Создайте свой собственный мультиметр

ДЕТАЛИ И МАТЕРИАЛЫ

• Чувствительное движение измерителя (каталог Radio Shack № 22-410)
• Селекторный переключатель, однополюсный, многоходовой, прерывание перед включением (каталожный номер Radio Shack № 275-1386 - это 2-полюсный 6-позиционный блок, который хорошо работает)
• Многооборотные потенциометры, крепление на печатной плате (каталог Radio Shack № 271-342 и 271-343 представляют собой «подстроечные» блоки на 15 витков, 1 кОм и 10 кОм соответственно)
• Разные резисторы, предпочтительно высокоточные металлопленочные или с проволочной обмоткой (каталог Radio Shack № 271-309 представляет собой ассортимент металлопленочных резисторов с допуском +/- 1%).
• Пластиковая или металлическая монтажная коробка.
• Три клеммы типа "банан" или другое оконечное оборудование для подключения к цепи потенциометра (каталог Radio Shack № 274-662 или аналог)

Самым важным и дорогим компонентом счетчика является механизм . :реальный механизм с иглой и шкалой, задачей которого является преобразование электрического тока в механическое смещение, которое можно интерпретировать визуально.

Идеальное перемещение измерителя должно быть физически большим (для удобства просмотра) и максимально чувствительным (требуется минимальный ток для полного отклонения стрелки).

Качественные измерительные механизмы стоят дорого, но Radio Shack предлагает приемлемое качество по разумной цене.

Модель, рекомендованная в списке деталей, продается как вольтметр с диапазоном 0-15 В, но на самом деле представляет собой миллиамперметр с резистором диапазона («умножителем»), включенным отдельно.

Может быть дешевле купить недорогой аналоговый счетчик и разобрать его только для движения счетчика.

Хотя мысль об уничтожении работающего мультиметра, чтобы иметь части, которые можно было бы изготовить самостоятельно, может показаться контрпродуктивной, цель здесь - обучение , а не функция счетчика.

Я не могу указать значения резисторов для этого эксперимента, так как они зависят от конкретного перемещения измерителя и выбранных диапазонов измерения.

Обязательно используйте высокоточные резисторы с фиксированным номиналом, а не резисторы из углеродной композиции.

Даже если вам удастся найти резисторы из углеродного состава только подходящего номинала, эти значения будут меняться или «дрейфовать» со временем из-за старения и колебаний температуры.

Конечно, если вы не заботитесь о долгосрочной стабильности этого измерителя, а строите его только для обучения, точность резистора не имеет большого значения.

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ

Уроки электрических цепей , Том 1, глава 8:«Цепи измерения постоянного тока»

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

• Показать дизайн и использование вольтметра.
• Показать дизайн и использование амперметра.
• Ограничение диапазона реостата
• Теория и практика калибровки
• Практика пайки

СХЕМА

ИЛЛЮСТРАЦИЯ

ИНСТРУКЦИИ

Во-первых, вам нужно определить характеристики движения вашего счетчика. Самое важное - знать полное отклонение в миллиамперах или микроамперах.

Чтобы определить это, последовательно подключите механизм измерителя, потенциометр, батарею и цифровой амперметр.

Отрегулируйте потенциометр до тех пор, пока движение измерителя не будет отклоняться точно до полной шкалы. Считайте показания амперметра, чтобы найти значение тока полной шкалы:

Будьте очень осторожны, чтобы не подавать слишком большой ток на движение измерителя, поскольку движения являются очень чувствительными устройствами и легко могут быть повреждены перегрузкой по току.

Большинство измерительных механизмов имеют номинальный ток отклонения на полную шкалу не более 1 мА, поэтому выберите значение потенциометра, достаточно высокое для надлежащего ограничения тока, и начните тестирование с потенциометром, установленным на максимальное сопротивление. Чем ниже номинальный ток механизма, тем он чувствительнее.

После определения полномасштабного номинального тока движения вашего измерителя вы должны точно измерить его внутреннее сопротивление.

Для этого отсоедините все компоненты от предыдущей испытательной схемы и подключите цифровой омметр к клеммам движения измерителя.

Запишите это значение сопротивления вместе с полным значением тока, полученным в последней процедуре.

Возможно, наиболее сложной частью этого проекта является определение правильных значений сопротивления диапазона и реализация этих значений в виде сетей реостатов.

Расчеты изложены в главе 8 тома 1 («Измерительные схемы»), но здесь приводится пример.

Предположим, что движение вашего измерителя имеет номинальный ток 1 мА и внутреннее сопротивление 400 Ом.

Если бы мы хотели определить необходимое сопротивление диапазона («R _multiplier ”), Чтобы дать этому перемещению диапазон от 0 до 15 вольт, нам пришлось бы разделить 15 вольт (общее приложенное напряжение) на 1 мА (ток полной шкалы), чтобы получить полное сопротивление между датчиком вольтметра (R =E / I).

В этом примере общее сопротивление составляет 15 кОм. Из этого общего сопротивления мы вычитаем внутреннее сопротивление механизма, оставляя 14,6 кОм для номинала резистора диапазона.

Простая сеть реостатов для получения 14,6 кОм (регулируемая) представляет собой потенциометр 10 кОм, подключенный параллельно фиксированному резистору 10 кОм, и все они включены последовательно с другим фиксированным резистором 10 кОм:

Одно положение селекторного переключателя напрямую связывает движение счетчика между черными Общими столбик привязки и красный В / мА переплет сообщения.

В этом положении измеритель представляет собой чувствительный амперметр с диапазоном, равным номинальному току полной шкалы движения измерителя.

Крайнее положение переключателя по часовой стрелке отключает положительный (+) вывод механизма от любого красного зажимного штыря и замыкает его непосредственно на отрицательный (-) вывод.

Это защищает измеритель от электрического повреждения, изолируя его от красного испытательного щупа, и «демпфирует» игольчатый механизм для дополнительной защиты от механического удара.

Шунтирующий резистор (R _shunt ), необходимый для работы сильноточного амперметра, должен быть блок с низким сопротивлением и большим рассеиванием мощности.

Вы определенно не используйте для этого резисторы на 1/4 Вт, если только вы не создаете резистивную цепь с несколькими параллельными резисторами меньшего размера.

Если вы планируете использовать диапазон амперметра, превышающий 1 ампер, я рекомендую использовать в качестве «резистора» толстый кусок проволоки или даже тонкий кусок металлического листа с соответствующей опилкой или надрезом, чтобы обеспечить нужное сопротивление.

Чтобы откалибровать самодельный шунтирующий резистор, вам необходимо подключить мультиметр в сборе к откалиброванному источнику высокого тока или к источнику сильного тока последовательно с цифровым амперметром для справки.

С помощью небольшого металлического напильника срежьте толщину шунтирующего провода или аккуратно надрежьте полосу листового металла.

Сопротивление вашего шунта будет увеличиваться с каждым движением файла, в результате чего движение измерителя отклоняется сильнее.

Помните, что вы всегда можете приблизиться к точному значению более медленными и медленными шагами (штрихами файла), но вы не можете вернуться «назад» и уменьшить сопротивление шунта!

Сначала соберите схему мультиметра на макетной плате, определив правильные значения сопротивления диапазона, и выполните там все калибровочные настройки.

Для окончательной сборки припаяйте компоненты на печатную плату.

Radio Shack для удобства продает печатные платы, которые имеют такую ​​же компоновку, как и макетные платы (каталог № 276-170). Не стесняйтесь изменять компоновку компонентов по сравнению с тем, что показано.

Я настоятельно рекомендую вам установить печатную плату и все компоненты в прочную коробку, чтобы измеритель был надежно закончен.

Несмотря на ограничения этого мультиметра (отсутствие функции сопротивления, невозможность измерения переменного тока и более низкая точность, чем у большинства приобретаемых аналоговых мультиметров), это отличный проект, помогающий изучить основные принципы работы с прибором и функции схемы.

Гораздо более точный и универсальный мультиметр может быть построен с использованием многих из тех же деталей, если к нему добавлена ​​схема усилителя, поэтому сохраните детали и детали для более позднего эксперимента!

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ТАБЛИЦЫ:

• Базовая таблица использования амперметра
• Базовая таблица использования вольтметра
• Дизайн-проект:рабочий лист вольтметра