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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Voltímetro digital com seleção automática. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Tecnologia de medição Em vários dispositivos, LSIs especializados começaram a ser usados para implementar a função de conversão analógico-digital (ADC). Uma das variantes conhecidas de um multímetro montado em um LSI semelhante é o KR572PV2, (K572PV2) [1]. Atualmente, a indústria nacional produz outro LSI desta série - KR572PV5. Possui saídas para trabalhar com displays de cristal líquido (LCDs) e pode operar com alimentação unipolar de 9 V, o que permite sua utilização em instrumentos de medição de pequeno porte e econômicos (multímetros). O ADC KR572PV5 converte a tensão CC de entrada (Uin.máx. = ±199,9 mV) em um código paralelo de sete segmentos que controla diretamente o LCD de 3,5 bits. A tensão de alimentação unipolar de 9 V é convertida internamente em tensões positivas reguladas e negativas não reguladas (2,8 e -6,2 V) em relação ao pino 32 (barramento comum analógico). Estas tensões são necessárias para alimentar a parte analógica do KR572PV5. A parte digital também é alimentada por uma fonte ADC interna estabilizada de 5 V com pinos 1 e 37 (barramento comum digital). O gerador de clock LSI está conectado ao pino. 21 através de um divisor de 1:800 e com frequência de gerador de 50 kHz por pino. 21, foi recebido um sinal retangular com frequência de 62,5 Hz, necessário ao funcionamento do LCD. O princípio operacional do KR572PV5 é semelhante ao descrito em [1] para o KR572PV2 e não é discutido neste artigo. O dispositivo de medição levado ao conhecimento dos leitores é projetado para medir tensão e resistência CC. Principais características técnicas:
O diagrama esquemático do dispositivo é mostrado na Fig. 1. Consiste em uma chave de modo de medição SA1, chaves analógicas DD2-DD6 com resistores de referência R2-R5 e R7-R10, ADC DD1 com uma fonte de tensão de referência VT1, LCD HG1 e um dispositivo automático de seleção de limite de medição (AMLS) em DD7 -chips DD11. Para simplificar, o diagrama mostra a conexão apenas dos segmentos do indicador que contêm as informações necessárias para o funcionamento do UAVPI.
A numeração completa dos pinos do LCD é mostrada na Fig. 2.
O princípio de funcionamento do UAVPI é baseado na avaliação do estado das centenas e milhares de bits do código de saída paralela de 3,5 bits KR572PV5 (segmentos a, b, g, f - centenas e b, c - milhares). Se a tensão de entrada UBX do ADC for maior que 199,9 mV em valor absoluto, ocorre um modo de sobrecarga e o indicador mostrará 1 no dígito dos milhares, mas não há indicação no dígito das centenas (e outros dígitos). Tal sinal na saída do LSI faz com que o dispositivo de medição mude para o limite mais aproximado. Por outro lado, se |UBX| <20 mV, então o indicador mostra 0 ou 1 na casa das centenas, enquanto não há indicação na casa dos milhares. Essas combinações de códigos de saída dão permissão para passar para um limite mais sensível. O sinal de sobrecarga e subcarga do ADC é gerado pelo decodificador nos elementos DD7, DD8, DD9.1. Os sinais do decodificador controlam a operação do contador DD10.1 e do contador do decodificador DD11. Os contadores DD10.1 e DD10.2 conectados em série (este último utiliza apenas um dígito) dividem a frequência de 62,5 Hz (pino 21 do DD1) por 32. A frequência resultante (cerca de 2 Hz) é fornecida à entrada de contagem DD11 e é a frequência do clock ao alternar os limites de medição. Quando o ADC está sobrecarregado, a saída do DD8.4 possui nível 1, que zera o contador do DD11, enquanto o nível 1 na saída do dígito menos significativo deste contador corresponde à inclusão do maior limite de medição. Ao mesmo tempo, o nível 0 na saída DD8.3 proíbe a contagem de DD10.1. Caso o ADC esteja “subcarregado”, a entrada do CP DD10.1 será 1, permitindo a contagem, e o contador DD11 também será acionado. Na sua saída, a cada ciclo de contagem, o dígito correspondente ao número do ciclo terá um nível lógico alto. O número de bits DD11 utilizados é igual ao número de limites de medição. Se o limite de medição ideal for atingido, então 0 na saída DD8.3 irá parar o contador DD10.1, e com ele DD10.2 e DD11. Quando o limite mínimo é atingido, o DD10.1 é desabilitado através da entrada R, mesmo que o ADC ainda esteja no estado “subcarga”. A comutação dos limites de medição do volt-ohmímetro é realizada pelas teclas analógicas DD2-DD5. O seu status é determinado pelo código de saída DD11. As chaves possuem uma resistência bastante elevada no estado condutor (várias centenas de Ohms), mas são conectadas de tal forma que praticamente não introduzem erros em nenhum dos limites de medição. A tensão medida é fornecida à entrada DD1 através da chave SA1 (posição superior) e um divisor, cujo braço superior é o resistor R1, o braço inferior é um dos resistores R2-R5, dependendo do estado das teclas DD2, DD3. A tensão máxima do braço inferior do divisor é limitada pelos diodos VD1-VD4. A fonte de tensão de referência é feita no transistor VT1, operando em um ponto termicamente estável. Uma tensão de referência de 100 mV do resistor R16 é aplicada ao pino. 36 DD1 através de uma das chaves DD6. O volt-ohmímetro usa um método não convencional de medição de resistência [2]. É ilustrado pelo diagrama da Fig. 3.
Uma certa corrente 06 flui através do resistor de referência conectado em série R10P e do resistor medido Rx sob a influência da tensão U0. O resistor medido é conectado à entrada do ADC e o resistor de referência é conectado em vez da fonte de tensão de referência. Como a mesma corrente flui através dos resistores R0gp e Rx, a razão entre as quedas de tensão através deles é igual à razão de suas resistências. Por isso, Aind \uXNUMXd Ux / Uobr \uXNUMXd IoRx / IoRobr \uXNUMXd Rx / Robr onde: Aind - leituras do indicador. A vantagem deste método de medição de resistência é a simplicidade de sua implementação e a independência da precisão da medição da instabilidade de tensão U0. No modo de medição de resistência, a chave SA1 é movida para a posição inferior. A tensão positiva da fonte de alimentação é fornecida através de VD7 e R6 às chaves DD4, DD5, que realizam a comutação necessária dos resistores padrão R7-R10 dependendo do limite de medição do UAVPI selecionado. A tensão nos resistores de referência e medidos é limitada pelos diodos VD5 e VD6 para eliminar o modo de sobrecarga do integrador ADC. A tecla inferior (de acordo com o diagrama) DD6 tem a mesma finalidade. Com sua ajuda, a constante de tempo do integrador ao medir a resistência é duplicada. O transistor VT2 serve como inversor de sinal que controla as chaves DD6. O volt-ohmímetro é alimentado por uma bateria de 9 V ("Krona VTs", "Korund") ou por uma bateria 7D-0,115-U 1.1. Todos os microcircuitos, exceto DD6, são alimentados pelo estabilizador interno DD1, pois a corrente que consomem é extremamente pequena quando operam em baixas frequências de comutação. O projeto foi projetado para rádios amadores treinados, portanto, não é fornecida uma descrição da placa de circuito e do projeto do dispositivo. Basta prestar atenção que a chave SA1 possui isolamento confiável entre grupos de contatos, projetado para a tensão máxima medida. O resistor R1, no qual cai a maior parte da tensão medida, também deve ser projetado para a mesma tensão. Pode ser composto por vários resistores de baixa tensão de valores adequados. Deve-se notar que a precisão do dispositivo é limitada quase apenas pela precisão e estabilidade da fonte de tensão de referência e dos resistores R2-R5, R7-R10, que devem ser precisos. Como último recurso, eles podem ser selecionados entre resistores comuns com tolerância de pelo menos 5%, mas a estabilidade de temperatura e tempo desses resistores será baixa. Como resistor R16, você pode usar um resistor multivoltas sem fio SPZ-37. No caso de utilizar um resistor de fio enrolado tipo SP5-2, seu valor deve ser reduzido para 100...150 Ohms e um resistor constante de 300...360 Ohms deve ser conectado em série com ele, caso contrário será difícil definir com precisão a tensão de referência devido à grande discrição de mudanças em sua resistência durante o ajuste. Os capacitores C4, C5 devem ter um baixo coeficiente de absorção dielétrica - K71-5, K72-9, K73-16, etc. Antes de instalar o transistor VT1 no circuito do dispositivo, é necessário encontrar seu ponto de operação termicamente estável. Para isso, é necessário montar uma fonte de tensão de referência (VT1, R13, R16), conectar um miliamperímetro com corrente máxima de 16 mA em série com o resistor R1 e aplicar uma tensão de +1 V à porta VT2,8 em relação a o terminal inferior (de acordo com o circuito) do resistor R16 de qualquer tensão de fonte estabilizada. Em seguida, alterando a temperatura do transistor VT1 (por exemplo, tocando seu corpo primeiro com um objeto de metal quente e depois com um objeto de metal frio), obtenha a menor alteração na corrente de dreno na faixa de temperatura operacional (0...40 ° C) selecionando o resistor R13. O valor deste resistor pode diferir significativamente daquele indicado no diagrama. Um volt-ohmímetro montado corretamente começa a funcionar imediatamente e só precisa definir a frequência do gerador de clock KR19PV572 para 5 kHz com resistor R50 e a tensão de referência de 16 mV com resistor R100 (no modo de medição de tensão). O volt-ohmímetro também pode medir tensões alternadas, para isso é necessário prever a inclusão de um detector de valores médios retificados na ruptura do fio que vai de SA1 ao resistor R14. Devido ao fato de o detector introduzir com seu filtro uma constante de tempo adicional (inércia) no circuito do sistema para seleção automática do limite de medição, podem ocorrer oscilações neste circuito, como resultado das quais o voltímetro pode “ultrapassar ”O limite de medição desejado. Para eliminar esta desvantagem, basta reduzir a capacitância do filtro, o que só é possível até um determinado limite, ou reduzir a frequência do clock dos limites de medição de comutação. O último método é muito fácil de implementar. Ao passar para a medição de tensão alternada, basta comutar a entrada CN DD11 para a saída do próximo bit não utilizado DD10.2 (pino 12). Como resultado, a comutação de limite ocorrerá duas vezes mais lentamente. Isto aumentará o tempo para estabelecer leituras para 5 segundos e garantirá uma operação confiável do UAVPI. Literatura: 1. Anufriev L. Multímetro no VIS - Rádio, 1906, nº 4, p. 34-39. 2. Oswald G. Widerstand-Messung mit DVM.- Funkschau, 1981, No. 8, S. 98. 3. Raatsch P. Bereichsautomatik fur C7136D.- Radio fernsehen elektronik, 1986, No. Autor: V.Tsibin
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