью 25330 пФ, поскольку он отвечает за точность измерений и ее значение стоит подбирать с отклонением не более 1%. Такой конденсатор можно сделать объединив термостабильные конденсаторы разной емкости (например, 2 на 10000 пФ, 1 на 5100 пФ и 1 на 220 пФ). Для остальных позиций подойдут любые малогабаритные электролитические и керамические конденсаторы с допустимым разбросом в 1,5-2 раза.

Контактные провода к плате (позиция Х1) можно припаять или подключать при помощи пружинящих зажимов для «акустических» проводов. Разъем Х3 предназначен для подключения приставки к .

Проводу к «бананам» и «крокодилам» лучше взять короче, что бы уменьшить влияние их собственной индуктивности на показания замеров. В месте припаивания проводов к плате, соединение стоит дополнительно зафиксировать каплей термоклея.

При необходимости регулирования диапазона измерений на плату можно добавить разъем для переключателя (например, на три диапазона).

Корпус приставки к мультиметру

Корпус можно сделать из уже готового короба подходящего размера или сделать короб самостоятельно. Материал можно выбрать любой, например, пластик или тонкий стеклотекстолит. Короб делается под размер платы, и в нем подготавливаются отверстия для ее крепления. Также делаются отверстия для подключения проводки. Все фиксируется небольшими шурупами.

Питание приставки осуществляется от сети при помощи блока питания с напряжением в 12 В.

Настройка измерителя индуктивности

Для того чтобы откалибровать приставку для измерения индуктивности понадобятся несколько индукционных катушек с известной индуктивность (например, 100 мкГн и 15 мкГн). Катушки по очереди подключаются к приставке и, в зависимости от индуктивности, движком подстроечного резистора на экране мультиметра выставляется значение 100,0 для катушки на 100 мкГн и 15 для катушки на 15 мкГн с точностью 5%. По такому же методу устройство настраивается и в других диапазонах. Важным фактором является то, что для точной калибровки приставки необходимы точные значение тестовых катушек индуктивности.

Альтернативным методом определения индуктивности является программа LIMP. Но этот способ требует некоторой подготовки и понимания работы программы.
Но как в первом, так и во втором случае точность подобных измерений индуктивности будет не очень высока. Для работы с высокоточным оборудованием данный измеритель индуктивности подходит плохо, а для домашних нужд или для радиолюбителей будет отличным помощником.

Проведение замеров индуктивности

После сборки приставку к мультиметру необходимо протестировать. Есть несколько способов, как проверить устройство:

1. Определение индуктивности измерительной приставки. Для этого необходимо замкнуть два провода, предназначенных для подключения к индуктивной катушке. Например, при длине каждого провода и перемычки 3 см образуется один виток индукционной катушки. Этот виток обладает индуктивностью 0,1 – 0,2 мкГн. При определении индуктивности свыше 5 мкГн данная погрешность не учитывается в расчетах. В диапазоне 0,5 – 5 мкГн при измерении необходимо брать в расчет индуктивность устройства. Показания менее 0,5 мкГн являются примерными.
2. Измерение неизвестной величины индуктивности. Зная частоту катушки, при помощи упрощенной формулы расчета индуктивности можно определить это значение.
3. В случае, когда порог срабатывания кремниевых p-n переходов выше амплитуды измеряемой электрической цепи (от 70 до 80 мВ), можно измерить индуктивность катушек непосредственно в самой схеме (предварительно обесточив ее). Поскольку собственная емкость приставки имеет большое значение (25330 пФ), погрешность подобных измерений будет составлять не более 5% при условии, что емкость измеряемой цепи не превышает 1200 пФ.

При подключении приставки непосредственно к катушкам расположенным на плате применяется проводка длиной 30 сантиметров с зажимами для фиксации или щупами. Провода скручиваются с расчетом один виток на сантиметр длины. В таком случае образуется индуктивность приставки в диапазоне 0,5 – 0,6 мкГн, которую также необходимо учитывать при измерениях индуктивности.

08-01-2009

И. Потачин
Радио 12, 1998

Цифровой измерительный прибор в лаборатории радиолюбителя теперь не редкость. Однако не часто им можно измерить параметры конденсаторов и катушек индуктивности, даже если это мультиметр. Описываемая здесь простая приставка предназначена для использования совместно с мультиметрами или цифровыми вольтметрами (например, М-830В, М-832 и им подобными), не имеющими режима измерения параметров реактивных элементов.

Для измерения емкости и индуктивности с помощью несложной приставки использован принцип, подробно описанный в статье А. Степанова "Простой LC-метр" в "Радио" № 3 за 1982 г. Предлагаемый измеритель несколько упрощен (вместо генератора с кварцевым резонатором и декадного делителя частоты применен мультивибратор с переключаемой частотой генерации), но он позволяет с достаточной для практики точностью измерять емкость в пределах 2 пф...1 мкф и индуктивность 2 мкГн... 1 Гн. Кроме того, в нем вырабатывается напряжение прямоугольной формы с фиксированными частотами 1 МГц, 100 кГц, 10 кГц, 1 кГц, 100 Гц и регулируемой амплитудой от 0 до 5 В, что расширяет область применения устройства.

Задающий генератор измерителя (рис. 1) выполнен на элементах микросхемы DD1 (КМОП), частоту на его выходе изменяют с помощью переключателя SA1 в пределах 1 МГц - 100 Гц, подключая конденсаторы С1-С5. С генератора сигнал поступает на электронный ключ, собранный на транзисторе VT1. Переключателем SA2 выбирают режим измерения "L" или "С". В показанном на схеме положении переключателя приставка измеряет индуктивность. Измеряемую катушку индуктивности подключают к гнездам Х4, Х5, конденсатор - к ХЗ, Х4, а вольтметр - к гнездам Х6, Х7.

При работе вольтметр устанавливают в режим измерения постоянного напряжения с верхним пределом 1 - 2В. Следует учесть, что на выходе приставки напряжение изменяется в пределах 0... 1 В. На гнездах Х1, Х2 в режиме измерения емкости (переключатель SA2 - в положении "С") присутствует регулируемое напряжение прямоугольной формы. Его амплитуду можно плавно изменять переменным резистором R4.

Питается приставка от батареи GB1 с напряжением 9 В ("Корунд" или аналогичные ей) через стабилизатор на транзисторе VT2 и стабилитроне VD3.

Микросхему К561ЛА7 можно заменить на К561ЛЕ5 или К561ЛА9 (исключив DD1.4), транзисторы VT1 и VT2-на любые маломощные кремниевые соответствующей структуры, стабилитрон VD3 заменим на КС156А, КС168А. Диоды VD1, VD2 - любые точечные германиевые, например, Д2, Д9, Д18. Переключатели желательно использовать миниатюрные.

Корпус прибора - самодельный или готовый подходящих размеров. Монтаж деталей (рис. 2) в корпусе - навесной на переключателях, резисторе R4 и гнездах. Вариант внешнего вида показан на рисунке. Разъемы ХЗ-Х5 - самодельные, изготовлены из листовой латуни или меди толщиной 0,1...0,2 мм, конструкция их понятна из рис. 3. Для подключения конденсатора или катушки необходимо ввести выводы детали до упора в клиновидный зазор пластин; этим достигается быстрая и надежная фиксация выводов.

Налаживание прибора производят с помощью частотомера и осциллографа. Переключатель SA1 переводят в верхнее по схеме положение и подбором конденсатора С1 и резистора R1 добиваются частоты 1 МГц на выходе генератора. Затем переключатель последовательно переводят в последующие положения и подбором конденсаторов С2 - С5 устанавливают частоты генерации 100 кГц, 10 кГц, 1 кГц и 100 Гц. Далее осциллограф подключают к коллектору транзистора VT1, переключатель SA2 - в положении измерения емкости. Подбором резистора R3 добиваются формы колебаний, близкой к меандру на всех диапазонах. Затем переключатель SA1 снова устанавливают в верхнее по схеме положение, к гнездам Х6, Х7 подключают цифровой или аналоговый вольтметр, а к гнездам ХЗ, Х4 - образцовый конденсатор емкостью 100 пф. Подстройкой резистора R7 добиваются показаний вольтметра 1 В. Потом переводят переключатель SA2 в режим измерения индуктивности и к гнездам Х4, Х5 подключают образцовую катушку с индуктивностью 100 мкГн, резистором R6 устанавливают показания вольтметра, также равные 1 В.

На этом настройка прибора заканчивается. На остальных диапазонах точность показаний зависит только от точности подбора конденсаторов С2 -С5. От редакции. Налаживание генератора лучше начать с частоты 100 Гц, которую устанавливают подбором резистора R1, конденсатор С5 не подбирают. Следует помнить, что конденсаторы СЗ - С5 должны быть бумажными или, что лучше, метаплопленочными (К71, К73, К77, К78). При ограниченных возможностях в подборе конденсаторов можно использовать и переключение секцией SA1.2 резисторов R1 и их подбор, а число конденсаторов надо уменьшить до двух (С1, СЗ). Номиналы сопротивлений резисторов составят в этом: случав 4,7: 47; 470 к0м.

Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться .

• Собрал эту схему, не работает. Закралось сомнение, а не перепутана ли кое-где полярность. По -моему есть несоответствие. Кто-то может авторитетно прокомментировать?
• а диоды Д2б где нашли? раритет:D а в обще сомнения меня берут по поводу работоспособности данной схемы
• В своё время купил набор конструктор функциональный генератор. Схема похожа. Иногда пользуюсь Терпимо работает.Зимой весной летом осенью приходиться подстраивать.Работаю на застеклённом балконе Пришлось выводить на переднюю панель подстройку рабочей точки. Покрутите R1. Но при уходе рабочей точки будут плыть показания. Посмотрите есть неплохие схемы с делением исходной частоты.
• А что, в квартире температура в зависимости от времени года сильно меняется? У меня не значительно, наверное, подстраивать не пришлось бы, я полагаю. Пока прибор забросил-летом нет времени настраивать.Весной было, но почему-то не получал на ящик уведомления о сообщениях. По диодам Д2... Да никакой он не дифицитный. У меня их коробка. Да и вообще, деталей прошлых лет в достатке.
• Странно, что автор или публиковавшие материал не заметили досадной ошибки в принципиальной схеме!? Минус питания измерительного прибора посажен на общую шину, а в соответствии с этим, должно быть по схеме: X6 "+", а X7 "-".
• Всем доброй ночи, подскажите пожалуйста можно ли нетбуком прошить телефон? Заранее большое спасибо!!!
• Можно, только не в этой теме... . :D
• Мне больше вот эта схема нравится... . :)
• пРИВЕТ ВСЕМ! Мужики, а можно и купить такой прибор: http://monitor.espec.ws/section30/topic187691p20.html Очень недорого. Если там в теме посмотреть, то у меня такойже, а количество желающих приобрести растёт. Сразу предупреждаю- Я НЕ РЕКЛАМЩИК и ЭТО НЕ РЕКЛАМА! :)
• Здесь обсуждаем то, что можно своими руками сделать... . :)

Приставка к цифровому мультиметру m832 для измерения емкости и индуктивности.

Многие радиолюбители и специалисты широко используют в своей практике дешевые и удобные цифровые мультиметры южно-азиатского производства. Приставки к мультиметрам значительно расширяют их возможности. Два таких несложных устройства описаны в статьях . Автор предлагает еще одну приставку для мультиметра М-832.

Схема приставки основана на схеме хорошо зарекомендовавшего себя измерителя RCL повторенного многими радиолюбителями. Особенностью приставки является питание от батареи мультиметра и внутреннего источника опорного напряжения 3В его микросхемы АЦП.

Приставка имеет следующие диапазоны измерений: 200 пФ, мкГн, 2,20,200 нФ, мГн, 2, 20 мкФ, Гн. Погрешность измерений ± (1 % + 3 единицы младшего разряда) при измерении емкости и ± (3 % + 5 единиц младшего разряда) при измерении индуктивности. Приставка потребляет ток менее 10 мА и сохраняет свою точность при снижении напряжения батареи питания до 8 В.

Принцип измерений в описываемой приставке заключается в следующем. Напряжение треугольной формы прикладывается к измеряемой емкости, при этом ток через нее имеет форму меандра и его амплитуда пропорциональна измеряемой емкости.

При измерении индуктивности через нее пропускается ток треугольной формы, падение напряжения на индуктивности имеет форму меандра и пропорционально ее величине. Измеряемая емкость и эталонные резисторы подключаются в соответствии с рис. 1, а, а измеряемая индуктивность — по схеме на рис. 1, б.

Рис.1. Для применения с приставкой мультиметр должен быть доработан — из него следует вывести минус батареи питания.

Проще всего для этой цели использовать одно из гнезд панельки для подключения проверяемых транзисторов, они, в основном, задублированы. Автор использовал гнездо “С NPN”.

Схема приставки приведена на рис. 2.

Приставку подключают штырями Х1—Х4 к четырем гнездам мультиметра. Общий провод соединяется с гнездом “СОМ”, при этом на гнезде “Е PNP” мультиметра присутствует напряжение +3В относительно гнезда “СОМ”, а на “С NPN” — напряжение - 6В относительно того же гнезда и общего провода. Все микросхемы приставки питаются от батареи GB1 непосредственно, т. е. от двуполярного источника +3/-6В.

Мультиметр используется в режиме измерения постоянного напряжения со шкалой 200 мВ.

Задающий генератор прибора собран на элементах DD1.1 и DD1.2 и работает на частоте 1 МГц.

Цепочкой декадных делителей DD2—DD5 эта частота делится до 100 кГц...100 Гц. Использованные в делителе микросхемы К176ИЕ4 при включении могут делить частоту с неправильным коэффициентом деления, поэтому для их начальной установки применена цепочка C1R1.

Сигналы с выходов генератора и микросхем DD2—DD5 через переключатель SA1.1 подаются на микросхему DD6. В ней частота делится на 10, и с выхода Р сигнал в форме меандра с частотой 100 кГц... 10 Гц поступает через повторитель на элементах DD1.3. DD7.1, DD7.2 на вход формирователя напряжения треугольной формы.

Микросхема DD6 типа К561ИЕ8 имеет внутреннюю цепь коррекции, обеспечивающую правильный коэффициент деления, поэтому подача на него импульса начальной установки не требуется.

Повторитель на ключах микросхемы К561КТЗ обладает существенно меньшим выходным сопротивлением по сравнению со стандартными выходами микросхем этой серии, что упрощает подбор входных резисторов формирователя напряжения треугольной формы.

Формирователь собран по схеме интегратора на ОУ DA1. На его не инвертирующий вход подано напряжение +1,5В с делителя R6R7, а на инвертирующий — меандр амплитудой 3 В с выхода повторителя через один из резисторов R3—R5 (Винт). Сопротивления этих резисторов и емкости конденсаторов СЗ—С5 (Синт) выбраны так. чтобы амплитуда напряжения треугольной формы составляла 5В от пика до пика, а наклон “пилы” dU/dt соответствовал значениям, приведенным в табл. 1. Для получения необходимого наклона емкость конденсатора С5 должна быть с точностью до степени десяти кратна напряжению на выходе опорного источника микросхемы АЦП мультиметра (в экземпляре автора — 3,1В).

Реально размах напряжения на выходе ОУ DA1 несколько меньше 5В за счет ограничения сверху в выходном каскаде ОУ. В результате вершины импульсов треугольной формы незначительно искажены, что не влияет на точность измерений, поскольку важной является их линейность только в средней части фронта нарастания “пилы”.

Напряжение треугольной формы с выхода ОУ DA1 подается на измеряемую емкость Сх и эталонные резисторы R10, R11 (RЭТ(С)) или через разделительный конденсатор С12 и эталонные резисторы R8, R9 (R3T(L)) на измеряемую индуктивность Lx, в результате чего получается одна из схем, приведенных на рис. 1.

При измерении емкости напряжение на выходе цепи (рис. 1, а) на эталонных резисторах R1Q, R11) имеет форму меандра с относительно резким переходом от минуса к плюсу и ступенчатым в обратном направлении. При измерении индуктивности за счет всегда реально существующего активного сопротивления горизонтальные участки напряжения получают наклон (рис, 3, ограничение вершин треугольного напряжения и не идеальность переходов условно не показаны).

С резисторов R10, R11 или измеряемой индуктивности сигнал поступает на синхронный выпрямитель, собранный на ключе DD7.3, резисторе R12 и конденсаторе С16. Ключ управляется выходными импульсами счетчика DD6 и открывается на 1/10 периода сигнала в середине положительной полуволны меандра. Конденсатор С16 запоминает напряжение на время разомкнутого состояния ключа, с него сигнал подается на вход мультиметра “VW mA”.

Без диода VD1 прибор обладает не очень удобным свойством — при значительном превышении измеряемой величиной установленного диапазона, коротком замыкании контролируемого конденсатора или обрыве индуктивности он может показать некоторое конечное значение. Это происходит из-за того, что пики перегрузки на входе ключа приходятся на моменты, когда ключ закрыт. При установке диода и отсутствии перегрузки амплитуда переменного напряжения на входе ключа DD7.3 не превышает 200 мВ, диод VD1 закрыт. Если перегрузка невелика, она индицируется, как обычно, гашением всех разрядов, кроме старшего. При большой перегрузке пики напряжения через диод VD1 заряжают конденсатор С16 и происходит аналогичная индикация.

Цепь С13—C15VD2VD3 служит для компенсации не идеальности ключа DD7.3. Дело в том, что из-за емкостной связи между управляющей и коммутируемой цепями в момент закрывания ключа в коммутируемую цепь передается небольшой отрицательный заряд. Это эквивалентно подаче на выход приставки небольшого тока отрицательной полярности, пропорционального частоте. Указанный ток, в основном, компенсируется выходным током этой цепи. К сожалению, компенсацию не удается сделать полной сразу на всех диапазонах, что несколько увеличивает погрешность измерений.

В прототипе применена симметричная схема синхронного детектора, и не идеальности ключей компенсируют друг друга. Резисторы R6 и R7 служат также начальной нагрузкой внутреннего стабилизатора напряжения 3В микросхемы АЦП мультиметра.

Систематическая погрешность прибора при измерении емкостей, возникающая из-за того, что последовательно с измеряемым конденсатором включен эталонный резистор, ничтожна, поскольку к моменту открытия ключа DD7.3 процесс установления тока через конденсатор полностью заканчивается.

При измерении индуктивностей собственное сопротивление катушек индуктивности играет двоякую роль. С одной стороны, оно несколько уменьшает показания прибора, поскольку включено последовательно с резисторами R8 или R9 и уменьшает силу тока треугольной формы, текущего через измеряемую индуктивность. С другой стороны, оно увеличивает показания за счет наклона горизонтальных участков сигнала на измеряемой индуктивности. Указанные эффекты не компенсируют друг друга и заметно снижают точность измерений.

Резисторы R4—R11 следует подобрать с точностью 0,2 %. В описываемой конструкции использовались резисторы типа С2-29В мощностью 0,125 Вт, остальные резисторы — МЛТ. Номиналы резисторов R6, R7 можно выбрать в диапазоне 1...1.5 кОм, они должны быть стабильными и равны друг другу с точностью 0,5 %. Диоды могут быть использованы практически любые маломощные кремниевые.

Микросхемы серии К561 можно заменить на микросхемы серии КР1561, К561ИЕ8 и на К176ИЕ8, а при изменении рисунка печатной платы — на микросхемы серии К564, КР544УД2 — на К544УД2.

Конденсатор С4 следует подобрать с ТКЕ не хуже М75, остальные керамические конденсаторы могут иметь больший ТКЕ, в основном применены КМ-5 и КМ-6. Конденсатор С5 должен быть термостабильным, например К73-Э, К73-17. Оксидные конденсаторы — импортные аналоги К50-35, подстроечные СЗ и С15— КТ4-216.

Все детали приставки смонтированы на печатной плате размерами 65x70 мм из двусторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм.

На рис. 4 приведен рисунок проводников, на рис.5 — расстановка элементов приставки.

При изготовлении платы следует обратить внимание на то, что, если печатный проводник проходит между выводами микросхемы, одна или две контактных площадки в этом месте отсутствуют.

На стороне элементов фольга платы сохранена за исключением мест установки штырей Х1 — ХЗ, Х5, Х6 и выполняет роль общего провода.

Вокруг отверстий для этих штырей выполнены контактные площадки, изолированные от общего провода вытравленным кольцом.

Монтажные отверстия со стороны установки элементов раззенкованы сверлом большего диаметра кроме отверстий, помеченных крестиками и служащих для подключения выводов С10, С11 и С16 к общему проводу. Места пайки выводов элементов к фольге общего провода, а также перемычки для подключения к нему вывода 11 DD7 помечены на рис. 4 и 5 также крестиками.

Переключатель SA1 (ПГ2-8-12П4Н) установлен над микросхемами DD1, DD7, DA1 на кронштейне, изготовленном из латуни толщиной 1 мм. Переключатель снабжен ручкой-барабаном, на гранях которой выгравированы пределы измерений.

Для подключения приставки к мультиметру на плате гайками закреплены два разрезных штыря диаметром 4 мм от сетевой вилки, один из штырей использован еще и для крепления кронштейна переключателя. В качестве Х1 и Х2 впаяны латунные штырьки диаметром 0,8 мм, а для подключения измеряемых индуктивностей и конденсаторов — гнезда от разъемов 2РМ под штыри диаметром 1 мм. Фотография приставки приведена на первой странице обложки.

Приставку целесообразно собирать и настраивать в следующем порядке. Вначале на плату следует установить все детали, за исключением кронштейна с переключателем. Подать напряжение питания и подбором элементов R2 и С2 установить частоту генератора на элементах DD1.1 и DD1.2 равной 1 МГц с точностью не хуже 2 %. Частоту удобно контролировать на выходах счетчиков DD2—DD5. По осциллографу можно подогнать частоту генератора, добиваясь неподвижного изображения импульсов 100 Гц с выхода микросхемы DD5 при синхронизации развертки осциллографа от сети.

Установить кронштейн с переключателем SA1 и произвести весь проводной монтаж. Адреса у отверстий для впайки проводов на рис. 5 указывают, к какой секции переключателя SA1 (перед точкой) и к какому контакту секции (после точки) идет провод от этого отверстия. Подобрать конденсатор, емкость которого известна с точностью не хуже 0,2...0,5 % и с номиналом 0,15...0,19 мкФ, и вставить его в гнезда Х5 и Х6. На диапазоне 200 нФ подбором конденсатора С5 добиться показаний мультиметра, соответствующих емкости конденсатора. Для облегчения этой операции на плате выполнено несколько пар контактных площадок, позволяющих установить несколько конденсаторов параллельно. Термостабильным должны быть только конденсаторы, вносящие основной вклад в емкость С5, например 0,022 мкФ + 8200 пФ.

Вывод 9 секции переключателя SA1.4 следует отключить от резистора R10 и подключить к резистору R11. Подстроить конденсатор СЗ так, чтобы показания при измерении эталонной емкости на диапазонах 200 нФ и 20 нФ (он превратился в 200 нФ) совпадали. Восстановить подключение вывода 9 переключателя. На пределе 200 пФ подстроенным конденсатором С15 добиться минимальных показаний мультиметра. Установив эталонный конденсатор емкостью 150...190 пФ в качестве измеряемого подобрать сопротивление резистора R3 для получения максимальной точности показаний на этом пределе.

В режиме измерения индуктивностей в случае использования точных резисторов прибор настройки не требует.

Приставку можно использовать в качестве генератора треугольных импульсов с частотой 10 Гц...100 кГц, снимая их с гнезд Х5 и Х7. Импульсы имеют размах примерно от +1,5 до -3 В. При измерении емкостей полярных конденсаторов плюс конденсатора следует подключать к гнезду Х6, минус — к Х5.

Сергей Бирюков

Литература:

1. С. Бирюков. Приставка к мультиметру для измерения температуры. — Радио, 2002, № 1,с. 54, 55.

2. С. Бирюков. Приставка к мультиметру для измерения емкости конденсаторов. — Радио, 2002, № 2, с. 29, 30.

3. С. Бирюков. Цифровой измеритель HCL — Радио, 1996, № 3, с. 38—41, № 7, с. 62, 1997, № 7, с. 32, 1998, № 5, с. 63, 2001. №5, с, 44.

4. С. Бирюков. Устройства на микросхемах. Цифровые измерительные приборы, источники питания, любительские конструкции. — М.: Символ-Р, 1998.

материал подготовил А. Кищин (UA9XJK).