Приставка к мультиметру термометр – . —

характеристики и принцип работы, выбор материалов и изготовление своими руками

Большинство предметов для обогрева и измерения, которые мы применяем в быту, требуют использования особых элементов контроля. Такие контроллеры (термопары) предохраняют приборы от перегрева и поломок. Термопару можно использовать и для небольших домашних измерений, и для лабораторных опытов. Для этого не нужно специально искать ее в магазинах. Можно разобраться в ее устройстве и сделать термопару для мультиметра своими руками.

Описание и характеристики

Термопара — это прибор, состоящий из двух различных проводников, которые соединяются в одной или нескольких точках компенсационными проводами. Когда на одном конце провода происходит измерение температуры, на другом создается напряжение определенного значения и силы. Это устройство используется для контроля температуры, а также для преобразования температуры в электрический ток.

Стоит термодатчик совсем недорого. Этот прибор вполне стандартный и измеряет большой диапазон температур. Единственным минусом в работе элемента является неточность, которая может составлять до 1 °C, а это немало для таких значений.

Сделать термопару в домашних условиях не составит труда. Необходимо только помнить, что эти устройства создаются из специальных сплавов, поэтому прослеживается предсказуемая и стойкая зависимость между напряжением и температурой.

Датчики бывают разных типов. Они классифицируются по типу используемых металлов для сплава:

  1. хромель — алюмелевые;
  2. платинородий — платиновые.

От состава зависит и среда применения, ведь такие контроллеры используют как в науке и промышленности, так и в домашних условиях — для котлов, колонок, духовых шкафов.

Принцип работы

Термопара — это самый популярный термодатчик, который был открыт в 1822 году немецким физиком Томасом Зеебеком. Именно поэтому принцип работы такого элемента часто называют эффектом Зеебека.

В книгах и учебниках этот эффект описывают так: если спаи проводников имеют неидентичные температуры, то между ними образовывается электрическая сила (термоэдс), значение которой пропорционально разности температур спаев.

Здесь нужно подчеркнуть, что принимать во внимание стоит именно разность температур, а не какой-либо показатель вообще. Кроме того, если оба спая имеют равнозначную температуру, то термоэдс в цепи не возникнет.

Перед тем как приступить к изготовлению термодатчика, нужно подготовить все материалы и инструменты. Электроды термопары состоят из разнородных материалов, для выбора которых нужно определиться с типом изделия и сферой использования.

Типы термодатчиков обозначаются буквами латинского алфавита и имеют свои характеристики. Например, популярная модель TYPE K состоит из сплава хромель-алюмель, а диапазон ее измерений — 200−1200 °C. Произведя несложные расчеты, можно говорить о нелинейности (термоэдс -35 — 32 мкВ/°C), в то время как нелинейность характеристики должна быть наименьшей. В этом случае погрешность при измерениях будет совсем небольшой.

Термопара может располагаться на удаленном расстоянии от самого оборудования. Для этого ее подключают с помощью специального кабеля. Сам кабель делают из тех же материалов, что и термопару. Разница только в диаметре.

Изготовление термодатчика

Для изготовления термопары своими руками необходимо приобрести проволоку из подходящих материалов. Здесь важное значение имеет диаметр, так как от него зависит погрешность при измерении температуры. Рекомендуется брать проволоку меньшего диаметра, особенно если исследоваться будут объекты небольших размеров.

Материал зависит от диапазона температур, с которым предполагается работа. Наиболее распространенные варианты: хромель-алюмель, медь-константан. Само изготовление заключается в создании соединения, сплава двух проволок. Зачастую для этого используется какой-то источник напряжения (к примеру, автомобильный аккумулятор или трансформатор).

Дальнейшие этапы работы таковы:

  1. свободные концы скрученной проволоки подключают к одному из полюсов источника напряжения;
  2. вывод подсоединяется к другому из полюсов, который дополнительно соединен еще и с графитным карандашом.

При возникновении электрической дуги возникает соединение проволок термопары. При этом напряжение для соединения проводов подбирается путем эксперимента. Как правило, оптимальное значение 40−50 В, но оно может быть меньше, так как зависит от материалов и длины изделия.

Еще один главный момент — соблюдение техники безопасности. Очень важно не использовать слишком высокое напряжение и не касаться оголенных проводов. Лучше заизолировать их специальной лентой или закрыть керамической трубкой.

Это самый простой и доступный способ изготовления термопары для мультиметра своими руками. Иногда проволоки для термопар спаивают с помощью паяльника. Но тогда придется дополнительно приобрести специальный припой и придерживаться определенных температур в работе.

220v.guru

Схема. Высокочастотный щуп-приставка к цифровому мультиметру

      Цифровые мультиметры моделей М830 [1], М838, MV-63 и аналогичные широко распространены; радиолюбители их используют для проверки и настройки различной радиоэлектронной аппаратуры. Но у таких приборов, конечно же, есть недостатки и один из самых существенных с точки зрения радиолюбителя — это невозможность измерения напряжения радиочастотного диапазона.

      Устранить этот недостаток поможет приставка к цифровому мультиметру, которая выполнена в виде высокочастотного щупа. Она имеет достаточно большое входное сопротивление (около 50 кОм), малую входную емкость (не более 1 пФ) и работает в диапазоне частот 0,1…200 МГц, а при снижении чувствительности — и до 500 МГц. Совместно с мультиметром она позволяет измерять действующее напряжение в пределах от 5…10 мВ до 10 В (диапазон 60…65 дБ), что в большинстве случаев вполне достаточно для любительской практики.

      Главной особенностью устройства является то, что результаты измерений выводятся не в вольтах или милливольтах, а в относительных единицах — дБВ, то есть в децибелах относительно уровня напряжения, равного 1 В. Следует сразу отметить, что относительные единицы измерения широко используют в измерительной технике, например, для измерения мощности — дБВт (относительно 1 Вт), дБмВт или дБм (относительно 1 мВт), и для измерения напряжения — дБмкВ (относительно 1 мкВ) или, как в данном случае, дБВ (относительно 1 В).

      Применение такой единицы измерения с предлагаемой приставкой имеет очевидные преимущества. Во-первых, отпадает необходимость в переключении поддиапазонов измерения мультиметра, так как достаточно одного: прибор устанавливают на предел 2 В постоянного напряжения. Во-вторых, становится очень простым определение коэффициента передачи четырехполюсника в децибелах, так как интересующий результат получается как разность двух значений на входе и выходе этого четырехполюсника. В-третьих, гораздо удобнее станет измерение полосы пропускания по различным уровням спада: -3 дБ, -6 дБ, -40 дБ или ином. К недостаткам можно отнести нераспространенность такой единицы измерения, как дБВ, но она достаточно удобная и к ней быстро привыкаешь. В табл. 1 приведены соответствия между относительными единицами измерения уровней (дБВ) и напряжениями в вольтах или милливольтах для нагрузки сопротивлением 50 Ом.


      Схема щупа-приставки показана на рис. 1. На специализированной микросхеме DA1 (корпус SOT23-5) собран входной усилитель с большим входным сопротивлением и малой входной емкостью. Эта микросхема представляет собой буферный усилитель с коэффициентом усиления, который можно устанавливать в интервале 1…2, верхней граничной частотой около 200 МГц, большим входным сопротивлением (3 МОм на низкой частоте), малым выходным сопротивлением (6 Ом) и малой входной емкостью (1 пф). Кроме того, она имеет встроенную защиту от повышенного напряжения на входе. Резистивный делитель R2R3 обеспечивает режим микросхемы по постоянному току. Для увеличения входного сопротивления устройства на высокой частоте и возможности работы с входным напряжением до 10 В на входе установлен резистор R1.

      На микросхеме DA2 выполнен логарифмический детектор [2]. Она преобразует входное переменное напряжение высокой частоты в постоянное напряжение, пропорциональное напряжению входного сигнала. Закон преобразования — логарифмический. Эта микросхема работоспособна на высоких частотах до 900 МГц в диапазоне уровня входных сигналов от -72 дБмВт до 16 дБмВт [2]. На выводе 4 DA2 формируется постоянное напряжение, пропорциональное напряжению входного сигнала с крутизной 25 мВ/дБ. При этом гарантируется отклонение от закона в пределах ±1 дБ во всем диапазоне входных напряжений. На микросхеме DA3 (корпус SOT23-5) собран стабилизатор напряжения, от которого питаются две первые микросхемы. Диод VD1 защищает устройство от неправильной полярности питающего напряжения.


    Благодаря применению малогабаритных деталей для поверхностного монтажа размеры щупа-приставки удалось сделать небольшими. Большинство деталей размещено на плате из двусторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 115 мм и размерами 10×70 мм, эскиз которой показан на рис. 2. На второй стороне размещены дроссели и конденсаторы СЮ, С11. Большая часть металлизации второй стороны используется в качестве общего провода и соединена через края и отверстия с общим проводом со стороны монтажа. Плату соединяют с мультиметром двухпроводным экранированным проводом, питающее напряжение также желательно подать через экранированный кабель.

    Для подключения к точкам контролируемого узла на входе устройства припаивают металлический щуп (XI), например, швейную иглу, а к общему проводу припаивают отрезок гибкого мягкого провода или малогабаритный зажим (Х2). Плату можно разместить в пластмассовом корпусе от маркера (см. фото на рис. 3), в этом случае для уменьшения наводок на плате над микросхемами DA1, DA2 надо установить экран из фольги.

    В устройстве можно применить и некоторые другие детали: микросхему DA1 можно заменить на AD8079 или ОУ AD9631, AD849, но топологию платы придется изменить; кроме того, будет необходимо применение двухполярного питания. Интегральный стабилизатор DA3 можно заменить на 78L05 или аналогичные, В качестве защитного диода можно применить любой выпрямительный малогабаритный, полярные конденсаторы — танталовые для поверхностного монтажа, неполярные — К10-17в или аналогичные импортные. Постоянные резисторы — Р1-12 и аналогичные импортные, подстроенные — 330W-3, POZ3 или СПЗ-19, но в последнем случае габариты платы придется увеличить.


      Налаживание проводят в следующей последовательности. Устройство подключают к генератору ВЧ с выходом, калиброванным в дБВ, и нагруженному на стандартную нагрузку, а выход — на вход мультиметра (предел измерения — 2 В). Подают сигнал с частотой 20…30 МГц и уровнем в пределах от -30 дБВ до О дБВ. Изменяя выходное напряжение генератора ВЧ в указанных пределах, контролируют выходное напряжение и подстроенным резистором R6 устанавливают крутизну выходного сигнала 10 мВ/дБ. Затем подают сигнал с уровнем напряжения 0 дБВ и резистором R10 устанавливают на мультиметре нулевые показания. Настройку надо повторить несколько раз. После этого надо проверить показания в диапазоне частот и входных напряжений. В табл. 2 приведены показания авторского макета устройства при подаче на вход сигнала с напряжением 1 В в широком частотном диапазоне. Как видно из этой таблицы, устройство можно с успехом использовать до частоты 500 МГц, вводя соответствующие коррективы в показания мультиметра. Подбором емкости конденсатора С1 можно изменить нижнюю рабочую частоту устройства. Слишком низкой ее делать нежелательно, так как увеличится влияние низкочастотных наводок. Для коррекции АЧХ на высоких частотах между выводом 4 микросхемы DA1 и общим проводом можно установить конденсатор емкостью от нескольких единиц до нескольких десятков пикофарад.

      Питать щуп-приставку можно от источника питания с напряжением 8…20 В, потребляемый ток составляет 12… 15 мА. При этом мультиметр и щуп не должны соединяться по цепям питания. Входные параметры щупа оценивались с помощью прибора для измерения индуктивности и добротности катушек индуктивности Е4-11. На частоте 100 МГц проводилось измерение добротности катушки индуктивности с подключенным щупом и без него. Входное сопротивление составило 40…45 кОм, входная емкость — 0,6—0,7 пф.

ЛИТЕРАТУРА
1. Афонский А., Кудреватых Е., Плешкова Т. Малогабаритный мультиметр М-830В. — Радио, 2001, № 9, с. 25—27.
2. Нечаев И. Индикатор напряженности поля на микросхеме AD8307. — Радио. 2003, № 3, с. 64, 65.

И. НЕЧАЕВ, г. Курск
“Радио” №11 2004г.

Похожие статьи:
Приставка-термометр к цифровому мультиметру
Измеритель мощности-приставка к цифровому мультимеру
Простой бортовой цифровой вольтметр

radioelectronika.ru

Приставка к цифровому мультиметру для проверки низкоомных резисторов CAVR.ru

Рассказать в:
Приставка к цифровому мультиметру для проверки низкоомных резисторов
П. ВЫСОЧАНСКИЙ, г. Рыбница, Приднестровье (Молдавия)

Приставка к цифровому мультиметру (вольтметру) позволяет измерять сопротивление резисторов не более 20 Ом с отображением на индикаторе значения до сотых долей ома.

Устройство состоит из двух частей: стабилизатора напряжения и преобразователя ток—напряжение; схема приставки показана на рисунке. Стабилизатор собран на элементах VT1, VT2, R1, R2, R4, R6, R8, DA1.1. Эмиттерный переход транзистора VT1 использован в качестве источника образцового напряжения; этот р-п переход аналогичен стабилитрону, только значительно экономичнее его.

С помощью подстроенного резистора R2 устанавливают на эмиттере транзистора VT2 напряжение около 10 В, которое будет образцовым при измерении сопротивления резисторов. Через делитель R4R6 напряжение с эмиттера транзистора VT2 проходит на инвертирующий вход ОУ DA1.1. На неинвертирующий вход этого ОУ поступает стабильное напряжение с движка подстроенного резистора R2. При перемещении движка изменяется напряжение, при этом операционный усилитель DA1.1 корректирует выходное напряжение таким образом, чтобы уровнять напряжения на инвертирующем и неинвертирующем входах ОУ. При воздействии дестабилизирующих факторов (изменение напряжения питания, температуры окружающей среды), а также при подключении измеряемого резистора к входу приставки напряжение ошибки через делитель R4R6 воздействует на инвертирующий вход ОУ DA1.1, который корректирует выходное напряжение, поддерживая неизменным образцовое напряжение на эмиттере VT2. Образцовое напряжение с эмиттера транзистора VT2 через резистор R3 поступает на неинвертирующий вход ОУ DA1.2, являющийся входом измерительной части устройства. При измерении сопротивления образуется делитель напряжения, состоящий из резистора R3 и измеряемого резистора Rх.

токозадающего резистора. Если измеряемый резистор имеет сопротивление менее 20 Ом, напряжение на выводе 3 микросхемы будет менее 0,2 В, а поскольку коэффициент усиления операци

на измеряемом резисторе (на входе ОУ DA1 2). Выходное напряжение устройства при измерении находится в пределах от почти нулевого до 23 В, в зависимости от сопротивления измеряемого резистора. Если измеряемый резистор имеет сопротивление менее 20 Ом, показания мультиметра на пределе 20 В будут соответствовать сопротивлению резистора в омах с указанием сотых долей.

В приставке в качестве стабилитрона (VT1) можно использовать любой транзистор из серии КТ315. Транзистор КТ315В (VT2) допустимо заменить на КТ315Д, КТ315Е или на КТ3102 с любым буквенным индексом, кроме Г, Е, а также любой из серии КТ503. Подстроенный резистор R2 — СПЗ-39А; постоянные резисторы — МЛТ.

Налаживание устройства начинают с установки подстроечным резистором R2 напряжения 10 В на змиттере транзистора VT2. Далее мультиметр подключают к выходу приставки, установив при этом предел измерения 20 В. Замкнув вход устройства, измеряют сопротивление входной цепи, которое следует учитывать при проведении измерений. Подключив ко входу устройства резистор с сопротивлением 10… 15 Ом, номинал которого известен с точностью до 0,01 Ом, подстроечным резистором R2 следует установить показания мультиметра, равные

От редакции. Для минимизации ошибки из-за нвпряжения смещения ОУ DA1.2 следует использовать ОУ общего применения с балансировкой дополнительным подстроенным резистором либо прецизионный ОУ К140УД17А (либо Б) с малым напряжением смещения (менее 0,1 мВ).


Раздел: [Измерительная техника]
Сохрани статью в:
Оставь свой комментарий или вопрос:

www.cavr.ru

Приставка к мультиметру » М-830 » _ L метр. CAVR.ru

Рассказать в:

Возвращаясь к напечатанному (№7/10, С.27)                                              Е.Л.ЯКОВЛЕВ,  г.Ужгород, Украина.

Приставка к мультиметру «М-830» для измерения индуктивности

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 DA1 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 ста­билизатора напряжения, напри­мер, 78L05. Тогда отпадет необхо­димость применения дефицитного низкоомного резистора на 0,33 Ом (R1), диода Шоттки (VD1 1N5819) и малогабаритных дросселей (L1, L2).

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 VD1. 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 VD1 показания милливольтметра РА1 будут равны нулю, если к при­бору не подключена измеряемая индуктивность.


Раздел: [Измерительная техника]
Сохрани статью в:
Оставь свой комментарий или вопрос:

www.cavr.ru