Basit bir ev yapımı voltmetre. PIC16F676'da basit modüler AC voltmetre
N. OSTROUKHOV, Surgut
Makalede alternatif voltaj voltmetresi anlatılmaktadır. Bir mikro denetleyici üzerine monte edilir ve bağımsız bir ölçüm cihazı olarak veya düşük frekanslı bir jeneratörde yerleşik bir voltmetre olarak kullanılabilir.
Önerilen voltmetre, 1 Hz'den 800 kHz'e kadar frekansa sahip sinüzoidal alternatif voltajı ölçmek için tasarlanmıştır. Ölçülen voltaj aralığı 0...3 V'tur (veya 1:10 harici voltaj bölücüyle 0...30 V). Ölçüm sonucu dört haneli bir LED göstergesinde görüntülenir. Ölçüm doğruluğu, mikro denetleyiciye yerleşik ADC ve referans voltaj kaynağının parametreleriyle belirlenir ve 2 mV'ye eşittir (0...3 V aralığı için). Voltmetre, 5 V'luk stabilize bir voltaj kaynağıyla çalıştırılır ve kullanılan göstergeye ve ışığının parlaklığına bağlı olarak 40...65 mA akım tüketir. Dahili polarite dönüştürücüden tüketilen akım 5 mA'yı geçmez.
Cihaz (Şekil 1'deki şemaya bakınız) bir AC-DC voltaj dönüştürücüsü, bir DC voltaj tampon amplifikatörü, dijital voltmetre ve bir besleme voltajı polarite dönüştürücüsü. AC-DC voltaj dönüştürücüsü, bir DA1 karşılaştırıcısı, DD1.1-DD1.4 elemanlarını kullanan bir puls üreteci ve bir anahtarlama transistörü VT1 kullanılarak monte edilir. Çalışmalarına daha yakından bakalım. Cihazın girişinde sinyal olmadığını varsayalım. Daha sonra DA1 karşılaştırıcısının evirici girişindeki voltaj sıfırdır ve evirmeyen girişte R19R22 voltaj bölücü tarafından belirlenir ve şemada belirtilen değerlerle yaklaşık -80 mV'dir. Bu durumda karşılaştırıcı çıkışı, puls üretecinin çalışmasına izin veren düşük bir seviyeye sahiptir. Jeneratörün özelliği, DA1 karşılaştırıcısının çıkışındaki her voltaj düşüşünde, jeneratörün çıkışında bir darbe üretilmesidir (DD1.2 elemanının pimi 8). Düştüğünde karşılaştırıcının çıkış durumu değişmezse, bir sonraki darbe üretilecektir, vb.
Darbelerin süresi R16, C5 elemanlarının değerlerine bağlıdır ve yaklaşık 0,5 μs'dir. DD1.2 elemanının çıkışındaki voltaj seviyesi düşük olduğunda, transistör VT1 açılır. R17, R18 ve R20 dirençlerinin değerleri, C8 ve C11 kapasitörlerini şarj eden açık transistörden 10 mA'lık bir akım akacak şekilde seçilir. Her darbe sırasında bu kapasitörler bir milivoltun kesirleri kadar şarj edilir. Kararlı durumda, aralarındaki voltaj -80 mV'den sıfıra yükselecek, jeneratörün darbe tekrarlama hızı azalacak ve transistör VT1'in toplayıcı akım darbeleri yalnızca C11 kapasitörünün R22 direnci aracılığıyla yavaş deşarjını telafi edecektir. Böylece, küçük başlangıç negatif ofseti nedeniyle, bir giriş sinyalinin yokluğunda bile dönüştürücü normal şekilde çalışır. Bir giriş alternatif voltajı uygulandığında, jeneratörün darbe tekrarlama oranındaki bir değişiklik nedeniyle, C11 kondansatöründeki voltaj, giriş sinyalinin genliğine göre değişir. LPF R21C12 pürüzsüzleştirir çıkış voltajı dönüştürücü. Giriş voltajının yalnızca pozitif yarım dalgasının gerçekten dönüştürüldüğüne dikkat edilmelidir, dolayısıyla sıfıra yakın asimetrikse ek hata ortaya çıkacaktır.
Op-amp DA3 kullanılarak iletim oranı 1,2 olan bir tampon amplifikatörü monte edilir. Çıkışına bağlanan VD1 diyotu, mikrokontrolör girişlerini negatif polarite geriliminden korur. Op-amp DA3'ün çıkışından, R1R2R3 ve R4R5 dirençli voltaj bölücüler aracılığıyla, ADC girişleri olarak yapılandırılmış DD2 mikro denetleyicinin PC0 ve PC1 hatlarına sabit bir voltaj sağlanır. Kondansatörler C1 ve C2 ayrıca paraziti ve paraziti bastırır. Dijital voltmetrenin kendisi, yerleşik 10 bitlik bir ADC ve 1,1 V'luk bir dahili referans voltaj kaynağı kullanan bir DD2 mikro denetleyici üzerine monte edilmiştir.
Mikrodenetleyici programı BASCOM-AVR ortamı kullanılarak yazılmıştır ve ortak anot veya ortak katot ile üç veya dört haneli dijital LED göstergelerin kullanımına izin verir ve etkin (sinüzoidal sinyal için) veya genlik değerini görüntülemenize olanak tanır giriş sinyali voltajının yanı sıra göstergenin parlaklığını da değiştirir Mantık düzeyi PC3 hattındaki sinyal, kullanılan göstergenin tipini belirtir - ortak anotla (düşük) veya ortak katotla (yüksek) ve PC4 hattıyla - basamak sayısı, düşük için dört ve yüksek için üç. Program, çalışmasının başında bu hatlardaki sinyal seviyelerini bir kez okur ve mikrodenetleyiciyi ilgili göstergeyle çalışacak şekilde yapılandırır. Dört basamaklı bir gösterge için, ölçüm sonucu X.ХХХ (V) biçiminde görüntülenir, üç basamaklı bir gösterge için - 1 V'ye kadar XXX (mV) ve voltaj daha fazlaysa Х.ХХ (V) 1 V'den fazla. Üç basamaklı bir gösterge kullanıldığında, basamaklarının terminalleri, Şekil 2'deki dört bitin en önemli üç bitinin terminalleri olarak bağlanır. 1.
PC2 hattındaki sinyal seviyesi, harici 1:10 voltaj bölücü kullanıldığında gerekli olan ölçüm sonucunun 10 ile çarpılmasını kontrol eder. Düşük seviyede sonuç çarpılmaz, PB6 hattındaki sinyal göstergenin parlaklığını kontrol eder, yüksek seviyede azalır. Parlaklıktaki değişiklik, her ölçüm döngüsünde parlama süresi ile gösterge sönme süresi arasındaki oranın değişmesi sonucu meydana gelir. Programda belirtilen sabitlerle parlaklık yaklaşık iki kat değişir. PB7 hattına yüksek bir seviye uygulandığında ve genlik değeri düşük bir seviyeye uygulandığında giriş voltajının etkin değeri görüntülenir. Program, her ölçüm döngüsünde PC2, PB6 ve PB7 hatlarındaki sinyal seviyelerini analiz eder ve bu nedenle herhangi bir zamanda değiştirilebilirler ve bunun için anahtarların kullanılması uygundur. Bir ölçüm döngüsünün süresi 1,1 saniyedir. Bu süre zarfında ADC, maksimumun seçildiği ve gerekirse istenen katsayı ile çarpıldığı yaklaşık 1100 örnek gerçekleştirir.
Sabit bir ölçülen voltaj için, tüm döngü için bir ölçüm yeterli olacaktır ve 500 Hz'den daha düşük bir frekansa sahip bir alternatif voltaj için, C8 kapasitörlerindeki voltaj yeterli olacaktır. C11 döngü sırasında gözle görülür şekilde değişir. Dolayısıyla 1 ms aralıklarla 1100 ölçüm yapmak, o döneme ait maksimum değeri kaydetmemizi sağlar. Besleme voltajı polarite dönüştürücüsü, standart devreye göre DA2 mikro devresine monte edilir. -5 V'luk çıkış voltajı karşılaştırıcı DA1 ve op-amp DA3'e güç verir. Konektör XP2, mikro denetleyicinin donanım içi programlanması için tasarlanmıştır.
Voltmetre, C2-23, MLT sabit dirençlerini, Bourns 3296 serisinden ayar dirençlerini kullanır, oksit kapasitörler ithal edilir, geri kalanı K10-17'dir. 74AC00 mikro devresi KR555LAZ ile değiştirilebilir, KT361G transistörü KT3107 serisinden herhangi biriyle değiştirilebilir. 1N5818 diyotu, izin verilen ileri akımı en az 50 mA olan herhangi bir germanyum veya Schottky diyotla değiştirilebilir. Yazar, ICL7660 yongasının yerini alacak bir ürün olup olmadığını bilmiyor ancak +5/-5 V voltaj polarite dönüştürücüsü, Radio dergisinde yayınlanan devrelerden biri kullanılarak monte edilebilir. Ayrıca iki kutuplu stabilize güç kaynağı kullanılarak dönüştürücü tamamen ortadan kaldırılabilir. Çalışma frekans aralığı buna bağlı olduğundan karşılaştırıcı seçimine özellikle dikkat edilmelidir. LM319 karşılaştırıcısının seçimi (KA319, LT319 analogları) iki kriterden kaynaklanmaktadır - gerekli hız ve kullanılabilirlik. LM306, LM361, LM710 karşılaştırıcıları daha hızlıdır, ancak bunları elde etmenin daha zor olduğu ve ayrıca daha pahalı oldukları ortaya çıktı. Daha erişilebilir olanlar LM311 (KR554SAZ'ın yerli analogu) ve LM393'tür. Cihaza LM311 karşılaştırıcı takıldığında beklendiği gibi frekans aralığı 250 kHz'e daraldı. Direnç R6, cihaz LF jeneratöründe yerleşik bir voltmetre olarak kullanıldığından nispeten düşük bir dirence sahiptir. Cihazı bağımsız bir ölçüm cihazında kullanırken direnci artırılabilir, ancak DA1 karşılaştırıcısının nispeten büyük giriş akımı nedeniyle ölçüm hatası artacaktır.
1:10 voltaj bölücü devresi Şekil 2'de gösterilmektedir. 2. Burada, bölücüdeki R2 direncinin işlevleri, R6 direnci tarafından gerçekleştirilir (bkz. Şekil 1). Gerilim bölücü belli bir sıraya göre kurulur. Girişine birkaç kilohertz frekansı ve 2...3 V genliği olan dikdörtgen darbeler verilir (böyle bir kalibrasyon sinyali birçok osiloskopta mevcuttur) ve osiloskop girişi çıkışa bağlanır (DA1'in pin 5'ine) ). C1 kapasitörünü ayarlayarak dikdörtgen bir darbe şekli elde edilir. Osiloskop 1:10 giriş voltajı bölücü ile kullanılmalıdır. Gösterge dışındaki tüm parçalar, kablolu kurulum kullanılarak 100x70 mm ölçülerindeki prototip devre kartı üzerine monte edilmiştir. Dış görünüş Cihaz seçeneklerinden biri Şekil 2'de gösterilmektedir. 3. Dijital göstergeyi bağlama kolaylığı için bir konektör kullanılır (şemada gösterilmemiştir). Kurulum sırasında, XP1 giriş fişinin ortak kablosu ve C8, C10, C11 ve C13 kapasitörlerinin karşılık gelen terminalleri, minimum uzunlukta kablolarla tek bir yerde ortak kabloya bağlanmalıdır. VT1, R20, C8, C10, C11 ve C13 elemanları ve DA1 karşılaştırıcısı mümkün olduğunca kompakt bir şekilde yerleştirilmeli, C3, C6 kapasitörleri - DA1 karşılaştırıcısının terminallerine ve C4, C14, C15 - terminallerine mümkün olduğunca yakın yerleştirilmelidir. Mikrodenetleyici DD2'nin terminalleri. Kurulum için cihazın girişi kapatılır, osiloskop probunun ortak terminali C13 kapasitörünün pozitif terminaline bağlanır ve sinyal terminali VT1 transistörünün vericisine bağlanır. Ekranda yaklaşık 0,6 V genliğe ve 0,5 μs süreye sahip negatif polariteli bir darbe görünmelidir. Düşük darbe tekrarlama oranı nedeniyle gözlemlenmesi zorsa, 0,1... 1 kOhm dirençli bir direnç geçici olarak C11 kapasitörüne paralel olarak bağlanır. C12 kapasitörünün voltajı yüksek dirençli bir voltmetre ile kontrol edilir; sıfıra yakın olmalıdır (artı veya eksi birkaç milivolt).
Op-amp DA3'ün çıkışındaki voltaj (birkaç milivoltu geçmemelidir), R27 direnci kullanılarak sıfıra ayarlanır. Mikrodenetleyicinin gerekli çalışma modu, ortak bir kabloya veya 20. dirençli dirençler aracılığıyla +5 V güç hattına bağlandıkları PB6, PB7, RS2-RS4 hatlarına gerekli seviyelerin uygulanmasıyla ayarlanır. 0,30 kOhm. Cihazın girişine standart bir voltmetre bağlanır ve 0,95... 1 V sabit voltaj uygulanır Alt dizi direnci R4, her iki voltmetrenin okumalarını eşitler. Daha sonra voltaj 2,95...3 V'a yükseltilir ve okumaları tekrar eşitlemek için R1 direnci kullanılır. R8-R15 dirençlerini seçerek göstergenin istediğiniz parlaklığını ayarlayabilirsiniz. Öncelikle bunlardan yalnızca birinin gerekli değerini seçin ve ardından geri kalanını ayarlayın. Seçim yaparken kullanılan mikrodenetleyicinin portunun maksimum çıkış akımının 40 mA'yı, toplam akım tüketiminin ise 200 mA'yı geçmemesi gerektiği unutulmamalıdır.
Ekli dosyalar: vmetr.zip
50 Hz frekanslı basit bir alternatif voltaj voltmetresi, ayrı olarak kullanılabilen veya bitmiş bir cihaza yerleştirilebilen yerleşik bir modül şeklinde yapılır.
Voltmetre PIC16F676 mikrodenetleyici ve 3 haneli gösterge üzerine monte edilmiştir ve çok fazla parça içermemektedir.
Voltmetrenin ana özellikleri:
Ölçülen voltajın şekli sinüzoidaldir
Ölçülen voltajın maksimum değeri 250 V'tur;
Ölçülen voltajın frekansı - 40…60 Hz;
Ölçüm sonucunu görüntüleme çözünürlüğü 1 V'tur;
Voltmetre besleme gerilimi 7…15 V'tur.
Ortalama akım tüketimi - 20 mA
İki tasarım seçeneği: gemide güç kaynağı olan ve olmayan
Tek Taraflı PCB
Kompakt tasarım
Ölçülen değerlerin 3 haneli LED göstergede gösterilmesi
Alternatif voltajı ölçmek için bir voltmetrenin şematik diyagramı
Alternatif voltajın doğrudan ölçümü ve ardından değerinin hesaplanması ve göstergeye çıkışı gerçekleştirildi. Ölçülen voltaj R3, R4, R5 üzerinde yapılan giriş bölücüye ve C4 ayırma kapasitörü aracılığıyla mikro denetleyicinin ADC girişine beslenir.
Dirençler R6 ve R7, ADC girişinde 2,5 voltluk (gücün yarısı) bir voltaj oluşturur. Nispeten küçük kapasiteli Kapasitör C5, ADC girişini atlar ve ölçüm hatalarının azaltılmasına yardımcı olur. Mikrodenetleyici, zamanlayıcıdan gelen kesintilere bağlı olarak göstergenin dinamik modda çalışmasını düzenler.
İnşaat ve ayrıntılar
Ölçülen ağ 220 V'den güç beslemeli seçenek. Basit bir 5 voltluk güç kaynağı sağlanmıştır, bu kısım şemada soluk yeşil bir çizgiyle daire içine alınmıştır. Böyle bir modül, ölçülen ağdan doğrudan güç kaynağı ile kullanılır. Bu modda ölçülen voltajın alt sınırı yaklaşık 150 volt olacaktır.
İlaveli seçenek güç kaynağı + 7…15 V. Ölçüm sınırları 0 - 250 Volt.
Voltmetre, tek taraflı folyo fiberglastan yapılmış bir tahta üzerine monte edilir. Gösterge ortak bir katotla kullanılır.
Dirençler R6 ve R7 47 - 100 kohm değerine sahip olabilir. Aynı mezheplerle seçilmeli veya %1 toleransla alınmalıdır. Ölçeğin üst kısmındaki okumaların doğrusallığı, mezheplerin eşitliğine bağlıdır.
R8 - R12 dirençlerinin değeri, ışığın gerekli parlaklığına ve göstergenin ışık çıkışına bağlı olarak seçilir. Bu durumda göstergeye güç sağlamak için daha büyük bir akım değeri elde etmek amacıyla C1 kapasitörünün kapasitansını arttırmak gerekebilir.
Düşük ışık çıkışlı bir gösterge kullanıldığında, aşırı ısınmayı önlemek için U1 yongası (78L05) yerine daha güçlü bir 7805 kullanılması tavsiye edilir.
Ayarlar
Voltmetre ayarının hiçbir özelliği yoktur. Ayarlamadan önce, açıldıktan sonra 10 - 15 dakika beklenmesi tavsiye edilir. R5 (ince) ve R3 (gerekirse kaba) dirençleriyle doğru okumaların ayarlanması gerekir.programı
Program C dilinde (PIC için mikroC PRO) yazılmıştır ve yorumlarla birlikte verilmektedir. Programda uygulanan doğrudan AC voltaj ölçümü devreyi basitleştirmeyi ve düşük voltajları ölçmenin doğruluğunu artırmayı mümkün kılan mikrodenetleyici.Mikroişlemci PIC16F676'yı kullanır. Saat frekansı dahili 4 MHz osilatör.
Programın çalışması: Belirli bir süre içerisinde faza bakılmaksızın çoklu doğru gerilim ölçümleri yapılarak minimum ve maksimum gerilim değerleri belirlenir. Değerleri arasındaki fark, göstergede görüntülenen ölçülen voltaj aralığına eşit olacaktır.
Bir voltmetrenin olası uygulamaları
Şebeke voltajı ölçümü (ölçüm limitleri 150 – 250 Volt)Merhaba sevgili okuyucu. Bazen "el altında" küçük, basit bir voltmetrenin olması gerekli hale gelir. Böyle bir voltmetreyi kendi ellerinizle yapmak zor değildir.
Bir voltmetrenin belirli devrelerdeki voltajları ölçmek için uygunluğu, işaretçi çerçevesinin direnci ile ek direncin direncinin toplamı olan giriş direnciyle değerlendirilir. Farklı limitlerde ek dirençler farklı değerlere sahip olduğundan, o zaman giriş empedansı cihaz farklı olacaktır. Daha sıklıkla, bir voltmetre, cihazın giriş direncinin ölçülen voltajın 1V'una, örneğin 5 kOhm/V'ye oranını karakterize eden göreceli giriş direnci ile değerlendirilir. Bu daha kullanışlıdır: voltmetrenin giriş direnci farklı ölçüm limitlerinde farklıdır, ancak göreceli giriş direnci sabittir. Voltmetrede kullanılan Ii ölçüm cihazının iğnesinin toplam sapma akımı ne kadar düşük olursa, göreceli giriş direnci o kadar büyük olacak, yaptığı ölçümler o kadar doğru olacaktır. Transistör tasarımlarında voltajı bir voltun kesirlerinden birkaç on volta kadar ve tüp tasarımlarında daha da fazlasını ölçmek gerekir. Bu nedenle tek limitli voltmetre uygun değildir. Örneğin, 100V ölçeğine sahip bir voltmetre, 1-5V'luk voltajları bile doğru bir şekilde ölçemez, çünkü iğnenin sapması neredeyse hiç fark edilmeyecektir. Bu nedenle en az üç veya dört ölçüm limitine sahip bir voltmetreye ihtiyacınız var. Böyle bir voltmetrenin devresi doğru akımŞekil 1'de gösterilmiştir. Dört ek direnç R1, R2, R3 ve R4'ün varlığı, voltmetrenin dört ölçüm sınırına sahip olduğunu gösterir. İÇİNDE bu durumda ilk limit 0-1V, ikinci limit 0-10V, üçüncü limit 0-100V ve dördüncü limit 0-1000V'dir.
İlave dirençlerin direnci Ohm kanunundan alınan aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilir: Rd = Yukarı/Ii - Rp, burada Yukarı - en yüksek voltaj Belirli bir ölçüm sınırının Ii, ölçüm başlığı iğnesinin toplam sapmasının akımıdır ve Rп, ölçüm başlığı çerçevesinin direncidir. Bu nedenle, örneğin, akımı Ii = 500 μA (0,0005 A) olan bir cihaz ve 500 Ohm dirençli bir çerçeve için, 0-1V sınırı için ek direnç R1'in direnci 1,5 kOhm olmalıdır. 0-10V sınırı - 19,5 kOhm, 0 sınırı için -100V - 199,5 kOhm, 0-1000 - 1999,5 kOhm sınırı için. Böyle bir voltmetrenin bağıl giriş direnci 2 kOhm/V olacaktır. Tipik olarak, voltmetreye hesaplananlara yakın değerlere sahip ek dirençler takılır. Dirençlerinin son "ayarlanması", diğer dirençleri paralel veya seri olarak bağlayarak voltmetreyi kalibre ederken yapılır.
Bir DC voltmetre, alternatif voltajı doğrudan voltaja (daha kesin olarak titreşimli) dönüştüren bir doğrultucu ile desteklenirse, bir voltmetre elde ederiz. alternatif akım. Yarım dalga doğrultuculu böyle bir cihazın olası devresi Şekil 2'de gösterilmektedir. Cihaz aşağıdaki gibi çalışır. Cihazın sol (şemaya göre) terminalinde pozitif bir yarım dalga alternatif voltajın olduğu anlarda, akım D1 diyotundan ve ardından mikroampermetreden sağ terminale akar. Bu sırada D2 diyotu kapalıdır. Sağ terminaldeki pozitif yarım dalga sırasında, D1 diyotu kapanır ve alternatif voltajın pozitif yarım dalgaları, mikroampermetreyi atlayarak D2 diyotu üzerinden kapatılır.
Ek direnç Rd, sabit voltajlarla aynı şekilde hesaplanır, ancak elde edilen sonuç, cihazın doğrultucusu yarım dalga ise 2,5-3'e veya cihazın doğrultucusu doluysa 1,25-1,5'e bölünür. dalga - Şekil 3. Daha doğrusu, bu direncin direnci, cihaz ölçeğinin kalibrasyonu sırasında deneysel olarak seçilir. Rd'yi diğer formülleri kullanarak hesaplayabilirsiniz. Şekil 2'deki devreye göre yapılan doğrultucu sistem voltmetrelerinin ek dirençlerinin direnci aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır:
Rd = 0,45?Up/Ii – (Rp + rd);
Şekil 3'teki devre için formül şöyle görünür:
Rd = 0,9?Yukarı/Ii – (Rp + 2.); burada rd diyotun ileri yöndeki direncidir.
Doğrultucu sistem cihazlarının okumaları, ölçülen gerilimlerin ortalama düzeltilmiş değeriyle orantılıdır. Ölçekler sinüzoidal voltajın rms değerlerinde kalibre edilir, bu nedenle doğrultucu sistem cihazlarının okumaları yalnızca sinüzoidal voltajları ölçerken rms voltaj değerine eşittir. Doğrultucu diyot olarak germanyum diyotlar D9D kullanılır. Bu voltmetreler ayrıca birkaç on kilohertz'e kadar ses frekansı voltajlarını da ölçebilir. FrontDesigner_3.0_setup programı kullanılarak ev yapımı bir voltmetre için bir ölçek çizilebilir.
Doğru voltajı ölçmek için manyetoelektrik sistemin ölçüm başlığına sahip bir voltmetre kullanıyorsanız, voltmetre problarının polaritesinin ölçülen voltajın kaynağına yanlış bağlanması durumunda ölçüm başlığının okunun yön değiştirdiğini fark etmişsinizdir. sıfırın ötesinde ters yönde ve ölçeğin dışına çıkar. Böyle bir cihazla yaklaşık 50 Hz veya daha yüksek frekanstaki alternatif voltajı ölçmeye çalışırsanız, ilk anda iğne biraz seğirebilir, ancak daha sonra sıfırı gösterecektir. Sıfır olmayan bir değer, sabit bir voltaj bileşeninin varlığını gösterecektir.
Bu durumdan çıkmanın en kolay yolu, alternatif voltajı doğrudan voltaja dönüştürmek, yani düzeltmektir. Makalede gösterildiği gibi bunu tek bir diyotla yapmak kolaydır. Gerilimi az ya da çok doğru ölçmek istiyorsanız, bunu düzeltme için kullanabilirsiniz.
Ölçüm şemaları
Alternatif voltajı ölçerken manyetoelektrik ölçüm cihazının bu davranışının nedeni basittir. Bu tür cihazlar kalıcı bir mıknatıs içerir ve cihazın iğnesinin sapma yönü, dönen çerçevenin bobinindeki akımın yönüne bağlıdır. Pozitif bir yarı döngü anında, cihazın oku bir yönde, negatif bir yarı döngüde ise diğer yönde sapmaya çalışır. Örneğin, 50 Hz'lik bir tüketici ağında olduğu gibi oldukça sık bir polarite değişiminde, okun bir yöne sapacak zamanı yoktur, aniden ters yöne sapması gerekir. Bu durumda okun titremesini fark edebilir veya hiçbir şey fark etmeyebilirsiniz.
Cihazlarındaki elektromanyetik sistemin ölçüm kafaları kalıcı bir mıknatısa sahip değildir ve çalışma prensibi, mıknatıslanabilir bir malzemeden bir nesnenin akımla bobinin merkezi bölgesine çekilmesi olgusuna dayanmaktadır. Mıknatıslanmış bir nesne üzerinde akım olan bir bobinin etki yönü, bobin sarımındaki akımın yönüne bağlı değildir. Dolayısıyla bu tür cihazlar hem doğru hem de alternatif akımı veya voltajı kolaylıkla ölçer.
AC ağındaki voltajı ölçmeniz gerekiyorsa ve yalnızca manyetoelektrik sistemin ölçüm başlığına sahip (sabit mıknatıslı) bir cihaz elinizde ise, o zaman en az bir doğrultucu diyota sahip olarak durumdan kolayca çıkabilirsiniz. Ölçülecek beklenen genlik değerinden daha düşük olmayan bir ters voltaj ile. Bunu yapmak için iki şema düşünün.
Tek diyotlu devre
Daha az doğru, ancak son derece basit bir seçenek. Gereken tek şey, cihazın problarından birini bir doğrultucu diyot aracılığıyla bağlamaktır. Bu durumda, diyotun katot tarafından pozitif kutuplu önceki terminale (anot tarafından negatif) bağlanması gerektiğine dikkat edilmelidir. Pozitif yarım döngünün etkisi altında ok, ölçülen voltaj değerini ihtiyacımız olan yönde saptıracaktır. Negatif yarım döngü sırasında diyot kapanacak ve cihazın devresini artık cihazın okuna ters yönde etki etmeyecek bir voltaj kaynağıyla kesecektir.
Tek diyot ölçüm özelliği
Bir miktarın değerinin belirlenmesi. Dikkate alınan devreye göre ölçüm yapılırken cihazın yalnızca bir yarım döngü boyunca tepki vereceği ve gerçek etkin gerilim değerinin yarısı kadar bir değer göstereceği dikkate alınmalıdır. Yani, böyle bir devre ile voltajı ölçerken cihaz 110 V değerini gösterdiyse, bu okumanın iki ile çarpılması gerekir ve ölçtüğünüzü elde edersiniz.
Diyot seçimi.İçin doğru seçim diyotun, ölçülen değerin genlik değerinden daha büyük olması gereken ters voltajını hesaba katmalıyız, aksi takdirde diyot kırılabilir ve cihaz görüntülemeyi durdurabilir veya birkaç büyüklük sırasına göre yalan söyleyebilir. Örneğin bir prizdeki voltajı ölçeceğiz. Ekipmanın voltaj sınıfını belirtirken etkin değer gösterilir. Genlik değerini bulmak için etkin değeri ikinin köküyle çarpmanız gerekir: . Tüketici ağının voltajı 220 V'dir. Gerilim genliği 220 × 1,41 = 311 V olacaktır. Bizim durumumuzda ters voltajı 400 V ve daha yüksek olan doğrultucu diyotlar oldukça uygundur. Aşağıda tavsiye edilmez, çünkü Şebekede aşırı gerilim olması durumunda gerilim genliği diyotun ters gerilimini aşabilir ve geri dönüşü olmayan bir arızaya neden olabilir. Pn kavşağı ve diyot arızalanacaktır.
Ayrıca yüksek güçlü diyotları seçmeyin; güç ne kadar düşük olursa o kadar iyidir. Güçlü diyotların büyük bir p-n alanı kilitli durumda bir kapasitörün plakaları gibi davranabilen geçiş. Bu nedenle, negatif yarı döngü sırasında kapasitif iletkenlik etkilenebilir ve cihazın okumaları bir şekilde hafife alınacaktır. Ölçülen voltajın frekansı ne kadar yüksek olursa, özellikle yüksek impedanslı hassas ölçüm kafaları kullanıldığında etki o kadar büyük olur.
Diyot köprülü devre
Daha karmaşık bir seçenek, ancak elektriksel büyüklükleri daha doğru bir şekilde ölçmenize olanak tanıyor. Bunu yapmak için 4 diyota veya hazır bir diyot köprüsüne ihtiyacınız olacak. Devrenin çalışma prensibi ilk seçeneğe benzer ancak burada ölçüm elemanı, kendisine tek yönlü olarak etki eden gerilim yarı çevrimlerini algılar ve cihaz, etkin gerilim değerini görüntüler. Yani cihazın okumaları gerçeğe karşılık gelecektir.
Diyot veya diyot köprüsü seçimi ilk duruma benzer.
İhtiyati önlemler
Bu yöntemleri kullanarak cihazınızda değişiklik yaparken güvenliğe özellikle dikkat edin. Devrelerde kullanılan diyotlar veya diyot köprüsünün yanı sıra kabloları kesmek için temas noktaları, cihaz probları ve voltmetre terminalleri, hasarı önlemek için güvenilir bir şekilde yalıtılmalıdır. Elektrik şokuÖlçüm sırasında cihazın canlı parçalarına kazara temas edilmesi durumunda.
