Схеми цифрових вимірювальних пристроїв для радіоаматорів. Саморобні вимірювальні прилади

Котушка Тесла своїми руками.Резонансний трансформатор Тесла – дуже ефектний винахід. Нікола Тесла чудово розумів, наскільки видовищно прилад, і постійно його демонстрував на людях. Як думаєте, навіщо? Правильно: щоб отримати додаткове фінансування.

Відчути себе великим ученим та вразити своїх друзів ви можете, змайструвавши свою міні-катушку. Вам знадобляться: конденсатор, невелика лампочка, дріт та кілька інших нехитрих деталей. Однак пам'ятайте, що резонансний трансформатор Тесла робить високу напругу високої частоти - ознайомтеся з правилами технічної безпеки, інакше ефект може перетворитися на дефект.

Картопляна гармата.Пневматична зброя, яка стріляє картоплею? Легко! Це не особливо небезпечний проект (хіба що ви надумаєте зробити гігантську та дуже потужну картопляну зброю). Картопляна гармата - чудовий спосіб весело провести час для тих, хто любить інженерну справу та дрібне хуліганство. Супер-зброя просто у виробництві - вам знадобляться порожній аерозольний розпилювач і пара інших запчастин, які легко знайти.

Іграшковий автомат підвищеної потужності.Пам'ятаєте дитячі іграшкові автомати - яскраві, з різними функціями, піф-паф, ой-ой-ой? Єдине, чого не вистачало багатьом хлопчакам, так щоб вони стріляли трохи далі і трохи сильніше. Що ж, це можна виправити.

Іграшкові автомати роблять із гуми, щоб вони були максимально безпечними. Звичайно, виробники переконалися, що тиск у таких пістолетах мінімальний і не може завдати нікому шкоди. Але деякі умільці все ж таки знайшли спосіб, як додати потужності дитячій зброї: вам просто потрібно позбавитися деталей, що уповільнюють процес. Від яких і як розповідає експериментатор з відеоролика.

Дронсвоїми руками. Багато хто уявляє собі дрон виключно як великий безпілотний літальний апарат, що використовується під час воєнних дій на Близькому Сході. Це помилка: дрони стають повсякденним явищем, здебільшого вони малі, і зробити їх у домашніх умовах не так і складно.

Запчастини для "домашнього" дрона легко придбати, і не треба бути інженером, щоб зібрати його цілком - хоча, звичайно, доведеться повозитися. Середньостатистичний дрон, зроблений вручну, складається з невеликої основної частини, кількох додаткових частин (можна купити, а можна знайти від інших пристроїв) та електронного обладнання для дистанційного керування. Так, особливе задоволення це обладнати готовий дрон камерою.

Терменвокс- Музика магнітного поля. Цей загадковий електромузичний інструмент цікавий не тільки (і не стільки?) музикантам, але божевільним вченим. Незвичайний прилад, придуманий радянським винахідником 1920 року, ви можете зібрати вдома. Уявіть: ви просто рухаєте руками (звичайно, з важким виглядом вченого-музиканта), а інструмент видає «тобічні» звуки!

Навчитися віртуозно керувати терменвоксом — справа нелегка, але результат того вартий. Сенсор, транзистор, динамік, резистор, джерело живлення, ще пара деталей, і можете приступати! Ось як це виглядає.

Якщо не впевнено почуваєтеся в англійській, подивіться російськомовний ролик, як зробити терменвокс із трьох радіоприймачів.

Робот дистанційно керований.Ну, хто не мріяв про роботу? Та ще й власного складання! Щоправда, повністю автономний робот вимагатиме серйозних звань та зусиль, а ось робота з дистанційним керуванням цілком можна створити з підручних матеріалів. Наприклад, робот на відео зроблений з пінопласту, дерева, невеликого двигуна та акумулятора. Цей «вихованець» під вашим керівництвом вільно переміщається по квартирі, долаючи навіть нерівні поверхні. Трохи творчості, і ви зможете надати йому такий зовнішній вигляд, який вам заманеться.

Плазмова кулянапевно, привертав вже вашу увагу. Виявляється, не потрібно витрачати гроші на його придбання, а можна набратися впевненості у собі та зробити самому. Так, в домашніх умовах він буде невеликим, але так само один дотик до поверхні змушуватиме його розряджатися красивими різнокольоровими «блискавками».

Основні інгредієнти: індукційна котушка, лампа розжарювання та конденсатор. Обов'язково дотримуйтесь техніки безпеки - ефектний прилад працює під напругою.

Радіо на сонячній батареї- Відмінний прилад для любителів тривалих походів. Не викидайте старий радіо: просто приєднайте до нього сонячну батарею, і ви станете незалежними від батарейок та інших джерел живлення, крім сонця.

Ось так виглядає радіоприймач із сонячною батареєю.

Сегвейсьогодні неймовірно популярний, але вважається дорогою іграшкою. Ви можете неабияк заощадити, витративши замість тисячі доларів всього кілька сотень, додавши до них власні сили та час, і змайструвати сегвей самостійно. Це завдання не з легких, але цілком реальне! Цікаво, що сьогодні сегвеї використовуються не лише як розвага — у США на них пересуваються поштові працівники, гравці у гольф і, що особливо вражає, досвідчені оператори «Стедікам».

Можете познайомитися з докладною майже годинниковою інструкцією — щоправда, вона англійською.

Якщо сумніваєтеся, що ви правильно зрозуміли, нижче інструкція російською — щоб скласти загальне уявлення.

Неньютонівська рідинадозволяє робити безліч кумедних експериментів. Це абсолютно безпечно та захоплююче. Неньютонівська рідина - рідина, в'язкість якої залежить від характеру зовнішнього впливу. Її можна зробити, змішавши воду із крохмалем (один до двох). Думаєте це легко? Не тут то було. «Фокуси» неньютонівської рідини починаються вже у процесі її створення. Дальше більше.

Якщо набрати її в жменю, вона буде схожа на монтажну піну. Якщо почати підкидати — рухатиметься, як жива. Розслабте руку і вона почне розтікатися. Стиснути в кулак - стане твердою. Вона "танцює", якщо піднести її до потужних колонок, але і ви на ній цілком можете станцювати, якщо розмішаєте достатню для цього кількість. Загалом, краще один раз побачити!

Тут розглядаються питання самостійного виготовлення та експлуатації вимірювальних приладів, що використовуються у радіоаматорській практиці.

Саморобні радіоаматорські вимірювальні прилади.

Саморобні та промислові вимірювальні прилади на базі комп'ютера.

Вимірювальні прилади промислового виробництва.

Оновлений файловий архів на тему "Вимірювальні прилади" знаходиться , згодом, я сподіваюся підготувати огляд з коментарями.

Функціональний генератор коливання частоти і тональних посилок.

Ця стаття - звіт про виконану роботу, виконану на початку нульових років, у ті часи, самостійне виготовлення вимірювальних приладів та оснащення своїх лабораторій для радіоаматорів вважалося звичайною справою. Сподіваюся, такі захоплені та зацікавлені умільці зустрічаються й досі.

Прототипами для ФГКЧ, що розглядається, стали «Генератор тональних посилок» Миколи Сухова (Радіо №10 1981 стор. 37 – 40)

та «Приставка до осцилографа для спостереження АЧХ» О. Сучкова (Радіо № 1985 стор 24)

Схема приставки О. Сучкова:

Розроблений на основі зазначених джерел та іншої літератури (див. Примітки на полях схеми) ФГКЧ формує напруги синусоїдальної, трикутної та прямокутної (меандр) форми, амплітудою 0 – 5В зі ступінчастим ослабленням –20, -40, -60 дБ у діапазоні частот 70Гц – 80КГц. Регуляторами ФГКЧ можна встановити будь-яку ділянку гойдання або значення перескоку частоти, при формуванні пачок, всередині робочого діапазону частот.

Управління та синхронізація перебудови частот, здійснюється наростаючою пилкоподібною напругою розгортки осцилографа.

ФГКЧ дозволяє оперативно оцінити АЧХ, лінійність, динамічний діапазон, реакцію на імпульсні сигнали та швидкодію аналогових радіоелектронних пристроїв звукового діапазону.

Схема ФГКЛ представлена на Малюнку.

Схема високої роздільної здатності знаходиться або завантажується по кліку на малюнок.

У режимі частоти, що коливається, на вхід ОУ А4 подається пилкоподібна напруга з блоку розгортки осцилографа (як і в схемі ГКЧ О. Сучкова). Якщо на вхід керування частотою А4 подавати не пилу, а меандр, частота змінюватиметься стрибком із низькою на високу. Формування меандра з пилки, що проводиться звичайним тригером Шмітта, на транзисторах Т1 і Т2, різної провідності. З виходу ТШ меандр надходить на електронний ключ А1 К1014КТ1, призначений для узгодження рівня напруги керуючого перебудовою ФГКЧ за частотою. На вхід ключа подається напруга +15В, з виходу ключа прямокутний сигнал подається на вхід ОУ А4. Перемикання частоти відбувається у середній частині горизонтальної розгортки, синхронно. Після ОУ А4 стоять два ЕП на транзисторах Т7 - ПНП і Т8 - НПН (для термокомпенсації та вирівнювання зсуву рівня). Резистор R8 (за Сучковим) замінено на два RR2 - 200КОм і RR3 - 68 КОм. RR2 задає верхню межу діапазону гойдання 6,5 – 16,5 КГц, а RR3 – 16,5 – 80 КГц. Інтегратор на ОУ А7, тришшег Шмітта на ОУ А7 та комутатор фази коефіцієнта передачі підсилювача А5 - Т11, працюють як описано в О. Сучкова.

Після буферного підсилювача на ОУ А7 стоїть перемикач форми сигналу з підстроювальними резисторами PR6 – підстроювання рівня трикутного сигналу та PR7 – підстроювання рівня меандру. нормують рівень вихідних сигналів. Формувач синусоїдального сигналу складається з ОУ А8 - не інвертує підсилювача з підстроюванням посилення в діапазоні 1 - 3 рази (підстроювальним резистором PR3) і класичного перетворювача пилкоподібної напруги в синусоїдальні на польовому транзисторі Т12 - КП303Е. З початку Т12, синусоїдальний сигнал подається на селектор форми імпульсу S2 безпосередньо, так як рівень синусоїдального сигналу визначається нормуючим підсилювачем на ОУ А8 і величиною PR3. З виходу регулятора рівня RR4 сигнал подається на буферний підсилювач на умощенном А9. Коефіцієнт посилення буферного підсилювача близько 6, задається резистором у ланцюзі зворотного зв'язку ОУ. На транзисторах Т9б Т10 і перемикачах S3, S5 зібраний вузол синхронізації, що використовується для перевірки тракту запису - відтворення магнітофона, в даний час зовсім не актуальний. Всі ОУ - з ПТ на вході (К140 УД8 та К544УД2). Стабілізатор напруги живлення двополярний +/- 15В, зібраний на ОУ А2 та А3 – К140УД6 та транзисторах Т3 – КТ973, Т4 – КТ972. Джерела струму стабілітронів опорної напруги на ПТ Т5, Т6 – КП302В.

Робота з функціональним ГКЧ, що розглядається, проводиться наступним чином.

Перемикач S1 "Режим" встановлюється в положення "Fниз" і змінним резистором RR1 "Fниз" встановлюється нижня частота діапазону гойдання або менша частота пачок імпульсів, в діапазоні 70Гц - 16КГц. Після цього, перемикач S1 "Режим", встановлюється в положення "Fверх" і змінними резисторами RR2 "6-16КГц" і RR3 "16 - 80КГц" задається верхня частота діапазону гойдання, або більша частота пачок імпульсів, в діапазоні 16 - 80. Далі перемикач S1 переводиться в положення «Кач» або «Пачки» для формування вихідної напруги частоти, що коливається, або двох пачок імпульсів меншої і більшої частоти, що змінюються синхронно з розгорткою, при проходженні променя через середину екрану (для пачок імпульсів). Форма вихідного сигналу вибирається перемикачем S2. Рівень сигналу регулюється плавно змінним резистором RR4 та ступінчасто – перемикачем S4.

Осцилограми випробувальних сигналів у режимах "Гойдання частоти" та "Пачки" представлені на наступних малюнках.

Фото генераторау зборі, представлено малюнку.

В тому ж корпусі широкосмуговий генератор синусоїдальної напруги і меандра (Важливо: R6 у схемі цього генератора – 560Ком, а не 560Ом, як на малюнку, і якщо замість R9 поставити пару з постійного резистора 510Ком і підстроювального 100Ком, можна регулювати можливий Кг.)

і частотоміра, прототип якого описаний .

Важливо відзначити, що на додаток до перевірок аналогових трактів звуковідтворювальної апаратури, в режимах гойдання частоти і формування пачок частотних посилок, функціональний ГКЧ, що розглядається, можна використовувати і просто як функціональний генератор. Сигнали трикутної форми допомагають дуже чітко відстежити виникнення обмеження в підсилювальних каскадах, виставити обмеження сигналу симетричним (боротьба з парними гармоніками – більш помітними на слух), проконтролювати наявність спотворень типу «сходинка» та оцінити лінійність каскаду в міру викривлення фронту та скривлення фронту.

Ще цікавіша перевірка УМЗЧ та інших звукових вузлів, сигналом прямокутної форми, зі шпаруватістю 2 – меандром. Вважається, що для коректного відтворення меандра певної частоти, потрібно, щоб робоча (без ослаблення) смуга тестованого такту була щонайменше вдесятеро більшою, ніж частота випробувального меандру. У свою чергу, ширина смуги частот, відтворюваних, наприклад, УМЗЧ визначає такий важливий якісний показник, як коефіцієнт інтермодуляційних спотворень, настільки значний для лампових УМЗЧ, що його розсудливо не вимірюють і не публікують, щоб не розчаровувати громадськість.

На наступному малюнку – фрагмент статті Ю.Солнцева «Функціональний» генератор» з «Радіорічника».

На малюнку– типові спотворення меандра, що у звуковому тракті, та його тлумачення.

Ще наочнішими, вимірювання за допомогою функціонального генератора, можна робити, подаючи сигнал з його виходу на вхід X осцилографа, безпосередньо, і на вхід Y через досліджуваний пристрій. У цьому випадку на екрані буде відображатися амплітудна характеристика схеми, що перевіряється. Приклади таких вимірювань наведено малюнку.

Ви можете повторити мій варіант функціонального ГКЧ, як він є або прийняти його за альфа – версію Вашої власної розробки, виконаної на сучасній елементній базі, із застосуванням схемотехнічних рішень, які Ви вважаєте прогресивнішими чи доступнішими у реалізації. У будь-якому випадку, застосування такого багатофункціонального вимірювального пристрою, дозволить Вам суттєво спростити налаштування звуковідтворювальних трактів та контрольовано підвищити їх якісні характеристики у процесі розробки. Це, звичайно, справедливо тільки в тому випадку, якщо ви вважаєте, що налаштовувати схеми «на слух» - дуже сумнівний прийом радіоаматорської практики.

Автомат включення режиму очікування для осцилографа С1-73 та інших осцилографів з регулятором «Стабільність».

Користувачі радянських та імпортних осцилографів, оснащених регулятором режиму розгортки «Стабільність», стикалися з наступною незручністю. При отриманні на екрані стійкої синхронізації складного сигналу стабільне зображення зберігається до тих пір, поки на вхід подається сигнал або його рівень залишається достатньо стабільним. При зникненні вхідного сигналу, розгортка може залишатися в режимі очікування скільки завгодно довго, при цьому промінь на екрані відсутня. Для перемикання розгортки в автоколивальний режим, іноді досить лише повернути ручку «Стабільність», і промінь з'являється на екрані, що потрібно при прив'язці горизонтальної розгортки до масштабної сітки на екрані. При поновленні вимірювань зображення на екрані може «плисти» до тих пір, поки регулятором «Стабільність» не буде відновлено режим розгортки.

Таким чином, у процесі вимірювань доводиться постійно крутити ручки «Стабільність» і «Рівень синхронізації», що уповільнює процес вимірювань та відволікає оператора.

Пропонована доробка осцилографа C1-73 та інших, подібних йому приладів (С1-49, С1-68 та ін) оснащених регулятором «Стабільність», передбачає автоматичну зміну вихідної напруги змінного резистора регулятора «Стабільність», що переводить блок розгортки. вхідного синхросигналу.

Схема автоматичного перемикача «Чекаючий – Авто» для осцилографа С1-73, наведено малюнку 1.

Малюнок 1. Схема автоматичного перемикача "Чекаючий - Авто" для осцилографа С1-73 (клікні для збільшення).

На транзисторах Т1 і Т2 зібраний одновібратор, що запускається через конденсатор С1 і діод D1 імпульсами позитивної полярності з виходу формувача імпульсів запуску розгортки осцилографа С1-73 (контрольна точка 2Гн-3 блоку У2-4 на малюнку 2)

Малюнок 2

(Цілком, схема осцилографа С1-73 знаходиться тут:(Fig5) та (Gif 6)

У вихідному стані, за відсутності імпульсів, що запускають розгортку, всі транзистори автомата «Чекаючий - Авто» закриті (див. Мал. 1). Діод D7 відкритий і на правий за схемою (див Рис. 2) висновок змінного резистора R8 «Стабільність», по ланцюгу R11 D7, подається постійна напруга, що переводить генератор розгортки в автоколивальний режим, при будь-якому положенні двигуна змінного резистора R8 «

Після приходу чергового імпульсу, запуску розгортки, послідовно відкриваються транзистори T2, T1, T3, T4, а діод D7 закривається. З цього моменту схема синхронізації розгортки осцилографа С1-73 працює в типовому режимі, заданому напругою на виході змінного резистора R8 (див. Рис. 2). В окремому випадку, може бути заданий режим розгортки, що забезпечує стабільне положення зображення досліджуваного сигналу на екрані осцилографа.

Як було зазначено вище, при надходженні чергового синхроімпульсу всі транзистори автомата управління розгорткою відкриваються, що призводить до швидкої розрядки електролітичного конденсатора C4 через діод D4, відкритий транзистор Т2 і резистор R5. Конденсатор C4 знаходиться в розрядженому стані весь час, поки на вхід одновібратора надходять імпульси, що запускають. Після закінчення надходження імпульсів запуску транзистор T2 закривається, і конденсатор C4 починає заряджатися базовим струмом транзистора T3 через резистор R7 і діод D5. Струм зарядки конденсатора C4, підтримує відкритими транзистори T3 і T4, зберігаючи чекаючий режим розгортки, заданий напругою на виході змінного резистора R8 «Стабільність» протягом декількох сотень мілісекунд, чекаючи наступного сихроімпульсу. Якщо такий не надходить, транзистор T3 закривається повністю, світлодіод D6, що індикує включення режиму очікування, гасне, закривається транзистор T4, відкривається діод D7 і розгортка осцилографа переходить в автоколивальний режим. Для забезпечення прискореного переходу в режим очікування, при надходженні першого синхроімпульсу в серії, застосований елемент «Логічний АБО» на діодах D3 і D5. При спрацьовуванні одновібратора, що призводить до відкриття транзистора T2, транзистор T3 відкривається без затримки, по ланцюгу R7, D3, R5 ще до закінчення розряду конденсатора C4. Це може бути важливо, якщо потрібно спостерігати одиночні імпульси в режимі очікування синхронізації.

Складання автомата режиму очікування виконано об'ємним монтажем.

Рисунок 3. Об'ємний монтаж автомата режиму осцилографа.

Рисунок 4. Ізоляція елементів автомата режиму осцилографа, що чекає, паперовими вставками і розплавленим парафіном.

Перед монтажем модуль загорнуть у смужку паперу, проклеєну прозорим скотчем, як мінімум з одного боку, так само для зменшення витоків. Сторона паперу, поклеєна скотчем, звернена до зібраного модуля. Об'ємний монтаж автомата дозволив скоротити час складання та відмовитися від розробки та виготовлення друкованої плати. Крім того, модулі вийшли досить компактними, що важливо при їх установці малорозмірний корпус осцилографа С1-73. На відміну від заливки пристрою, зібраного об'ємним монтажем, епоксидним компаундом і тп смолами, що твердіють, використання парафіну дозволяє зберегти ремонтопридатність пристрою і можливість його доопрацювання, при необхідності. У радіоаматорській практиці, при штучному виробництві це може бути важливим фактором вибору конструктивного виконання пристрою.

Вид автомата режиму очікування, змонтованого на платі У2-4, осцилографа С1-73, показаний на малюнку 5.

Рисунок 5. Розміщення модуля автомата режиму очікування на платі синхронізації осцилографа С1-73.

Світлодіод, що індикує включення режиму очікування, розміщений на 15 мм правіше регулятора РІВЕНЬ, як показано на малюнку 6.

Рисунок 6. Розміщення індикатора увімкнення режиму очікування на лицьовій панелі осцилографаC1-73.

Досвід експлуатації осцилографа С1-73, оснащеного автоматом включення режиму розгортки, що чекає, показав значне збільшення оперативності вимірювань, пов'язане з відсутністю необхідності обертати ручку СТАБІЛЬНІСТЬ, при встановленні лінії розгортки на бажане поділ градуювальної сітки екрана і після цього, для досягнення стійкого. Тепер, на початку вимірювань, достатньо встановити регулятори РІВЕНЬ і СТАБІЛЬНІСТЬ, в положення, що забезпечує нерухоме зображення сигналу на екрані, і при знятті сигналу з входу осцилографа горизонтальна лінія розгортки з'являється автоматично, а при черговій подачі сигналу повертається стабільна картинка.

Ви можете придбати подібний автомат режиму осцилографа, що чекає, заощадивши час на складання. Використовуйте кнопку зворотнього зв'язку. :-)

Блок захисту та автовідключення мультиметра M830 та йому подібних «Цифрових китайських мультиметрів».

Цифрові мультиметри, побудовані на АЦП сімейства (вітчизняний аналог), завдяки своїй простоті, досить високій точності та низькій вартості, дуже широко використовуються в радіоаматорській практиці.

Деяка незручність використання приладу пов'язана з:

Відсутністю автовимкнення мультиметра
відносною дорожнечею дев'ятивольтових батарей великої ємності
відсутністю захисту від перенапруги (за винятком плавкого запобіжника на 0,25А)

Різні способи вирішення вищезгаданих проблем пропонувалися радіоаматорами раніше. Деякі з них (схеми захисту АЦП мультиметра, автовідключення, та його живлення від низьковольтних джерел живлення, через підвищуючий перетворювач, наведено доробок та вимірювальних приставок до мультиметрів сімейства M830).

Пропоную Вашій увазі ще один варіант доробки «цифрового китайського мультиметра» на АЦП 7106, що поєднує чотири важливі для таких приладів споживчі функції: Автовідключення за таймером через кілька хвилин після увімкнення.

Захист від перенапруги із гальванічним відключенням вхідного гнізда UIR від схеми мультметра.
Автовідключення під час спрацювання захисту.
Напівавтоматична відстрочка автовимкнення при тривалих вимірах.

Для пояснення принципів роботи та взаємодії вузлів китайського мультиметра на IC7106 використовуємо дві схеми.

Рис.1- один із варіантів схеми мультиметра M830B (клікни, щоб збільшити).

Схема Вашого мультиметра може бути іншою або її може бути взагалі - важливо лише визначити точки подачі живлення на ІС АЦП і точки підключення контактів реле, що відключають живлення і вхід UIR приладу. Для цього зазвичай досить уважно розглянути друковану плату мультиметра, справляючись по даташиту на IC7106або КР572ПВ5.Точки підключення та врізання у схему / друкований монтаж мультиметра показані синім кольором.

Рис.2Власне схема блоку захисту та автовідключення мультиметра (клікни, щоб збільшити).

Схема включає датчики навантаження мультиметра на транзисторних оптронах U1 та U2 – АОТ128, Компаратор на ОУ з низьким струмом споживання – U3 КР140УД1208, ключовий МОП-транзистор U4 таймера автовідключення – КР1014КТ1. Комутація входу UIR та напруги живлення мультиметра виконується контактними групами двообмоточного поляризованого реле PR1 – РПС-46.

Робота блоку захисту та автовідключення мультиметра.

Увімкнення мультиметра та автовідключення зі стабілізації таймера.

У вихідному стані всі елементи мультиметра та блоку захисту знеструмлені. Перекидні контакти поляризованого реле PR1 замкнуті в положеннях 1-4 та 6-9 ( див рис. 2). Вхід UIR мультиметра, відключений, вхідний дільник замкнений на загальний провід – роз'єм COM. "Плюсовий" вивід батареї живлення відключений від усіх споживачів так як кнопка Кн1 "Увімк" і контакти 5-9 реле PR1 розімкнені. Електролітичний конденсатор C2, ємність якого визначає час роботи мультиметра до автовідключення, розряджений через замкнуті контакти 6-9 реле PR1 та схему мультиметра.

При натисканні на кнопку Кн1 "Увімк", струм від батареї живлення, проходячи через обмотку 2-8 реле PR1, заряджає конденсатор С2. При цьому контакти 6-9 та 1-4 розмикаються, а контакти 5-9 та 10-4 замикаються. Вхід UIR мультиметра, що підключається до схеми замкненими контактами 10 – 4, реле PR1, а живлення від батареї, подається через замкнуті контакти 5 – 9, відповідно. У штатних режимах роботи мультиметра, напруга з виведення 37 ЦАП IC7106, що подається на інвертуючий вхід (висновок 2), ОУ U3, виявляється більше напруги заданого на прямому вході (висновок 3), на виході ОУ, висновок 6, встановлюється напруга низького рівня, недостатня для відкривання транзистора Т1. Електролітичний конденсатор, заряджений при натисканні кнопки Кн1 "Вкл", через обмотку 2 - 8 реле PR1 до напруги живлення (9В), після відпускання кнопки Кн1, починає повільно розряджатися через дільник R11, R12. До того часу, напруга на затворі МОП-транзистора U4 не знизиться рівня, приблизно, 2В, транзистор U4 залишається у відкритому стані, підтримуючи діод D6 в закритому стані.

Мультиметр працює у звичайному режимі.

При падінні напруги на дільнику R11,R12 нижче рівня 2В, транзистор U4 закривається, позитивна напруга через резистор R13 і діод D6 надходить на висновок 3 ОУ4, що призводить до появи позитивного потенціалу на виході ОУ (висновок 6) і відкривання транзистора Т1, колектор підключений до виведення 7 реле PR1. Через обмотку 3 - 7 реле PR1 викликає зворотне перемикання контактних груп реле PR1. При цьому виявляються розімкненими контакти 10 – 4 (вхід UIR мультиметра відключається) та 5 – 9 (батарея живлення відключається від схеми). Відбувається автовідключення мультиметра із розмиканням вхідного ланцюга.

Напівавтоматична відстрочка спрацьовування таймера автовимкнення.

Якщо під час роботи мультиметра повторно натиснути кнопку Кн1 «Вкл», то струм, проходячи через обмотку 2 – 8 реле PR1, здійснить підзарядку конденсатора C2, продовжуючи часовий проміжок увімкненого стану мультиметра. Стан контактних груп поляризованого реле PR1 не змінюється.

Примусове вимкнення мультиметра.

Примусове вимкнення мультиметра можна виконати двома способами.

Як завжди, перевівши перемикач вибору меж/режимів вимірювання в положення OFF – «Вимкнено». При цьому стан контактних груп поляризованого реле PR1, при цьому не змінюється і вхід UIR залишиться підключеним до резистивного дільника мультиметра.
При натисканні на кнопку Кн2 «Викл», позитивна напруга через резистор R5 подається на вхід 3 ОУ U3, підвищуючи його потенціал, порівняно з опорною напругою (-1В) на вході, що інвертує ОУ U3 - висновку 2. Це призводить до відкривання транзистора Т1 і появі струму в обмотці 3 - 7, що «відключає», поляризованого реле PR1. При цьому виявляються розімкненими контакти 10 – 4 (вхід UIR мультиметра відключається) та 5 – 9 (батарея живлення відключається від схеми). Відбувається автовідключення мультиметра із розмиканням вхідного ланцюга.

Автовідключення мультиметра при перевантаженні.

Найбільш ймовірною причиною виходу з ладу, мультиметра на основі АЦП сімейства 7106, є подача на його вимірювальний вхід (висновок 31), напруги, що перевищує напругу живлення, що додається до висновку 1, щодо загального дроту (висновок 32). У випадку, при живленні мультиметра від батареї напругою 9В, не рекомендується подавати на вхід ЦАП, висновок 31, напруга, більше 3В, у будь-якій полярності. В описаних раніше схемах захисту цифрового мультиметра типу M830, пропонувалося включити пару зустрічно - паралельно включених стабілітронів між входом ЦАП та загальним дротом. При цьому високоомний резистор вхідного RC ФНЧ ЦАП (R17C104 у схемі на Рис. 1), обмежував струм через стабілітрони на безпечному рівні, проте резистивний дільник мультиметра та струмопровідні доріжки друкованої плати залишалися незахищеними, граючи роль додаткових запобіжників та згоряючи при перевантаженні.

У пропонованому блоці захисту та автовідключення мультиметра, підвищена, понад допустима, напруга на вході ФНЧ R17C104 (Див. Рис. 1), використовується для формування сигналу відключення вхідного гнізда, з шунтування сигнального входу мультиметра на корпус. Сигнал про наявність перенапруги, формується двома зустрічно-паралельно включеними ланцюгами D1, D2, U1.1 та D3, D4, U2.1, що складаються з послідовно з'єднаних: кремнієвого діода, світлодіода зеленого світіння та світлодіода діодно-транзисторного оптрона. Подібні ланцюги, що виконують так само функцію пасивного захисту, широко використовуються у вхідних каскадах осцилографів (наприклад, ). При досягненні, в точці А, напруги, що перевищує 3В, у будь-якій полярності, діоди (D1, D2, U1.1 або D3, D4, U2.1), у відповідному ланцюжку починають відкриватися, шунтуючи вхід мультиметра на загальний провід. При цьому світлодіод U1.1 або U2.1 одним з оптопарів, починає світитися, викликаючи відкривання відповідного оптотранзистора U1.2 або U2.2. Струм, з плюсової шини живлення, через оптотранзистор, що відкрився, подається на неінвертуючий вхід ОУ U3, викликаючи підвищення потенціалу на виході ОУ (висновок 6) і відкривання транзистора Т1. Струм через транзистор Т1 і підключену до нього обмотку 3 - 7, поляризованого реле PR1, призводить до розмикання контактів 10 - 4 (вхід мультиметра UIR відключається) і 5 - 9 (батарея живлення відключається від схеми). Відбувається автовідключення мультиметра із розмиканням вхідного ланцюга.

Мультиметр переходить у вимкнений стан із розмиканням входу UIR.

Конструктивно, модуль захисту та автовідключення напруги, виконаний навісним монтажем та розміщений у корпусі мультимера, з зворотного боку перемикача діапазонів вимірювання. ( див. рис. 3)

У доопрацьованих мультиметрах марки DT830-C ( 0 ), відсутній режим вимірювання коефіцієнта посилення транзисторів, що дозволило розмістити кнопки включення та вимкнення приладу на місці, де зазвичай встановлюється клемна колодка підключення транзисторів. Кнопка вимкнення взята з більш високим штовхачем, щоб при перенесенні та зберіганні, при випадкових натисканнях, вона спрацьовувала з більшою ймовірністю.

Практика використання пристрою захисту та автовідключення, реалізованого у двох китайських цифрових

Працюючи, можна діяти двома способами, попередньо обравши провідність і тип транзистора (біполярний/ польовий (про польовий – далі)).

1) Підключаємо транзистор і крутимо ручку базового резистора до появи генерації. Так розуміємо, що транзистор справний та має певний коефіцієнт передачі.

2) Виставляємо заздалегідь необхідний коефіцієнт передачі і, підключаючи, по порядку, наявні транзистори, відбираємо відповідні вимоги.

Я зробив цього вимірювача два доопрацювання.

1) Окрема фіксована кнопка включає в «базу» резистор, що перевіряється транзистора, опором 100 КОм, заземлений з іншого боку. Так вимірник може перевіряти польові транзистори з p-n переходом і p або n каналом (КП103 і подібні КП303). Також, без переробки, у цьому режимі можна перевіряти МОП транзистори з ізольованим затвором n- та p-типу (IRF540 IRF9540 ітп)

2) У колектор другого транзистора вимірювального мультивібратора (вихід НЧ сигналу) я включив детектор з подвоєнням, за звичайною схемою, навантажений на базу КТ 315го. Таким чином, К-Е перехід цього ключового транзистора замикається, коли у вимірювальному мультивібратор виникає генерація (визначений коефіцієнт передачі). Ключовий транзистор, відкриваючись, заземлює емітер ще одного транзистора, на якому зібрано найпростіший генератор з резонатором на трививідному п'єзоелементі – типова схема генератора викликного сигналу «китайського» телефону. Фрагмент схеми мультиметра – вузол перевірки транзисторів – наведено на Рис. 3.

Таке схемне нагромадження було викликане бажанням використовувати той же викликальний генератор у вузлі сигналізації перевантаження струмом лабораторного блоку живлення (перший, зібраний мною, за згаданою схемою, випробувач параметрів транзисторів, був вбудований в ЛШП Рис.4).

Другий вимірювач був вбудований саморобний багатофункціональний стрілочний мультиметр, де один трививідний п'єзовипромінювач використовувався як сигналізатор в режимі «пробник» (звукова перевірка короткого замикання) і випробувач транзисторів Мал. 5.

Теоретично (я не пробував), цей випробувач можна переробити для перевірки потужних транзисторів, зменшивши, наприклад, на порядок опору резисторів в обв'язці транзистора, що перевіряється.

Також можна зафіксувати резистор в базовому ланцюгу (1КОм або 10 КОм) і змінювати опір в колекторному ланцюгу (для потужних транзисторів).

VII міська науково – практична конференція «Крок у майбутнє»

Історія вимірів і прості вимірювальні прилади своїми руками

Виконав: Антаков Євген навчається МБОУ ЗОШ № 4,

Науковий керівник: Осіїк Т.І. вчитель початкових класів МБОУ ЗОШ №4 м. Полярні Зорі

Мене звуть Антаков Женя, мені 9 років.

Я навчаюсь у третьому класі, займаюся плаванням, дзюдо та англійською мовою.

Хочу стати винахідником, коли виросту.

Мета проекту: - вивчити історію вимірювань часу, маси, температури та вологості та змоделювати найпростіші вимірювальні прилади з підручних матеріалів.

Гіпотеза : я висловив припущення, що найпростіші вимірювальні прилади можна змоделювати самостійно з підручних матеріалів.

Завдання проекту :

- вивчити історію вимірів різних величин;

Ознайомиться із влаштуванням вимірювальних приладів;

Змоделювати деякі вимірювальні прилади;

Визначити можливість практичного застосування саморобних вимірювальних приладів.

Наукова стаття

1. Вимірювання довжини та маси

З необхідністю визначати відстані, довжини предметів, час, площі, обсяги та інші величини люди стикалися з давніх часів.

Наші предки як засоби вимірювання довжини використовували власний зріст, довжину руки, долоні, стопи.

Для визначення далеких відстаней використовувалися різні способи (дальність польоту стріли, «трубки», буки тощо)

Подібні способи не дуже зручні: результати таких вимірювань завжди різняться, оскільки залежать від розмірів тіла, від сили стрільця, пильності тощо.

Тому поступово стали з'являтися суворі одиниці виміру, зразки маси, довжини.

Один із найдавніших вимірювальних приладів – ваги. Історики вважають, що перші ваги з'явилися понад 6 тисяч років тому.

Найпростіша модель терезів - у вигляді рівноплечного коромисла з підвішеними чашками широко використовувалася в Стародавньому Вавилоні та Єгипті.

Організація дослідження

Коромислова вага з вішалки

У своїй роботі я вирішив спробувати зібрати просту модель чашечних терезів, за допомогою якої можна проводити зважування невеликих предметів, продуктів тощо.

Я взяв звичайну вішалку, закріпив її на підставці, до плічок прив'язав пластикові стаканчики. Вертикальною лінією позначив положення рівноваги.

Щоб визначити масу, потрібні гирі. Я вирішив використати замість них звичайні монети. Такі «гірки» завжди під рукою, і достатньо один раз визначити їхню вагу, щоб використовувати для зважування на моїх терезах.

5 руб

50 коп

10 руб

1 руб

Організація дослідження

Досліди з коромисловими вагами

1 . Шкала ваг

Використовуючи різні монети, наніс на аркуш паперу позначки, що відповідають вазі монеток

2. Зважування

Жменя цукерок – врівноважив за допомогою 11 різних монеток, загальною вагою 47 грамів

Контрольне зважування – 48 грамів

Печиво - врівноважив 10 монетами вагою 30 грамів На контрольних вагах – 31 грам

Висновок: із простих предметів я зібрав ваги, за допомогою яких можна проводити зважування з точністю до 1-2 грамів

Наукова стаття

2. Вимірювання часу

У давнину люди відчували хід часу по

зміні дня і ночі та пори року і намагалися його вимірювати.

Найпершими приладами для визначення часу був сонячний годинник.

У Стародавньому Китаї для визначення проміжків часу використовували годинник, що складався з просоченого маслом шнура, на якому через рівні проміжки зав'язували вузли.

Коли полум'я сягало чергового вузла, це означало, що пройшов певний відрізок часу.

За таким же принципом діяли свічкові годинники та масляні лампи з відмітками.

Пізніше люди придумали найпростіші пристрої – пісочний та водяний годинник. Вода, масло або пісок рівномірно перетікають з посудини в посудину, це властивість і дозволяє вимірювати певні проміжки часу.

З розвитком механіки в XIV - XV століттях з'явився годинник із заводом і маятником.

Організація дослідження

Водяний годинник із пластикових пляшечок

Для цього досвіду я використав дві пластикові пляшки об'ємом 0.5 літра та трубочки для коктейлю.

Кришки з'єднав між собою за допомогою двостороннього скотчу і зробив два отвори, в які вставив трубочки.

В одну з пляшок налив підфарбовану воду та закрутив кришки.

Якщо всю конструкцію перевернути, то рідина по одній трубочці переливається вниз, а друга трубочка необхідна для того, щоб повітря піднімалося у верхню пляшку.

Організація дослідження

Досліди з водяним годинником

Пляшечка заповнена підфарбованою водою

Пляшечка заповнена рослинним маслом

Час перетікання рідини – 30 секунд Вода перетікає швидко та рівномірно

Час перетікання рідини – 7 хв 17 с

Кількість олії підібрано так, щоб час перетікання рідини був не більше 5 хвилин

На пляшечки нанесли шкалу – позначки через кожні 30 секунд

Чим олії менше у верхній пляшці, тим повільніше вона стікає вниз, і відстані між відмітками стають дедалі меншими.

Висновок: у мене вийшов годинник, за допомогою якого можна визначати проміжки часу від 30 секунд до 5 хвилин

Наукова стаття

3. Вимірювання температури

Людина може розрізняти тепло та холод, але точну температуру при цьому не знає.

Перший термометр винайшов італієць Галілео: скляна трубочка наповнюється водою більше або менше залежно від того, як сильно розширюється в ній гаряче повітря або стискається холодне.

Пізніше на трубку було нанесено поділки, тобто шкала.

Перший ртутний термометр запропонував Фаренгейт в 1714, нижньою точкою він вважав температуру замерзання сольового розчину

Звичну нам шкалу запропонував шведський учений Андрес Цельс.

За нижню точку (0 градусів) прийнято температуру танення льоду, а за 100 градусів – температуру кипіння води

Організація дослідження

Водяний термометр

Термометр можна зібрати за простою схемою з кількох елементів – колба (пляшка) з підфарбованою рідиною, трубочка, аркуш паперу для шкали

Я використав невелику пластикову пляшечку, в яку налив воду, підфарбовану фарбою, вставив соломинку від соку, закріпив усе за допомогою клейового пістолета.

Наливаючи розчин, я досяг, щоб невелика його частина потрапила в трубочку. Спостерігаючи за висотою стовпчика рідини, що вийшов, можна судити про зміни температури.

У другому випадку я замінив пластикову пляшечку на скляну ампулу і зібрав термометр за тією самою схемою. Обидва прилади я випробував у різних умовах.

Організація дослідження

Досліди з водяними термометрами

Термометр 1 (з пластиковою пляшкою)

Термометр помістили у гарячу воду - стовпчик рідини опустився вниз

Термометр помістили у крижану воду - стовпчик рідини піднявся вгору

Термометр 2 (зі скляною колбою)

Термометр помістили у холодильник.

Стовпчик рідини опустився вниз, на звичайному термометрі позначка 5 градусів

Термометр помістили на опалювальну батарею

Стовпчик рідини піднявся нагору, на звичайному термометрі позначка 40 градусів

Висновок: я отримав термометр, яким можна приблизно оцінити температуру навколишнього повітря. Його точність можна підвищити, якщо використовувати скляну трубку якнайменшого діаметра; заповнити колбу рідиною так, щоб не залишалося бульбашок повітря; використовувати замість води спиртовий розчин.

Наукова стаття

4. Вимірювання вологості

Важливим параметром навколишнього світу є вологість, тому що організм людини дуже активно реагує на її зміни. Наприклад, при дуже сухому повітрі посилюється потовиділення і людина втрачає багато рідини, що може призвести до зневоднення.

Відомо також, що для того, щоб уникнути хвороб органів дихання, вологість повітря в приміщенні має бути не менше 50-60 відсотків.

Величина вологості важлива як для людини та інших живих організмів, але й перебігу технічних процесів. Наприклад, надлишок вологості може проводити коректну роботу більшості електроприладів.

Для вимірювання вологості використовуються спеціальні прилади-психрометри, гігрометри, зонди та різні пристрої.

Організація дослідження

Психрометр

Один із способів визначення вологості заснований на різниці показань «сухого» та «вологого» термометрів. Перший показує температуру навколишнього повітря, а другий – температуру вологої тканини, якою він обернутий. Використовуючи ці показання за спеціальними психрометричними таблицями, можна визначити значення вологості.

У пластиковій пляшці з-під шампуню я зробив невеликий отвір, у який вставив шнурок, налив на дно води.

Один кінець шнурка закріпив на колбі правого термометра, другий помістив у пляшку, щоб він був у воді.

Організація дослідження

Досліди з психрометром

Свій психрометр я перевірив, визначаючи вологість у різних умовах

Поблизу опалювальної батареї

Поблизу працюючого зволожувача повітря

Сухий термометр 23 º З

Вологий термометр 20 º З

Вологість 76%

Сухий термометр 25 º З

Вологий термометр 19 º З

Вологість 50%

Висновок:я з'ясував, що психрометр, зібраний у домашніх умовах, можна використовувати для оцінки вологості приміщень

Висновок

Наука вимірів дуже цікава і різноманітна, історія її починається в давнину. Існує безліч різних методів і приладів вимірювань.

Моя гіпотеза підтвердилася - в домашніх умовах можна змоделювати прості прилади (коромислові ваги, водяний годинник, термометр, психрометр), які дозволяють визначати вагу, температуру, вологість та задані проміжки часу.

Саморобні прилади можна використовувати у звичайному житті, якщо під рукою не виявилося стандартних вимірювальних приладів:

Засікати час, виконуючи вправи на прес, віджимання чи стрибки на скакалці

Слідкувати за часом при чищенні зубів

На уроках – проводити п'ятихвилинні самостійні роботи

Список літератури.

1. «Познайомся, це… винаходи»; Енциклопедія для дітей; вид-во «Махаон», Москва, 2013

2. «Навіщо та чому. Час»; Енциклопедія; вид-во «Світ книги», Москва 2010

3. «Навіщо та чому. Винаходи»; Енциклопедія; вид-во «Світ книги», Москва 2010

4. «Навіщо та чому. механіка; Енциклопедія; вид-во «Світ книги», Москва 2010

5. «Велика книга знань» Енциклопедія для дітей; вид-во «Махаон», Москва, 2013

6. Інтернет-сайт «Цікава-фізика.рф» http://afizika.ru/

7. Інтернет-сайт «Годинник та годинна справа» http://inhoras.com/

Цей прилад, вимірник ESR-RLCF, збирав у кількості чотирьох штук, працюють все чудово та щодня. Він має велику точність вимірювання, є програмна корекція нуля, простий у налагодженні. До цього збирав багато різних приладів на мікроконтролерах, але всім їм дуже далеко. Приділити треба лише належну увагу котушці індуктивності. Вона має бути великою і намотана якомога товстим дротом.

Схема універсального вимірювального приладу

Можливості вимірника

ESR електролітичних конденсаторів - 0-50 Ом
Ємність електролітичних конденсаторів – 0.33-60 000мкФ
Ємність неелектролітичних конденсаторів – 1 пФ – 1 мкФ
Індуктивність - 0.1 мкГн - 1 Гн
Частоту – до 50 МГц
Напруга живлення приладу - батарея 7-9 В
Струм споживання – 15-25 мА

У режимі ESR їм можна вимірювати постійні опори 0.001 - 100 Ом, вимірювання опору ланцюгів, що мають індуктивність або ємність, неможливе, так як вимірювання проводиться в імпульсному режимі і шунтується вимірюваний опір. Для коректного вимірювання таких опорів необхідно натиснути кнопку «+», при цьому вимірювання проводиться при постійному струмі 10мА. У цьому режимі діапазон вимірюваних опорів дорівнює 0.001 – 20 Ом.

У режимі частотоміра при натиснутій кнопці "Lx/Cx_Px" включається функція "лічильник імпульсів" (безперервний рахунок імпульсів, що надходять на вхід "Fx"). Обнулення лічильника виконується кнопкою «+». Існує індикація розряду батареї. Автоматичне відключення – близько 4х хвилин. Після закінчення часу простою ~ 4 хв, спалахує напис "StBy" і протягом 10 с, можна натиснути кнопку "+" і продовжиться робота в тому ж режимі.

Як користуватися приладом

Увімкнення/вимкнення – короткочасне натискання кнопок “on/off”.
Перемикання режимів - "ESR/C_R" - "Lx/Cx" - "Fx/Px" - кнопкою "SET".
Після увімкнення прилад переходить у режим вимірювання ESR/C. У цьому режимі проводиться одночасний вимір ESR та ємності електролітичних конденсаторів або постійних опорів 0 – 100 Ом. При натиснутій кнопці «+», вимір опорів 0.001 - 20 Ом, вимір проводиться при постійному струмі 10 мА.
Встановлення нуля необхідне, кожного разу при заміні щупів або вимірювання за допомогою адаптера. Встановлення нуля здійснюється автоматично, натиснувши відповідні кнопки. Для цього замикаємо щупи, натискаємо та утримуємо кнопку “-”. На дисплеї з'явиться АЦП без обробки. Якщо значення на дисплеї відрізняються більше +/-1, натисніть кнопку “SET” і запишеться правильне значення “EE>xxx<”.
Для режиму вимірювання постійних опорів також необхідна установка нуля. Для цього замикаємо щупи, натискаємо та утримуємо кнопки “+” та “-”. Якщо значення на дисплеї відрізняються більше +/-1, натисніть кнопку “SET” і запишеться правильне значення “EE>xxx<”.

Конструкція щупа

Як щуп, використаний металевий штекер типу "тюльпан". До центрального висновку припаяна голка. Бічний ущільнювач – чохол від одноразового шприца. Із доступного матеріалу для виготовлення голки можна використовувати латунний стрижень діаметром 3 мм. Через деякий час голка окислюється і для відновлення надійного контакту, достатньо протерти кінчик, дрібним наждачним папером.

Деталі приладу

РК індикатор на основі контролера HD44780, 2 рядки по 16 знаків або 2 рядки по 8 знаків.
Транзистор PMBS3904 – будь-який N-P-N, близький за параметрами.
Транзистори BC807 – будь-які P-N-P, близькі за параметрами.
Польовий транзистор P45N02 - підходить практично кожній з материнської плати комп'ютера.
Резистори в ланцюгах стабілізаторів струму і DA1 - R1, R3, R6, R7, R13, R14, R15 повинні бути такими, як зазначено на схемі, інші можна близькими за номіналом.
Резистори R22, R23, як правило, не потрібні, при цьому висновок «3» індикатора слід підключити до корпусу - це буде відповідати максимальній контрастності індикатора.
Контур L101 повинен бути обов'язково підлаштовується, індуктивність 100 мкГн при середньому положенні сердечника.
С101 - 430-650 пФ з низьким ТКЕ, К31-11-2-Г - можна знайти в КОС вітчизняних телевізорів 4-5 покоління (КВП контуру).
С102, С104 4-10 мкФ SMD - можна знайти у будь-якій старій комп'ютерній материнській платі.
Пентіум-3 біля процесора, а також у боксовому процесорі Пентіум-2.
Мікросхеми DD101 - 74HC132, 74HCT132, 74AC132 - вони також застосовуються в деяких материнських платах.

Обговорити статтю УНІВЕРСАЛЬНИЙ ВИМІРЮВАЛЬНИЙ ПРИЛАД