Измерительные приборы в блоке

питания

В статье [1] говорится о питании мультиметров от внешних источников. Хотелось бы расширить область применения упомянутых приборов, в частности, использовать их в качестве цифровых шкал для индикации напряжения и потребляемого нагрузкой тока, например, в лабораторных блоках питания. При этом необходимое условие обязательное питание мультиметра от отдельного источника, изолированного от того, напряжение или ток в котором измеряет встроенный мультиметр! Напряжение питания мультиметра лучше всего стабилизировать и установить на минимально допустимом для устойчивой работы мультиметра уровне (7...8 В при норме 9 В) для обеспечения долговременной работы мультиметра без нагрева.

-

В качестве цифровой шкалы лучше использовать самые дешевые мультиметры (например, "М830" [2]). При этом, с одной стороны, получаются минимальные затраты, а с другой, отсутствует автоматическое отключение питания по истечении некоторого времени (переход в "спящий режим"), которое предусмотрено в более дорогих приборах.

Размер цифр ЖК-индикатора такого мультиметра (рис.1) достаточно большой, и считывание показаний не составляет труда. Корпус мультиметра удаляется или адаптируется к размещению на передней стенке БП. При желании иметь индикацию как напряжения, так и тока, на передней панели БП необходимо предусмотреть переключатель, коммутирующий все необходимые цепи, обусловленные конструкцией мультиметра.

Для измерения напряжения проще всего выбрать один предел, обеспечивающий индикацию максимального выходного напряжения БП. Предел измерения тока лучше установить также один, например,

2 А (2000 мА в "М830") или 10 А. Если предел измерения тока 10 А недостаточен, нужно подобрать к прибору соответствующий шунт и ввести коэффициент умножения. Например, показания 10 Ас шунтом будут соответствовать току 30 А.

-

В случае минимизации габаритов измерительного блока переключатели, гнезда и части корпуса мультиметра удаляются, а нужные соединения выполняются в схеме мультиметра.

Маломощный источник питания для мультиметра нетрудно изготовить в виде параметрического стабилизатора с использованием стабилитрона или взять микросхемный стабилизатор на соответствующее напряжение. Питание этого источника осуществляется от отдельной, изолированной от основной, обмотки силового трансформатора. Возможен вариант с питанием БП мультиметра от сетевых адаптеров, обычно размещаемых в сетевых вилках. В крайнем случае, можно оставить питание встроенного мультиметра от батарейки "Крона", но при этом придется довольно часто эти батарейки менять и, главное, следить, чтобы они не разряжались ниже допустимого предела.

-

Еще один способ получения напряжения питания мультиметра — применение импульсных преобразователей (DC-DC конверторов), которые позволяют питать мультиметр от основного стабилизатора блока питания и, в то же время, изолировать от него цепи питания мультиметра. При выходном напряжении 13,8 В подойдут конверторы: AM2GW 2409S-NZ (UBX=9...36 В, иВых=9 В), AV2G1207SZ (UBX=9...18B, UBblx=7,2 В), AM2G1209 (UBX=9...18B, иВых=9 В) и аналогичные. Для небольшого уменьшения выходного напряжения конвертора (на 0,5...0,7 В ниже 9 В), чтобы повысить надежность мультиметра, между его выходами и входами питания мультиметра можно включить (последовательно) кремниевый диод.

Для шкалы мультиметра в передней стенке БП прорезается отверстие, остальные детали мультиметра находятся внутри БП. В "продвинутом" случае возможна одновременная и постоянная индикация напряжения и тока цифровыми шкалами, выполненными на основе двух мультиметров. Но в этом случае потребуется уже два (изолированных друг от друга и от основного) стабилизатора для независимого питания каждого "экс-мультиметра".

-

Однако можно подключить к основному стабилизатору два DC-DC конвертера, которые гальванически развяжут цепи питания мультиметров от основного стабилизатора БП и друг от друга. Указанные выше типы преобразователей могут не устроить взыскательного конструктора аппаратуры по причине отсутствия надлежащего сглаживания пульсаций напряжений, так что после них желателен маломощный стабилизатор типа 78L08...78L09 и т.п.

Схемы источники питания

Измерительные приборы в блоке питания

При этом придется выбрать конвертер с выходным напряжением 12 В, например, AM2GW 2412S-NZ (UBX=9...36 В, UBblx=12 В), AM2GW 2412SZ (UBX=9...36 В, UBblx=12 В), AM2G 1212SZ (UBX=9...18 В, UВых=12 В) и аналогичные.

Конечно, цифровые мультиметры в виде шкал в блоках питания весьма удобны. Но в "закромах" многих радиолюбителей имеются стрелочные измерительные приборы (СИП). Измерители на основе СИП проще и, кроме того, позволяют визуально отслеживать динамику процесса при изменении выходного напряжения и тока БП, несмотря на пониженную по сравнению с цифровыми мультиметрами точность.

-

В любительской практике попадаются разные СИП или отдельные измерительные головки, так что для их использования в изготавливаемом БП необходима соответствующая калибровка.

Обратимся к схеме на рис.2. Измерительная головка РА1 в зависимости от положения переключателя SA1 подключается к выходу стабилизатора с регулируемым выходным напряжением в качестве либо вольтметра, либо амперметра. Для удешевления БП применена только одна измерительная головка, хотя можно применить и две, разделив функции измерения напряжения и тока. При этом, переключатель SA1 окажется ненужным.

-

Возьмем в качестве РА1 микроамперметр стоком полного отклонения 100 мкА. Чтобы использовать эту головку в качестве вольтметра, например, с пределом измерений 20 В, нужно подключить последовательно с ней резистор, сопротивление

которого подбирается в процессе калибровки вольтметра (рис.3).

Включаем БП в сеть, к его выходу подключаем контрольный вольтметр PV1. Устанавливаем максимальное выходное напряжение БП. Оно для удобства считывания показаний должно быть кратным конечному значению шкалы измерительной головки РА1 (например, 10В при 100 делениях шкалы головки или 30 В при 30 делениях шкалы). Переменным резистором RP1 устанавливаем стрелку на конечное деление шкалы. Этот переменный резистор можно и оставить в схеме, но для большей стабильности лучше измерить суммарное сопротивление цепочки R1-RP1 и подобрать постоянный резистор такого же сопротивления.

-

Порой стабилизаторы напряжения отказываются стабильно работать без нагрузки, поэтому при выполнении калибровки к выходу стабилизатора нужно подключить небольшую нагрузку (резистор сопротивлением несколько килоом).

Для калибровки ИП в режиме измерения тока(амперметра)необходимо изготовить шунт. Учитывая слишком большой температурный коэффициент меди, приемлемую точность измерения тока можно получить только при использовании термостабильных проводов из специальных сплавов с высоким удельным сопротивлением (нихрома, манганина или константана). В качестве основы можно взять нихромовую спираль от старой электроплитки, фена и т.п. Зная мощность "донорного" нагревателя, можно определить максимальный ток lmax, который способна выдержать спираль:

 

Рейтинг@Mail.ru
Яндекс.Метрика

Источник: Журнал Радиомир № 7 за 2013

Измерительные приборы в блоке питания

Массовый ежемесячный научно-технический журнал

——

Источник: Журнал Радиомир № 7 за 2013
Измерительные приборы в блоке питания

Измерительные приборы в блоке питанияИзмерительные приборы в блоке питания

где Р — мощность нагревателя, Вт; U — рабочее напряжение, В (чаще всего 220 В).

В измерительной схеме этот провод так нагружать нельзя из-за сильного нагрева, т.е. его допустимый ток следует уменьшить на 20.. .30% (для фена — на 40.. .50%, поскольку спираль там работает при постоянном обдуве).

-

Если ток получается меньше предельного тока БП, берутся несколько кусков провода и соединяются параллельно.

Хотя в продаже появились флюсы для пайки нихрома, помимо пайки концы шунта необходимо зафиксировать зажимами с винтовыми соединениями, а в качестве основы для него взять термостойкую пластмассу (стеклотекстолит, бакелит и т.п.). Еще необходимо предусмотреть такое место для шунта в БП, где он будет хорошо охлаждаться и не вызовет перегрева расположенных рядом узлов БП. Естественно, все это необходимо в том случае, если предполагается, что блок питания часто будет работать с полной нагрузкой.

-

Если большая точность при измерении тока нагрузки на требуется, в качестве шунта для чувствительных головок можно использовать саму шину питания (ее сечение при максимальном токе БП 30 А должно быть не менее 4...6 мм2). В этом случае часть шины освобождается от изоляции, к одному из концов этого участка присоединяется провод (зажимом или пайкой) от калибруемой головки РА1 (рис.4). К выходу БП подключается нагрузка (мощный резистор) с включенным

последовательно с ней образцовым амперметром РА2. Сопротивление нагрузки должно быть таким, чтобы выходной ток был близок к максимальному току БП.

Второй вывод калибруемой головки также снабжаем зажимом, который (в ослабленном состоянии) можно перемещать по шине. Этот зажим сначала подводим к первому (показания калибруемой головки при этом нулевые), а затем постепенно сдвигаем вдоль шины (на рис.4 влево) и находим такое его положение, при котором показания РА1 и РА2 совпадают. В этом месте провод фиксируем.

-

Остается проверить стабильность показаний откалиброванного амперметра при длительной работе БП с максимальным током и при изменении нагрузки (примерно от 20 до 90% максимального тока).

В измерительных цепях источников питания очень существенно, чтобы переходные сопротивления в контактах были минимальными и стабильными. В этом смысле переключатель SA1 (рис.2) "узкое место".

Для его "расшивки" можно применить герконовое реле (Upaб6=10...12 В), контакты которого весьма стабильны, а с помощью SA1 подавать питание на катушку реле. В схеме с двумя головками (рис.5) такой проблемы нет.

-

В.БЕСЕДИН, г.Тюмень.

-

Литература

1. В.Никулин. Питание мультиметров от внешних источников. Радиомир, 2012, 12, С.27.

2. Измерительный комплекс "М830" +... Радиомир, 2013, 2, С.30.

Измерительные приборы в блоке питания