Un simple voltímetro casero.

Voltímetro casero DC y AC.

Hola querido lector. A veces se hace necesario tener un pequeño y sencillo voltímetro “a mano”. Hacer un voltímetro de este tipo con sus propias manos no es difícil.

La idoneidad de un voltímetro para medir voltajes en ciertos circuitos se juzga por su resistencia de entrada, que es la suma de la resistencia del marco del dispositivo indicador y la resistencia de la resistencia adicional. Dado que las resistencias adicionales tienen diferentes clasificaciones en diferentes límites, la resistencia de entrada del dispositivo será diferente. Más a menudo, un voltímetro se evalúa por su resistencia de entrada relativa, que caracteriza la relación entre la resistencia de entrada del dispositivo y 1 V del voltaje medido, por ejemplo, 5 kOhm / V. Esto es más conveniente: la resistencia de entrada del voltímetro es diferente en diferentes límites de medición y la resistencia de entrada relativa es constante. Cuanto menor sea la corriente de desviación total de la flecha del dispositivo de medición Ii utilizado en el voltímetro, mayor será su resistencia de entrada relativa, más precisas serán sus mediciones. En los diseños de transistores, es necesario medir el voltaje desde fracciones de un voltio hasta varias decenas de voltios, y aún más en los diseños de lámparas. Por lo tanto, un voltímetro de límite único es inconveniente. Por ejemplo, incluso los voltajes de 1-5V no se pueden medir con precisión con un voltímetro con una escala de 100V, ya que la desviación de la flecha apenas se notará. Por lo tanto, necesitamos un voltímetro que tenga al menos tres o cuatro límites de medición. En la Fig. 1 se muestra un diagrama de dicho voltímetro de CC. La presencia de cuatro resistencias adicionales R1, R2, R3 y R4 indica que el voltímetro tiene cuatro límites de medición. En este caso, el primer límite es 0-1V, el segundo es 0-10V, el tercero es 0-100V y el cuarto es 0-1000V.
La resistencia de las resistencias adicionales se puede calcular mediante la siguiente fórmula de la ley de Ohm: Rd \u003d Up / Ii - Rp, aquí Up es el voltaje más alto de un límite de medición dado, Ii es la corriente de desviación total de la aguja del cabezal de medición, y Rp es la resistencia del marco del cabezal de medición. Entonces, por ejemplo, para un dispositivo para una corriente Ii \u003d 500 μA (0.0005A) y un marco con una resistencia de 500 ohmios, la resistencia de la resistencia adicional R1, para un límite de 0-1V, debe ser de 1.5 kOhm, para un límite de 0-10V - 19,5 kOhm, para un límite de 0 -100V - 199,5 kOhm, para el límite de 0-1000 - 1999,5 kOhm. La resistencia de entrada relativa de dicho voltímetro será de 2 kOhm / V. Por lo general, las resistencias adicionales con clasificaciones cercanas a las calculadas se montan en un voltímetro. Finalmente, el “ajuste” de sus resistencias se realiza al calibrar el voltímetro conectándoles otras resistencias en paralelo o en serie.

Si el voltímetro de CC se complementa con un rectificador que convierte el voltaje de CA en CC (o más bien, pulsante), obtenemos un voltímetro de CA. Un posible circuito de dicho dispositivo con un rectificador de media onda se muestra en la Fig. 2. El dispositivo funciona de la siguiente manera. En esos momentos cuando hay una media onda positiva de voltaje alterno en la terminal izquierda (según el circuito) del dispositivo, la corriente fluye a través del diodo D1 y luego a través del microamperímetro hacia la terminal derecha. En este momento, el diodo D2 está cerrado. Durante la semionda positiva en la abrazadera derecha, el diodo D1 se cierra y las semiondas positivas del voltaje alterno se cierran a través del diodo D2, sin pasar por el microamperímetro.
La resistencia adicional Rd se calcula de la misma manera que para voltajes constantes, pero el resultado se divide por 2,5-3 si el rectificador del dispositivo es de media onda, o por 1,25-1,5 si el rectificador del dispositivo es de onda completa - Fig. 3 . Más precisamente, la resistencia de esta resistencia se selecciona empíricamente durante la calibración de la escala del instrumento. Puede calcular Rd usando otras fórmulas. La resistencia de las resistencias adicionales de los voltímetros del sistema rectificador, realizado de acuerdo con el circuito de la Fig. 2, se calcula mediante la fórmula:
Rd \u003d 0.45 * Arriba / Ii - (Rp + rd);
Para el circuito de la Fig. 3, la fórmula se ve así:
Rd \u003d 0.9 * Arriba / Ii - (Rp + 2º); donde rd es la resistencia directa del diodo.
Las lecturas de los instrumentos del sistema rectificador son proporcionales al valor rectificado promedio de los voltajes medidos. Sus escalas están calibradas en los valores rms de la tensión sinusoidal, por lo tanto, las lecturas de los dispositivos del sistema rectificador son iguales al valor rms de la tensión solo cuando se miden tensiones sinusoidales. Los diodos de germanio D9D se utilizan como diodos rectificadores. Dichos voltímetros también pueden medir voltajes de frecuencia de audio de hasta varias decenas de kilohercios. Se puede dibujar una escala para un voltímetro casero usando el programa FrontDesigner_3.0_setup.

Un voltímetro de CA simple con una frecuencia de 50 Hz está diseñado como un módulo incorporado que se puede usar por separado y se puede integrar en un dispositivo terminado.
El voltímetro está ensamblado en un microcontrolador PIC16F676 y un indicador de 3 dígitos y no contiene muchos detalles.

Las principales características del voltímetro:
La forma del voltaje medido es sinusoidal.
El valor máximo de la tensión medida es de 250 V;
La frecuencia del voltaje medido - 40 ... 60 Hz;
Visualización discreta del resultado de la medición - 1 V;
Tensión de alimentación del voltímetro - 7 ... 15 V.
Consumo medio de corriente - 20 mA
Dos opciones de diseño: con y sin PSU a bordo
PCB de un solo lado
Diseño compacto
Visualización de valores medidos en una pantalla LED de 3 dígitos

Diagrama esquemático de un voltímetro para medir voltaje de CA

Las resistencias R6 y R7 crean un voltaje de 2,5 voltios (media potencia) en la entrada del ADC. El condensador relativamente pequeño C5 desvía la entrada ADC y ayuda a reducir el error de medición. El microcontrolador organiza el funcionamiento del indicador en modo dinámico por interrupciones del temporizador.

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Igor Kotov, fundador de la revista Datagor

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En mi práctica, muy a menudo me enfrento a la tarea de medir circuitos de baja corriente de alto voltaje. Por regla general, en dosímetros y fuentes de alimentación para PMT, utilizo convertidores diseñados para corrientes de muy bajo consumo. Como resultado, es imposible medirlos por métodos clásicos utilizando multímetros con una resistencia de entrada de 1 o 10 megaohmios, crean una carga significativa en el circuito medido y aparece una caída de voltaje, lo que significa que la medición se realiza con un error. , a veces significativo.

Para resolver este problema, desarrollé un voltímetro simple con una resistencia de entrada de 5 GigaOhm y un voltaje máximo medible de 2.5 kV.

El subsistema de potencia se ensambla en los elementos U1, U2, U3.
El chip U1 es responsable de cargar la batería Li-Po incorporada. El chip U2 es un regulador LDO simple que proporciona 3,0 V estables para alimentar todos los sistemas del dispositivo. En el chip U3, se ensambla un inversor que convierte + 3V a -3V para alimentar la pantalla. El hecho es que la pantalla externa de Nokia 2760 utilizada en el circuito requiere 6V para alimentar la luz de fondo, respectivamente, utilizando la diferencia de potencial creada por el inversor U3, obtenemos dos puntos de alimentación -3V y +3V, y esto nos da la necesaria Diferencia de potencial de 6V. La resistencia R1 se selecciona individualmente para cada pantalla, de modo que la corriente no exceda los 11-14 mA. Como regla general, 10 mA es suficiente para que la luz de fondo brille con un brillo normal.

Se ensambla un seguidor de voltaje en el amplificador operacional U5, que mejora las características actuales del divisor de voltaje de alta impedancia de alto voltaje R7, R5 a valores suficientes para el procesamiento posterior por un convertidor de analógico a digital en el MK.
El microcontrolador U4 asume las siguientes tareas: compensación del voltaje de compensación del amplificador operacional, procesamiento de la señal del divisor de voltaje, cálculo del mínimo, máximo, dibujo de la forma de onda del voltaje, etc.

Articulo 1

Misceláneas:

La última versión de la placa ya se ha subido a OSHPark y se puede pedir allí en el enlace "en un clic".

Un amigo lo ensambló no hace mucho tiempo e hizo un video corto sobre él, que se puede encontrar en YouTube bajo la frase "Voltímetro de alta resistencia hecho en casa".

No recomiendo reemplazar partes con análogos, todas las partes se combinan bien entre sí y, al reemplazar los análogos, pueden surgir varios matices no obvios.
La soldadura se realiza mejor con fundente EFD FLUX PLUS 6-412-A, porque tiene una resistencia de alto volumen.

Vale la pena señalar un matiz. Al voltímetro no le gustan los aumentos repentinos de voltaje de cero a varios kilovoltios en la entrada y, a veces, la interferencia creada por un aumento brusco puede hacer que el MK se congele. Por lo tanto, para medir etapas de alto voltaje con voltajes superiores a 500V, recomiendo conectarles (o soldar) un dispositivo con anticipación, antes de encenderlos. Esto proporcionará un aumento de voltaje ligeramente más suave y no causará problemas durante la operación. Todavía puede aumentar la capacitancia de C8, pero las agujas con potenciales de kilovoltios aún se distribuyen muy bien en una placa tan pequeña. Por lo tanto, es mejor evitar conectar "caliente" a circuitos con potenciales superiores a 500V, y conectarlo con anticipación, antes de encender el circuito.

Se conecta un interruptor de encendido entre los contactos Batt + y SW2, cualquiera que sea conveniente para usted.

Para la comodidad de trabajar con piezas SMD, la placa está cableada para la posibilidad de soldar pines de prueba como sondas de medición integradas.

El estuche utilizado es clásico para la serie de desarrollo Micron, este es un estuche chino del vendedor RFBAT con EBAY, por lo general se denominan "Caja de caja de plástico para proyectos DIY - -1.94"*1.08"*0.55"(L*W*H )"

En el momento del encendido, se realiza la autocalibración del dispositivo, se debe tener en cuenta que en este momento el potencial en las sondas del dispositivo debe ser igual a cero.

Al medir voltajes negativos (por ejemplo, al trabajar con PMT) Ten cuidado, el circuito no está desacoplado por el contacto "-", lo que significa que habrá un alto potencial negativo en el conector USB y el interruptor. Realizo tales mediciones sin tocar el dispositivo con mis propias manos, lo cual le aconsejo.

La pantalla muestra el voltaje actual, máximo y mínimo durante 4 segundos. Así como un gráfico-oscilograma de tensión con ajuste automático de ventana.

Características:
Rango de voltajes medidos: de +100 a +2500 voltios
Precisión de medición: + -2% + -6u
Resistencia de entrada: no menos de 4,95 GΩ (depende de la calidad de la textolita, limpieza, barniz de recubrimiento)
Duración de la batería: al menos 4 horas.

La nueva versión de la placa (v.2.02) de este artículo contiene cortes en la textolita para aumentar la resistencia de volumen de la textolita en lugares críticos.

Tableros v.2.00

Lista de elementos de radio

Usted mismo puede hacer un kilovoltímetro simple para medir voltajes de hasta 50 - 100 kilovoltios o más. Tal dispositivo puede ser útil cuando se ajustan los modos de tubos de rayos catódicos, ionizadores de aire, flocadores y otros dispositivos que usan voltajes de suministro altos.

Para hacer un kilovoltímetro, necesitará los siguientes componentes principales:

Un bastón de esquí de fibra de vidrio es hueco (Dichos bastones alguna vez se vendieron completos con los esquís más económicos. Es posible que tal bastón esté tirado en su balcón).

Resistencias de alto voltaje tipo C3-14-1-(B) (Son estas resistencias las que se ajustan exactamente al diámetro interior del bastón de esquí).

Multímetro "chino" con una impedancia de entrada de 10 MΩ. Los multímetros más pequeños que el que se muestra en la imagen suelen costar menos y tienen una impedancia de entrada de solo 1 MΩ.

Algunos pequeños detalles.

Diagrama esquemático de un kilovoltímetro.

Resistencias R1 - Rn - el brazo superior del divisor de voltaje;
- Resistencias R*(grueso), R*(fino) y la impedancia de entrada del dispositivo de medición (10 MΩ) - el brazo inferior del divisor.
- Una lámpara de neón protege el kilovoltímetro de superar la tensión de seguridad en el brazo inferior del divisor cuando este se rompe. Si el voltaje calculado suministrado al multímetro es superior a 50 voltios (por ejemplo, 100 voltios), entonces se debe conectar una bombilla de neón más en serie.

Sobre las resistencias del brazo superior del divisor.

Resistencias S3-14-1 (grupo B) Son resistencias de un vatio que pueden soportar tensiones de hasta 10 kilovoltios. Rango de resistencia de 470 MΩ a 5,6 GΩ. Al comprar, debe tener en cuenta que estas resistencias no son muy confiables, tanto en funcionamiento como durante el almacenamiento. Por lo tanto, es mejor comprarlos con cierto margen. Recomendaría comprar el doble de lo necesario.

¿Cómo calcular el divisor de alto voltaje?

En la práctica de aficionados, la mayoría de las veces, debe ensamblar dichos dispositivos en función de las piezas disponibles. Por lo tanto, solo es necesario proceder con la fabricación de una sonda divisora ​​de alto voltaje cuando se compran y prueban las resistencias. Con base en las resistencias de alto voltaje disponibles, se debe realizar el cálculo final del divisor.

Cálculo aproximado y preliminar del brazo superior del divisor.

Seleccionamos el voltaje máximo, por ejemplo, 50 kilovoltios. A este voltaje, necesitamos usar 5 - 6 resistencias, cada una de las cuales puede soportar hasta 10 kilovoltios.

Calculamos el divisor de voltaje para la escala del multímetro, por ejemplo, 200 voltios. Para facilitar la lectura, es deseable que haya un kilovoltio de voltaje medido por 1 voltio de la escala.

La impedancia de entrada del multímetro es de 10 MΩ. Sin embargo, para ajustar el divisor, debemos pasar por alto este hombro.

Por lo tanto, tomemos este hombro igual, por ejemplo, 8 MΩ.

8 (MΩ) * 50 000 (voltios) / 50 (voltios) = X + 8 (MΩ)

X \u003d 7992 MΩ

7992 (MΩ) / 6 (piezas) = ​​1332 MΩ

Por supuesto, es poco probable que pueda encontrar el valor de resistencia requerido y es posible que tenga que elegir entre las resistencias disponibles en el mercado. El divisor también se puede ensamblar a partir de diferentes valores de resistencia, pero luego debe calcular la caída de voltaje para cada resistencia. Por mi propia experiencia, puedo agregar que las resistencias S3-14-1-B, con una longitud de 29 mm, pueden soportar un voltaje de una vez y media e incluso dos veces mayor que el permitido, pero su confiabilidad disminuye.

Para reducir la corriente que fluye a través del kilovoltímetro, puede aumentar la resistencia del brazo superior del divisor en un orden de magnitud o dos. En este caso, deberá seleccionar la escala del dispositivo, respectivamente, 20 voltios o 2 voltios.

Cálculo preliminar del shunt al multímetro (R* grueso + R* fino).

probador R + derivación R = 8 MΩ;

Derivación R = 10 * 8 / 10 - 8 = 40 (MΩ)

Imagen seccional de una parte de la sonda de kilovoltímetro.

Imagen seccional de una parte de la sonda de kilovoltímetro.

1. Consejo;
2. Tuerca;
3. Arandela Getinax o fibra de vidrio (adecuada desde el punto de montaje de las resistencias PEV);
4. Un manguito de metal con una rosca en el interior (cualquier tamaño adecuado con una rosca interna M2.5 - M3 (mm) es adecuado);
5. Un conector hembra de tamaño adecuado para conectar a la salida de una resistencia de alto voltaje. El conector es necesario para que durante el funcionamiento del dispositivo sea fácil reemplazar una resistencia fallida;
6. La primera resistencia del brazo superior del divisor;
7. Un segmento de un bastón de esquí (recomiendo elegir la longitud de la pieza de trabajo según la cantidad de resistencias previamente calculadas y ya disponibles).

Procedemos al montaje final.

Primero hacemos un montaje de fijación de la punta, para lo cual soldamos el conector “5” al manguito “4”.

Luego pegamos las partes "3" y "4" en el extremo del tubo, utilizando resina epoxi.

Al pegar, debe asegurarse de que el epoxi no fluya hacia el conector "5".

Soldamos en serie las resistencias del brazo superior del divisor y lo insertamos en el interior del bastón de esquí de forma que la primera resistencia entre en el conector que se encuentra en su interior. Arreglamos la última resistencia soldando en la base de la sonda.

Ensamblamos los elementos restantes del circuito, colocándolos en una caja de metal o plástico adecuada.

1. Dos terminales para conexión a tierra;
2. Conector SR-50 para conectar un probador u osciloscopio;
3. Resistencia R * (aproximadamente);
4. Resistencia R* (exactamente);
5. Lámpara de neón;
6. Punta reemplazable.

Calibre el divisor.

Para la calibración es conveniente utilizar una fuente de tensión de referencia constante de 1000 voltios, ya que esta es la tensión máxima que se puede medir, normalmente con los instrumentos de que dispone el radioaficionado. Si esto no está disponible, entonces puede usar otra fuente de menos alto voltaje.

La calibración se reduce a la selección de resistencias en los brazos inferior y superior del divisor. La variación en los parámetros de las resistencias de alto megaohmio es grande, por lo que puede ser necesario volver a calcular el resultado de la calibración preliminar para realizar las correcciones.

Usando un kilovoltímetro.

1. Sonda de kilovoltímetro ensamblada;
2. Cables para conexión a tierra y multímetro;
3. Dos opciones de consejos;
4. Un ejemplo de cómo conectar un kilovoltímetro al ánodo de un cinescopio usando una punta reemplazable en forma de gancho.

Al utilizar el dispositivo, se deben observar las precauciones de seguridad.

La conexión y desconexión del kilovoltímetro debe realizarse con el equipo desenergizado, después de quitar la carga de las partes que conducen corriente de alto voltaje.

Al conectar un kilovoltímetro a los circuitos medidos, ¡primero se debe conectar la conexión a tierra!

¡Al desconectar la sonda de los circuitos medidos, la conexión a tierra debe desconectarse en último lugar!

Al conectar un kilovoltímetro al ánodo del cinescopio, un terminal de tierra debe conectarse al revestimiento de grafito del cinescopio y el otro al cable común del chasis del televisor.

información - oldoctober.com/en/kilovolt

No interferí con la unidad de medición de capacitancia ni por software ni por hardware, con la excepción de agregar una resistencia en serie con P2.
Todavía no he dibujado un diagrama esquemático que refleje todas las mejoras.
¡El dispositivo era muy sensible a la humedad! a medida que lo respira, las lecturas comienzan a "nadar". La razón de esto es la alta resistencia de R19, R18, R25, R22. Por cierto, ¿alguien puede explicarme por qué diablos la cascada en el U5a tiene una impedancia de entrada tan grande?
En resumen, la parte analógica se llenó con barniz, después de lo cual la sensibilidad desapareció por completo.

La revista ELEKTOR, que yo sepa, es alemana, los autores de los artículos son alemanes y la publican en Alemania, al menos la versión alemana.
mezcla, vamos a bromear en una llama