Voltímetro RMS - prefixo do multímetro. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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O acessório expande as capacidades dos multímetros digitais da série 83x; permite medir valores rms de tensão alternada de vários formatos e, com um shunt adicional, também de corrente. O decodificador é alimentado pelo estabilizador ADC interno do multímetro, não requer configuração, é fácil de repetir e fornece alta precisão de medição.

A medição dos valores de raiz quadrada média (outros nomes - efetivo, efetivo e na abreviatura em inglês - RMS) de tensão e corrente foi discutida mais de uma vez na literatura de engenharia de rádio. Portanto, para os rádios amadores que não possuem tal dispositivo de medição e não podem comprá-lo, pode ser interessante fazê-lo você mesmo para um laboratório doméstico. A tarefa é simplificada se você fizer um dispositivo semelhante baseado em um microcircuito AD736 especializado na forma de um acessório para um multímetro digital alimentado por seu estabilizador interno. O diagrama de tal acessório para medir o valor eficaz de tensões alternadas de vários formatos é mostrado na Fig. 1.

Arroz. 1. Diagrama de um anexo para medir o valor rms de tensão alternada de vários formatos (clique para ampliar)

Principais características técnicas

• Limites de medição, V...... 0,2; 2; 20
• Faixa de frequência ao medir tensão na faixa 0,1....1
• valor máximo para cada limite de medição, Hz, não menos....... 50...10000
• Erro de medição de tensão no intervalo acima e faixa de frequência,%, não mais que ....... 2
• Resistência de entrada, MOhm ...... 1
• Consumo de corrente, mA, não superior a ....... 0,8

Capacidades e recursos mais detalhados que determinam as características dos voltímetros montados com base no microcircuito AD736, que é usado no decodificador, podem ser encontrados em [2].

A tensão alternada medida é fornecida às tomadas "U_vh"e através do capacitor de separação C1 - para o divisor resistivo R1 -R3, com o qual o limite de medição é definido selecionando a posição apropriada da chave SA1. Do seu contato móvel é fornecido à entrada do microcircuito DA1 AD736JN . O resistor R4 e os diodos VD1, VD2 são de proteção. Eles protegem o microcircuito DA1 de falhas devido ao aumento de tensão, que pode aparecer em sua entrada se o limite de medição for selecionado incorretamente. As capacitâncias dos capacitores C2 e C3 são selecionadas de acordo com as recomendações para o uso do microcircuito e pode ser alterado dependendo da aplicação específica do decodificador: voltímetro de áudio, voltímetro médio e etc. O sinal da saída do microcircuito DA1 é fornecido na forma de uma tensão contínua de polaridade positiva à entrada “VΩmA” do multímetro para medição posterior.

O chip AD736 requer uma fonte de tensão bipolar para alimentação. Os requisitos mínimos para tensão de alimentação são +2,8 V e -3,2 V. Portanto, para alimentar o decodificador a partir do estabilizador ADC de +3 V integrado do multímetro, é usado um conversor de tensão negativa de alta eficiência, montado em um DA2 chip, descrito em [3]. O conversor fornece energia ao microcircuito com uma tensão de -5,5 V.

O console é montado em uma placa feita de folha de fibra de vidro em um dos lados. O desenho da placa de circuito impresso e a disposição dos elementos nela são mostrados na Fig. 2. Uma fotografia do console montado é mostrada na Fig. 3. Três jumpers feitos de fio estanhado são instalados na placa. Eles são selados antes da instalação dos demais elementos. Os chips DA1 e DA2 estão em um pacote DIP8. Os capacitores C1, C4 são terminais cerâmicos, análogos importados do K10-17B. Capacitores de óxido - capacitores terminais importados (versão mini). Resistores - potência de saída 0,125 ou 0,25 W. Pino XP1 "NPNc" - adequado a partir do conector ou de um pedaço de fio estanhado de diâmetro adequado. O furo para isso na placa é feito “no lugar” após a instalação dos pinos XP2, XP3. Pinos XP2 "VΩmA" e XP3 "COM" - de pontas de prova para multímetro. Conectores de entrada XS1, XS2 "U_vh" - bloco de terminais de parafuso 350-02-021-12 série 350 da DINKLE, DEGSON. Chave SA1 - controle deslizante da série MSS, MS, IS, por exemplo, MSS-23D19 (MS-23D18).

Arroz. 2. Desenho de uma placa de circuito impresso e a localização dos elementos nela

Arroz. 3. Prefixo montado

O decodificador não requer configuração. Ao trabalhar com ele, a chave para o tipo de funcionamento do multímetro é colocada na posição de medição de tensão contínua no limite de 200 mV. Para a precisão acima na medição da resistência dos resistores R1, R2 no divisor, você pode selecionar entre as séries nominais E12 (10%) ou E24 (5%) como segue. Primeiro, amostrando 900 e 90 kOhms de resistores com resistências nominais de 910 e 91 kOhms, respectivamente. Em segundo lugar, o resistor R1 pode ser ajustado com uma resistência de 1 MOhm, R2 - 100 kOhm, R3 - 11,1 kOhm, retirando 11 kOhm dos resistores. Porém, aqui existem muitas variações, levando em consideração “tudo é um pouco mais” ou “tudo é um pouco menos”. Antes de conectar o decodificador ao multímetro, você deve verificar a corrente que ele consome de outra fonte de alimentação de 3 V que possui proteção de corrente, para não danificar o regulador de tensão de alimentação ADC de baixa potência integrado no caso de um mau funcionamento de qualquer elemento ou curto-circuito acidental nos caminhos condutores de corrente da placa.

A impedância de entrada do decodificador pode ser aumentada para 10 MOhm. Para isso, basta aumentar dez vezes todas as resistências dos resistores divisores de entrada R1-R3. A preservação da faixa de frequência, se necessário, é obtida tornando o divisor independente de frequência. Neste caso, como se sabe, é necessário conectar um capacitor de capacidade adequada em paralelo com cada resistor do divisor. Na placa ao lado dos condutores impressos, são fornecidas placas de contato correspondentes para esses capacitores. Esses capacitores são montados na superfície, tamanhos 0805, 1206. A constante de tempo aproximada de cada circuito RC é 100 μs e é selecionada usando um método bem conhecido para configurar divisores de entrada de instrumentos de medição.

A presença de corrente reversa nos diodos de proteção VD1, VD2 (1N4148) pode introduzir erros adicionais nas medições. Para eliminá-lo, é necessário utilizar diodos com corrente reversa não superior a 1...2 nA com tensão reversa de 5 V, por exemplo, FDLL300A ou selecionar entre os disponíveis. Você pode medir a corrente reversa com qualquer multímetro no limite de 200 mV com resistência de entrada de 1 MOhm. O cátodo do diodo é conectado ao positivo da fonte de alimentação e o ânodo é conectado em série com as pontas de prova do multímetro ao negativo. A leitura em milivolts será numericamente igual à corrente reversa em nanoampères. Se a resistência de entrada do dispositivo for 10 MΩ, as leituras deverão ser divididas por dez.

Para medir os valores rms de corrente alternada, por exemplo, a corrente sem carga de transformadores de rede, fontes de alimentação baseadas neles, fontes chaveadas e outros dispositivos semelhantes, é útil complementar o acessório com um shunt de medição com pinças . Para fazer isso, você deve conectar aos terminais "U"_vh"um resistor de 1 Ohm com dois fios isolados, em cujas extremidades opostas são soldados clipes, por exemplo, pinças jacaré. Se você instalar um resistor de 2 W, poderá medir corrente alternada de 200 mA e 2 A, o que corresponderá a as posições da chave SA1 “200 mV” e “2 V”. A versão do autor de um decodificador com tal shunt conectado a um multímetro é mostrada na Fig.

Arroz. 4. A versão do autor de um decodificador com shunt conectado a um multímetro

Ao testar o decodificador do autor quanto à precisão da medição de tensões de formas triangulares e retangulares (meandro) com frequência de 10, 50, 500 e 5000 Hz, as leituras do multímetro diferiram das leituras de um voltímetro padrão em não mais que 1% na faixa de 0,1...1 valor máximo em cada limite de medição.

Literatura

1. Dolgiy A. O que o voltímetro CA mostra? - Rádio, 2006, nº 6, p. 23-27.
2. AD736 Conversor True RMS para DC de baixo custo e baixo consumo de energia. - URL: analógico. com/static/imported-files/data_sheets/AD736.pdf.
3. Glibin S. Obtenção de tensões bipolares duplas em um conversor baseado em microcircuitos da série ICL7660. - Rádio, 2015, nº 3, p. 35.

Autor: S. Glibin

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