Domácí digitální voltmetr z čínského multimetru. Voltmetr a ampérmetr pro napájení z multimetru

Dobrý den milý čtenáři. Někdy je nutné mít „po ruce“ malý jednoduchý voltmetr. Vyrobit takový voltmetr vlastníma rukama není obtížné.

Vhodnost voltmetru pro měření napětí v určitých obvodech se posuzuje podle jeho vstupního odporu, který je součtem odporu rámečku ukazatele a odporu přídavného rezistoru. Protože při různých mezích mají přídavné odpory různé hodnoty, vstupní odpor zařízení se bude lišit. Častěji se voltmetr hodnotí jeho relativním vstupním odporem, který charakterizuje poměr vstupního odporu zařízení k 1V měřeného napětí, například 5 kOhm/V. To je pohodlnější: vstupní odpor voltmetru je různý v různých mezích měření, ale relativní vstupní odpor je konstantní. Čím nižší je proud celkové výchylky jehly měřicího zařízení Ii použitého ve voltmetru, tím větší bude jeho relativní vstupní odpor, tím přesnější budou měření, která provádí. U tranzistorových konstrukcí je nutné měřit napětí od zlomků voltu až po několik desítek voltů, u elektronkových i více. Proto je jednomezní voltmetr nepohodlný. Například voltmetr se stupnicí 100 V nemůže přesně měřit ani napětí 1-5 V, protože odchylka jehly bude sotva patrná. Proto potřebujete voltmetr, který má alespoň tři nebo čtyři meze měření. Obvod takového stejnosměrného voltmetru je na obr. 1. Obr. Přítomnost čtyř přídavných rezistorů R1, R2, R3 a R4 znamená, že voltmetr má čtyři meze měření. V tomto případě je první limit 0-1V, druhý 0-10V, třetí 0-100V a čtvrtý 0-1000V.
Odpor přídavných rezistorů lze vypočítat pomocí vzorce následujícího z Ohmova zákona: Rd = Up/Ii - Rp, zde Up je nejvyšší napětí dané meze měření, Ii je celkový vychylovací proud jehly měřicí hlavy a Rp je odpor rámu měřicí hlavy. Takže například pro zařízení s proudem Ii = 500 μA (0,0005 A) a rámem s odporem 500 Ohmů by měl být odpor přídavného rezistoru R1 pro limit 0-1V 1,5 kOhm, pro Limit 0-10V - 19,5 kOhm, pro limit 0 -100V - 199,5 kOhm, pro limit 0-1000 - 1999,5 kOhm. Relativní vstupní odpor takového voltmetru bude 2 kOhm/V. Obvykle jsou ve voltmetru instalovány další odpory s hodnotami blízkými vypočteným. Konečné „nastavení“ jejich odporů se provádí při kalibraci voltmetru připojením dalších odporů k nim paralelně nebo sériově.

Pokud je stejnosměrný voltmetr doplněn o usměrňovač, který převádí střídavé napětí na stejnosměrné (přesněji pulzující), získáme voltmetr střídavý. Možné zapojení takového zařízení s půlvlnným usměrňovačem je na obr. 2. Obr. Zařízení funguje následovně. V těch okamžicích, kdy je na levé (podle schématu) svorce zařízení kladná půlvlna střídavého napětí, protéká proud diodou D1 a poté mikroampérmetrem na pravou svorku. V tomto okamžiku je dioda D2 uzavřena. Během kladné půlvlny na pravé svorce se sepne dioda D1 a kladné půlvlny střídavého napětí se uzavřou přes diodu D2 a obchází mikroampérmetr.
Přídavný rezistor Rd se vypočítá stejným způsobem jako pro konstantní napětí, ale získaný výsledek se vydělí 2,5-3, pokud je usměrňovač zařízení půlvlnný, nebo 1,25-1,5, pokud je usměrňovač zařízení plně- vlna - obr. 3. Přesněji řečeno, odpor tohoto rezistoru se volí experimentálně při kalibraci stupnice přístroje. Rd můžete vypočítat pomocí jiných vzorců. Odpor přídavných rezistorů voltmetrů usměrňovacího systému, vyrobených podle obvodu na obr. 2, se vypočítá podle vzorce:
Rd = 0,45*Up/Ii – (Rp + rd);
Pro obvod na obr. 3 vypadá vzorec takto:
Rd = 0,9*Up/Ii – (Rp + 2rd); kde rd je odpor diody v propustném směru.
Hodnoty zařízení usměrňovacího systému jsou úměrné průměrné usměrněné hodnotě měřených napětí. Váhy jsou kalibrovány v efektivních hodnotách sinusového napětí, takže údaje zařízení usměrňovacího systému se rovnají efektivní hodnotě napětí pouze při měření sinusových napětí. Jako usměrňovací diody se používají germaniové diody D9D. Tyto voltmetry mohou také měřit audiofrekvenční napětí až do několika desítek kilohertzů. Stupnici pro podomácku vyrobený voltmetr lze nakreslit pomocí programu FrontDesigner_3.0_setup.

Každý majitel čínského multimetru DT830 a podobných modelů se jistě při provozu setkal s nepříjemnostmi, které nejsou na první pohled vidět.

Například se neustále vybíjí baterie kvůli tomu, že zapomněli přepnout vypínač do polohy vypnuto. Nebo chybějící podsvícení, nepraktické dráty a mnoho dalšího.

To vše lze snadno upravit a funkčnost vašeho levného multimetru zvýšit na úroveň jednotlivých profesionálních zahraničních modelů. Zvažme v pořádku, co chybí a co lze přidat k provozu jakéhokoli multimetru bez zvláštních kapitálových nákladů.

Výměna vodičů multimetru a sond

Za prvé, s čím se 99 % uživatelů levných čínských multimetrů setkává, je selhání nekvalitních měřicích sond.

Za prvé, hroty sond se mohou zlomit. Při dotyku zoxidovaného nebo mírně rezavého povrchu pro měření je třeba povrch lehce očistit, aby byl zajištěn spolehlivý kontakt. Nejpohodlnějším způsobem, jak toho dosáhnout, je samozřejmě použití samotné sondy. Jakmile ale začnete škrábat, v tu chvíli se může hrot odlomit.

Za druhé, průřez vodičů obsažených v sadě také neobstojí v kritice. Nejen, že jsou chatrné, ale také to ovlivní chybu multimetru. Zvláště, když při měření hraje významnou roli odpor samotných sond.

Nejčastěji dochází k přerušení drátu v místech připojení u zásuvného kontaktu a přímo při pájení ostrého hrotu sondy.

Když se to stane, budete překvapeni, jak tenké kabely uvnitř skutečně jsou.
Mezitím musí být multimetr navržen pro měření proudového zatížení do 10A! Není jasné, jak to lze provést pomocí takového drátu.

Zde jsou reálné údaje o měření spotřeby proudu pro svítilny, provedené pomocí standardních sond obsažených v sadě a pomocí podomácku vyrobených sond o průřezu 1,5 mm2. Jak vidíte, rozdíl v chybovosti je více než výrazný.

Zásuvné kontakty v konektorech multimetru se také časem uvolní a zhorší celkový odpor obvodu při měření.

Obecně platí, že jednoznačný verdikt všech majitelů multimetrů DT830 a dalších modelů je, že sondy je potřeba upravit nebo vyměnit ihned po zakoupení nástroje.

Pokud jste šťastným majitelem soustruhu nebo soustruh znáte, můžete si rukojeti sond vyrobit sami z nějakého izolačního materiálu, například z kousků nepotřebného plastu.

Hroty sond jsou vyrobeny z nabroušeného vrtáku. Samotný vrták je tvrzený kov a lze s ním snadno seškrábat případné karbonové usazeniny nebo rez bez rizika poškození sondy.

Při výměně zásuvných kontaktů je nejlepší použít následující zástrčky používané v audio zařízení pro zásuvky reproduktorů.

Pokud jste skutečně na kolektivní farmě nebo nemáte po ruce žádné jiné možnosti, můžete jako poslední možnost použít běžné kontakty ze skládací zástrčky.
Také perfektně pasují do konektoru na multimetru.
Konce, které budou trčet mimo multimetr, v místech připájení vodičů ke zástrčce, přitom nezapomeňte zaizolovat tepelnou trubicí.

Pokud není možné vyrobit sondy sami, může být tělo ponecháno stejné a nahradí pouze dráty.

V tomto případě jsou možné tři možnosti:

Po výměně se takové dráty velmi snadno shromáždí do svazku, aniž by se zamotaly.

Za druhé, jsou navrženy tak, aby vydržely velké množství ohybů a rozbily se dříve, než multimetr sám selže.

Za třetí, chyba měření díky jejich většímu průřezu oproti původním bude minimální. To znamená, že všude existují trvalé výhody.

Důležitá poznámka: při výměně vodičů byste se neměli snažit, aby byly mnohem delší než ty, které byly dodány se sadou. Pamatujte, že délka vodiče, stejně jako jeho průřez, ovlivňuje celkový odpor obvodu.

Komu se nechce dělat domácí práce, může si na AliExpress objednat hotové kvalitní silikonové sondy s mnoha tipy.

Abyste zajistili, že nové sondy s drátem zaberou minimální prostor, můžete je zkroutit do spirály. K tomu se kolem trubice namotá nový drát, který se omotá elektrickou páskou, aby se zajistila, a celé se to pár minut zahřívá fénem. V důsledku toho získáte tento výsledek.

V levné verzi tento trik nebude fungovat. A pokud k zahřátí použijete fén, izolace může i plavat.

Zdokonalení držáku multimetru

Další nepříjemností při měření multimetrem je chybějící třetí ručička. Neustále musíte držet multimetr v jedné ruce a druhou používat k práci se dvěma sondami současně.
Pokud měření probíhají u vašeho stolu, pak není problém. Odložte nářadí, uvolněte ruce a pracujte.

Co dělat, když měříte napětí v panelu nebo v rozvodné skříni pod stropem?

Problém lze vyřešit jednoduše a levně. Aby bylo možné multimetr upevnit na kovový povrch, přilepte na zadní stranu přístroje pomocí tavného lepidla nebo oboustranné pásky běžné ploché magnety.

A vaše zařízení se nebude lišit od drahých zahraničních analogů.

Další možností pro levnou modernizaci multimetru z hlediska jeho pohodlného umístění a instalace na povrch pro měření je výroba domácího stojanu. K tomu potřebujete pouze 2 kancelářské sponky a horké lepidlo.

A pokud nemáte poblíž žádný povrch, kam byste mohli nástroj umístit, co byste měli v tomto případě udělat? Pak můžete použít obyčejnou širokou gumičku, třeba z podvazků.

Vyrobíte prsten z gumičky, protáhnete ho tělem a je to. Multimetr tak lze pohodlně namontovat přímo na ruku jako hodinky.

Za prvé, nyní vám multimetr už nikdy nevypadne z rukou a za druhé, odečty budete mít vždy před očima.

Krytky pro sondy

Hroty na koncích sond jsou poměrně ostré, což vás může zranit. Některé modely jsou dodávány s ochrannými kryty, některé ne.
Dost často se také ztrácejí. Ale kromě nebezpečí píchnutí do prstu také chrání kontakty před zlomením, když je multimetr v sáčku smíchaný s jiným nástrojem.

Abyste si pokaždé nekupovali náhradní, můžete si je vyrobit sami. Vezměte obyčejný uzávěr z gelového pera a namažte hrot měrky jakýmkoliv olejem. To se provádí tak, aby se uzávěr během výrobního procesu nelepil na povrch.

Poté naplňte vnitřní povrch uzávěru horkým lepidlem a nasaďte jej na ostrý hrot.
Počkejte, až horké lepidlo ztuhne a výsledný výsledek klidně odstraňte.

Multimetrové podsvícení

Funkce, kterou multimetr ve špatně osvětlených prostorách postrádá, je podsvícení displeje. Řešení tohoto problému není obtížné, stačí použít:

Na boku pouzdra vytvořte otvor pro spínač. Přilepte reflektor pod indikační displej a připájejte dva vodiče ke kontaktům korunky.
Dodávají energii spínači a následně LED diodám. Konstrukce je připravena.

Konečný výsledek domácí úpravy podsvícení multimetru bude vypadat takto:

Podsvícená baterie se vybije mnohem rychleji, takže při dostatku přirozeného světla nezapomeňte vypnout vypínač.

Výměna korunky v multimetru za lithium-iontovou baterii z telefonu

V posledních letech se stalo velmi populární předělat multimetr výměnou zdroje z původní korunky za lithium-iontovou baterii z mobilních telefonů a smartphonů. Pro tyto účely budete kromě samotné baterie potřebovat nabíjecí a vybíjecí desky. Kupují se na Aliexpress nebo jiných internetových obchodech.

Ochranná deska proti nadměrnému vybití pro takové baterie je zpočátku zabudována do baterie v její horní části. Je potřeba, aby se baterie nevybíjela nad nominálně přípustné limity (přibližně 3 Volty a méně).

Nabíjecí deska neumožňuje dobíjení baterie nad 4,2 V (odkaz na aliexpress).
Navíc budete potřebovat desku, která zvýší napětí ze 4V na požadovaných 9V (odkaz na aliexpress).

Samotná baterie se kompaktně vejde na zadní kryt a nepřekáží při jeho zavírání.
Nejprve musí být výstupní napětí na zesilovacím modulu nastaveno na 9 voltů. Připojte jej pomocí vodičů k dosud nepřestavěnému multimetru a pomocí šroubováku odšroubujte požadovanou hodnotu.

Do pouzdra budete muset udělat otvor pro nabíjecí konektor micro nebo mini USB.

Samotný boostovací modul je umístěn v místě, kde má být korunka.

Ujistěte se, že kabeláž od modulu k baterii má požadovanou délku. V budoucnu vám to umožní snadno sejmout kryt a po rozpůlení těla provést v případě potřeby vnitřní kontrolu multimetru.

Po umístění všech dílů dovnitř zbývá pouze zapájet kabeláž podle schématu a vše naplnit horkým lepidlem, aby se při přemisťování zařízení nic nehýbalo.

Horkým lepidlem je vhodné naplnit nejen tělo, ale i kontakty s drátky, aby se prodloužila jejich životnost.

Významnou nevýhodou takového multimetru na lithium-iontovou baterii je jeho provoz, nebo spíše ne provoz, při teplotách pod nulou.

Jakmile bude váš multimetr sedět v kufru auta nebo v zimě delší dobu v tašce, okamžitě si vzpomenete na baterii.

A možná si říkáte, byla taková změna užitečná? Nakonec se samozřejmě rozhodnete na základě provozních podmínek zařízení.

Upřesnění tlačítka on/off na multimetru

Poslední možnost zpřesnění multimetru s přechodem na lithium-iontové baterie je vhodné ještě vylepšit umístěním vypínacího tlačítka do napájecího obvodu převodníku na baterii.

Za prvé, samotný převodník spotřebovává malé množství proudu, a to i v pohotovostním režimu, kdy multimetr nefunguje.

Za druhé, díky tomuto přepínači nebudete muset znovu klikat na samotný multimetr, abyste jej vypnuli. Mnoho zařízení z tohoto důvodu předčasně selhává.

Některé cesty jsou předem vymazány, jiné se začínají zkracovat. Velmi užitečné bude tedy tlačítko pro vypnutí celého zařízení najednou.

Další tip od zkušených uživatelů čínských multimetrů je, že aby spínač dlouho a správně sloužil, ihned po zakoupení rozeberte a namažte kluzné plochy kuliček spínače.

A na desce se doporučuje natřít dráhy technickou vazelínou. Protože nová zařízení nemají mazání, spínač se rychle opotřebovává.

Tlačítko můžete vytvořit jak interně, pokud najdete volné místo, tak externě. K tomu budete muset vyvrtat pouze dva mikro otvory pro napájecí kabely.

Svítilna v multimetru

Další novinkou pro multimetr je možnost přídavné svítilny. Často musíte pomocí zařízení hledat poškození v rozvaděčích a rozvodných skříních ve sklepech nebo zkraty v elektroinstalaci v místnostech, kde není světlo.

Do obvodu je přidána obyčejná bílá LED a tlačítko speciálně pro jeho zapnutí. Je velmi snadné zkontrolovat, jak velký světelný tok z dané LED stačí. K tomu ji nemusíte ani rozebírat.

Umístěte anodové rameno diody do konektoru E a katodové rameno do konektoru C (anodové rameno je delší než katoda). To vše se děje v konektorech pro režim měření tranzistoru na bloku P-N-P.

LED dioda bude svítit v jakékoli poloze přepínače a zhasne pouze tehdy, když multimetr sami vypnete. Chcete-li to vše namontovat dovnitř, musíte najít potřebné piny na desce plošných spojů a připájet dva vodiče k emitoru (konektor E) a kolektoru (konektor C). Tlačítko je připájeno do drátové mezery a namontováno skrz otvor v těle multimetru.

Vše zajistíte horkým lepidlem a získáte přenosný multimetr na baterku.

Situace, kdy by měl být voltmetr po ruce, nastávají poměrně často. K tomu není potřeba používat složité tovární zařízení. Vytvoření jednoduchého voltmetru vlastníma rukama není problém, protože se skládá ze dvou prvků: měřicí jednotky ukazatele a odporu. Je pravda, že je třeba poznamenat, že vhodnost voltmetru je určena jeho vstupním odporem, který se skládá z odporů jeho prvků.

Ale je třeba vzít v úvahu skutečnost, že existují různé odpory s různými hodnotami, a to znamená, že vstupní odpor bude záviset na instalovaném odporu. To znamená, že výběrem správného odporu můžete vyrobit voltmetr pro měření určitých úrovní napětí v síti. Samotné měřicí zařízení je častěji hodnoceno indikátorem - relativní vstupní odpor na jeden volt napětí, jeho jednotka měření je kOhm / V.

To znamená, že se ukazuje, že vstupní odpor v různých měřených oblastech je odlišný, ale relativní hodnota je konstantním ukazatelem. Kromě toho, čím méně se šipka na měřicím bloku odchyluje, tím větší je relativní hodnota, a proto budou měření přesnější.

Vícelimitní nástroj

Kdo se opakovaně setkal s konstrukcemi a obvody tranzistorů, ví, že velmi často je třeba voltmetrem měřit obvody s napětím od desítek zlomků jednoho voltu až po stovky voltů. Jednoduché domácí zařízení s jedním rezistorem to neudělá, takže budete muset k obvodu připojit několik prvků s různými odpory. Abyste pochopili, o čem mluvíme, doporučujeme vám seznámit se s níže uvedeným diagramem:

Ukazuje, že v obvodu jsou instalovány čtyři rezistory, z nichž každý je zodpovědný za svůj vlastní rozsah měření:

1. Od 0 voltů k jednomu.
2. Od 0 voltů do 10V.
3. Od 0 V do 100 voltů.
4. Od 0 do 1000 V.

Hodnotu každého rezistoru lze vypočítat na základě Ohmova zákona. Zde se používá následující vzorec:

R=(Uп/Iи)-Rп, kde

• Rп je odpor měřicí jednotky, vezměte si například. 500 Ohmů;
• Up je maximální napětí měřeného limitu;
• Ii je síla proudu, při které se ručička vychýlí na konec stupnice, v našem případě - 0,0005 ampéru.

Pro jednoduchý voltmetr z čínského ampérmetru si můžete vybrat následující odpory:

• pro první limit – 1,5 kOhm;
• pro druhý – 19,5 kOhm;
• za třetí – 199,5;
• za čtvrté – 1999,5.

Ale hodnota relativního odporu tohoto zařízení bude rovna 2 kOhm/V. Vypočítané hodnoty se samozřejmě neshodují se standardními, takže odpory budou muset být vybrány blízko hodnoty. Dále se provede finální seřízení, při kterém se zkalibruje samotné zařízení.

Jak převést stejnosměrný voltmetr na střídavé napětí

Obvod zobrazený na obrázku 1 je stejnosměrný voltmetr. Aby to bylo proměnlivé nebo, jak říkají odborníci, pulzující, je nutné do konstrukce nainstalovat usměrňovač, pomocí kterého se stejnosměrné napětí přeměňuje na střídavé. Na obrázku 2 je schematicky znázorněn střídavý voltmetr.

Toto schéma funguje takto:

• když je na levé svorce kladná půlvlna, dioda D1 se otevře, D2 v tomto případě sepne;
• napětí prochází ampérmetrem na pravou svorku;
• když je kladná půlvlna na pravém konci, pak se D1 sepne a ampérmetrem neprochází žádné napětí.

Do obvodu je třeba přidat rezistor Rd, jehož odpor se vypočítá úplně stejně jako u ostatních prvků. Je pravda, že jeho vypočtená hodnota je dělena koeficientem rovným 2,5-3. To je případ, kdy je ve voltmetru instalován půlvlnný usměrňovač. Pokud je použit celovlnný usměrňovač, pak se hodnota odporu vydělí koeficientem: 1,25-1,5. Mimochodem, jeho schéma je znázorněno na obrázku 3.

Jak správně připojit voltmetr

Kdo neví, ale chce zkontrolovat napětí na některé části elektrické sítě, musí si položit otázku - jak zapojit voltmetr? To je vlastně vážná otázka, odpověď na ni spočívá v jednoduchém požadavku - voltmetr musí být zapojen pouze paralelně se zátěží. Pokud dojde k sériovému připojení, samotné zařízení jednoduše selže a můžete dostat elektrický šok.

Jde o to, že s takovým připojením klesá proudová síla působící na samotné měřicí zařízení. Při tomto odporu se nemění, to znamená, že zůstává velký. Mimochodem, nikdy si nepleťte voltmetr s ampérmetrem. Ten je zapojen do obvodu sériově, aby se snížil odpor na minimum.

A poslední otázka k tématu je, jak používat voltmetr, který jste si sami vyrobili. Takže vaše zařízení má dvě sondy. Jeden je připojen k nulovému obvodu, druhý k fázi. Můžete také zkontrolovat napětí přes zásuvku, když jste předtím určili, která zásuvka je napájena nulou a která fází. Nebo připojte zařízení paralelně k měřené oblasti. Šipka měřicího bloku ukáže hodnotu napětí v síti. Takto používají tento podomácku vyrobený měřicí přístroj.

Předehra

Úplně se mi nevešel do zdroje napájení (odečty nejsou od nuly - ale to je cena, kterou zaplatím za energii z měřeného obvodu), ale je to levné.
Rozhodl jsem se to vzít a přijít na to na místě.

Schéma modulu voltmetru

Soubor na místě...

2. Po úpravě dle bodu 1 se rozsah měřeného napětí zvýší na 99,9V (dříve bylo omezeno maximálním vstupním napětím stabilizátoru DA1 - 30V). Vstupní poměr děliče je asi 33, což nám dává maximálně 3 volty na vstupu DD1 při 99,9V na vstupu děliče. Dodal jsem maximálně 56V - už nemám, nic se nespálilo :-), ale chyba se také zvýšila.

4. Chcete-li bod přesunout nebo úplně vypnout, musíte odpájet rezistor R13 10 kOhm CHIP, který je umístěn vedle tranzistoru, a místo toho připájet běžný rezistor 10 kOhm 0,125 W mezi kontaktní plošku nejdále od rezistoru CHIP. a odpovídající kolík řídicího segmentu DD1 - 8, 9 nebo 10.
Normálně se tečka rozsvítí na střední číslici a báze tranzistoru VT1 je připojena k pinu přes 10kOhm CHIP. 9 DD1.

Proud spotřebovaný voltmetrem byl asi 15 mA a měnil se v závislosti na počtu osvětlených segmentů.
Po popsané úpravě bude veškerý tento proud spotřebováván z externího zdroje energie, bez zatížení měřeného obvodu.

Celkový

Tovární stav

S odpájeným indikátorem, pohled zepředu

S odpájeným ukazatelem, pohled zezadu

Indikátor je zabarvený automobilovým barevným filmem (20 %) pro snížení jasu a zlepšení viditelnosti indikátoru ve světle.
Velmi doporučuji tónovat. V každém autoservisu, který provádí tónování, vám rádi zdarma dají zbytky tónovací fólie.

Na internetu jsou i další úpravy tohoto modulu, ale podstata úprav se nemění - pokud narazíte na špatný modul, jednoduše upravíte schéma zapojení na desce odstraněním indikátoru nebo prozvoněním obvodů testerem a jdi pryč!