Както е известно, нито една любителска радиолаборатория не може без средства за измерване и наблюдение на процесите, протичащи в електронно устройство. Съвременният пазар ни предлага цели линии измервателни уреди, от най-простите до най-професионалните, но не всеки, дори и най-опитният DIYer, ще позволи на лабораторията му да разполага с пълна гама от налично оборудване. Всичко това е следствие от високите цени на устройствата, поради реалностите на съвременния пазар. Но радиолюбителите, както винаги, намират изход от ситуацията - те самостоятелно проектират и произвеждат измервателно оборудване за своите нужди. Каня ви да се запознаете с опита от повторението на едно от тези устройства, проектирано от Андрей Владимирович Остапчук (Андрю).
Универсалният измервателен комплекс AVO-2006 съдържа минимален брой недефицитни и евтини части и като се вземе предвид функционалността на устройството, бих си позволил да го нарека най-простият, който някога съм срещал в моята практика! И така, какви функции има устройството?
Наличие на функция за измерване на съпротивление в диапазона от 0 до 200 000 000 ома;
Наличие на функция за измерване на капацитет на кондензатори в диапазона от 0,00001 до 2000 μF;
Наличието на функция за еднолъчев осцилоскоп, която ви позволява да визуализирате формата на сигнала, да измервате неговата амплитудна стойност и напрежение;
Наличието на функция за генериране на честотен сигнал в диапазона от 0 до 100 000 Hz с възможност за поетапна промяна на честотата на стъпки от 0-100 Hz и показване на стойностите на честотата и продължителността на дисплея;
Наличието на функция за измерване на честота в диапазона от 0,1 до 15 000 000 Hz с възможност за промяна на времето за измерване и показване на стойностите на честотата и продължителността на дисплея.
Ако сте впечатлени от списъка с функции, поддържани от устройството, предлагам да преминете към препоръките за неговото производство. Първо, няколко бележки относно компонентите на устройството. Най-скъпата и важна част е LCD индикатор с 2 реда по 16 символа, с вграден контролер HD44780 или негов еквивалент. Най-често срещаните са индикатори от Winstar и MELT (въпреки че личното ми предпочитание е Winstar с руски и латински шрифтове). Кондензаторът C5 трябва да бъде избран възможно най-термично стабилен, филмов кондензатор - точността на измерванията на параметрите на съпротивлението ще зависи от неизменността на неговите параметри.
Друга важна част е защитният ценеров диод VD1. Ще направя резервация веднага - използването на домашни ценерови диоди KS156 е невъзможно, тъй като те имат ниско обратно съпротивление и производителността на устройството зависи от това - колкото по-високо е обратното съпротивление на ценерови диод, толкова по-добре. Внесените ценерови диоди, маркирани върху кутията 5V6 или 5V1, са идеални за тези цели. Микроконтролерите Atmega8A-PU (аналог на старите Atmega8-16PI и Atmega8-16PU) са идеални за производството на устройството, но тъй като днес има много китайски аналози на тези контролери, със стари маркировки, повреди в работата на устройството не са изключени - тук сме. За съжаление не можем да помогнем.
Преди да започнете да произвеждате устройството, съветвам ви да разгледате по-отблизо LCD индикатора. По-добре е да изтеглите листа с данни от уебсайта на производителя (Winstar-www.winstar.com.tw или MELT-www.melt.com.ru). След това, стриктно следвайки листа с данни, свързваме екрана към захранването на устройството (това може да бъде просто трансформаторно захранване със стабилизатор LM317 (K142EN5A)
или 6-волтова гел (или всяка друга малка и лека) батерия със същия стабилизатор (ако някой трябва да направи измервателен уред за работа на терен). Прилагаме +5 волта напрежение към пин 2 на индикатора (вижте листа с данни - захранващите щифтове може да се променят!) и прилагаме минус напрежение към щифтове 1 и 5. Свързваме пин 3 на индикатора чрез 10 kOhm резистор за подстригване към минус захранването. Чрез завъртане на резистора постигаме ясен и контрастен дисплей на цялата горна линия на индикатора. Премахваме резистора, измерваме неговото съпротивление и избираме същата константа - така че сме избрали резистор R4 за нашата верига. Извършваме подобна процедура, когато свързваме подсветката на дисплея - след като постигнахме оптимална яркост, избираме постоянен резистор - това ще бъде резистор R5 на нашата верига. Друга важна процедура е флашването на фърмуера на микроконтролера. Изтеглете HEX файла от уебсайта на автора и го зашийте в нашия контролер с помощта на , като не забравяте за предпазителите на контролера.
Можете да сглобите устройството на макетна платка, неговото окабеляване е толкова просто. След първото стартиране на устройството започваме да го калибрираме. За да направите това, в режим на измерване на съпротивлението, когато калибрирате до нула, затваряме измервателните сонди (крокодили) един с друг, натиснете и задръжте бутон 1 и едновременно натиснете бутон 2 (запазете го в паметта - на екрана се появява OK).
След това извършваме калибриране при номинална стойност от 1000 Ohm - прикрепяме прецизен резистор, натискаме и задържаме бутон 2 и едновременно с това натискаме бутон 1 (записваме го в паметта). Режимите на устройството се превключват в пръстен с помощта на бутон 3. За да калибрирате устройството в режим на измерване на капацитет, изпълнете следните стъпки. Когато калибрирате до 0, отворете сондите на измервателния уред и натиснете и задръжте бутон 1 и пишете в паметта с помощта на бутон 2. Когато калибрирате до 1000pF, прикрепете прецизен кондензатор, натиснете и задръжте бутон 2 и пишете в паметта с бутон 1. Това е, устройството е готово за употреба. В други режими не се извършват калибрации.
Можете да проверите работата на осцилоскопа и честотомера, като свържете устройството към някакъв вид работеща верига, резултатите от измерването от която са взети предварително с друг осцилоскоп и честотомер. Можете да проверите работата на честотния генератор, като просто свържете обикновен високоговорител към изхода на устройството и плавно промените честотата с помощта на бутоните за настройка (1 и 2). Същите клавиши се използват за промяна на времето за почистване в режим на осцилоскоп. Промяната на времето за измерване на честотата (в режим на честотомер) се извършва от бутон 1, който ви позволява да измервате честотата с точност до 0,1 Hz.
Една малка забележка - правете измервания, калибриране и настройки само с готови екранирани сонди (а не с парчета монтажен проводник) - практиката показва, че различните видове кабели могат да внесат значителни изкривявания в резултатите от измерването.
Precision K71-7 са отлични като калибриращи кондензатори, а S2-33N са отлични като калибриращи резистори.
Всички части с отклонение от номиналната стойност не повече от 1 процент. Ако в резултат на първоначалните контролни измервания се окаже, че линейността на измерванията на капацитета е твърде ниска, променяме съпротивлението на резистора R3 в диапазона от 50-220 kOhm (колкото по-висока е стойността на този резистор, толкова по-висока е точността на измерванията на малките капацитети ще бъде, но съответно времето за измерване на големи капацитети ще се увеличи значително); ако линейността на измерването на съпротивлението е ниска, тогава ще трябва да изберете капацитета на кондензатора C5 (разбира се, можете да го промените само на такъв, който е еднакво термично стабилен).
Ето кратко резюме на всички препоръки за сглобяване и настройка на устройството. Дадох устройството си за тестване на приятел, който работи в магазина за измервателни уреди на местно предприятие, и за сравнение му дадох и китайско измервателно устройство XC4070L (LCR метър). И така - според резултатите от контролните измервания, направени на прецизното оборудване на предприятието, устройството AVO-2006 надмина китайския измервателен уред в точността на измерване на капацитет и съпротивление! Така че направете свои собствени заключения и следете за следващи публикации в тази област.
Огромен избор от диаграми, ръководства, инструкции и друга документация за различни видове фабрично изработено измервателно оборудване: мултиметри, осцилоскопи, спектрални анализатори, атенюатори, генератори, R-L-C, честотна характеристика, нелинейни изкривявания, измерватели на съпротивление, честотомери, калибратори и много други друго измервателно оборудване.
По време на работа вътре в оксидните кондензатори постоянно протичат електрохимични процеси, които разрушават връзката на оловото с плочите. И поради това се появява преходно съпротивление, понякога достигащо десетки ома. Токовете на зареждане и разреждане причиняват нагряване на това място, което допълнително ускорява процеса на разрушаване. Друга често срещана причина за повреда на електролитни кондензатори е "изсъхването" на електролита. За да можете да отхвърлите такива кондензатори, предлагаме на радиолюбителите да сглобят тази проста схема
Идентифицирането и тестването на ценерови диоди се оказва малко по-трудно от тестването на диоди, тъй като това изисква източник на напрежение, надвишаващ стабилизиращото напрежение.
С тази самоделна приставка можете едновременно да наблюдавате осем нискочестотни или импулсни процеса на екрана на еднолъчев осцилоскоп. Максималната честота на входните сигнали не трябва да надвишава 1 MHz. Амплитудата на сигналите не трябва да се различава много, поне не трябва да има повече от 3-5 пъти разлика.
Устройството е предназначено да тества почти всички домашни цифрови интегрални схеми. Те могат да проверяват микросхеми от сериите K155, K158, K131, K133, K531, K533, K555, KR1531, KR1533, K176, K511, K561, K1109 и много други.
Освен за измерване на капацитет, тази приставка може да се използва за измерване на Ustab за ценерови диоди и тестване на полупроводникови устройства, транзистори и диоди. Освен това можете да проверите кондензатори с високо напрежение за токове на утечка, което ми помогна много при настройването на инвертор на мощност за едно медицинско устройство
Тази приставка за честотомер се използва за оценка и измерване на индуктивност в диапазона от 0,2 µH до 4 H. И ако изключите кондензатор C1 от веригата, тогава когато свържете намотка с кондензатор към входа на конзолата, изходът ще има резонансна честота. Освен това, поради ниското напрежение във веригата, е възможно да се оцени индуктивността на намотката директно във веригата, без демонтаж, мисля, че много майстори ще оценят тази възможност.
В интернет има много различни схеми на цифрови термометри, но ние избрахме тези, които се отличават с тяхната простота, малък брой радиоелементи и надеждност и не трябва да се страхувате, че е сглобен на микроконтролер, защото е много лесно да програмирам.
Една от схемите за домашно приготвен температурен индикатор с LED индикатор на сензора LM35 може да се използва за визуално показване на положителни температурни стойности вътре в хладилника и двигателя на автомобила, както и вода в аквариум или плувен басейн и др. Индикацията се извършва на десет обикновени светодиода, свързани към специализирана микросхема LM3914, която се използва за включване на индикатори с линейна скала, като всички вътрешни съпротивления на нейния делител имат еднакви стойности
Ако сте изправени пред въпроса как да измерите оборотите на двигателя на пералня. Ще ви дадем прост отговор. Разбира се, можете да сглобите обикновен стробоскоп, но има и по-компетентна идея, например с помощта на сензор на Хол
Две много прости часовникови схеми на PIC и AVR микроконтролер. Основата на първата схема е микроконтролерът AVR Attiny2313, а втората е PIC16F628A
И така, днес искам да разгледам друг проект за микроконтролери, но също много полезен в ежедневната работа на радиолюбител. Това е цифров волтметър на микроконтролер. Схемата му е заимствана от радио списание за 2010 г. и лесно може да се преобразува в амперметър.
Този дизайн описва прост волтметър с индикатор на дванадесет светодиода. Това измервателно устройство ви позволява да показвате измереното напрежение в диапазона от стойности от 0 до 12 волта на стъпки от 1 волт, като грешката на измерване е много ниска.
Разглеждаме схема за измерване на индуктивността на намотките и капацитета на кондензаторите, направена само с пет транзистора и въпреки своята простота и достъпност позволява да се определи капацитетът и индуктивността на намотките с приемлива точност в широк диапазон. Има четири поддиапазона за кондензатори и до пет поддиапазона за намотки.
Мисля, че повечето хора разбират, че звукът на една система до голяма степен се определя от различните нива на сигнала в отделните й секции. Наблюдавайки тези места, можем да оценим динамиката на работата на различни функционални звена на системата: да получим косвени данни за коефициента на усилване, въведени изкривявания и др. В допълнение, полученият сигнал просто не винаги може да бъде чут, поради което се използват различни видове индикатори за ниво.
В електронните структури и системи има повреди, които се случват доста рядко и са много трудни за изчисляване. Предлаганото домашно измервателно устройство се използва за търсене на възможни проблеми с контакта, а също така дава възможност да се провери състоянието на кабелите и отделните жила в тях.
Основата на тази схема е микроконтролерът AVR ATmega32. LCD дисплей с резолюция 128 x 64 пиксела. Схемата на осцилоскоп на микроконтролер е изключително проста. Но има един съществен недостатък - това е доста ниска честота на измерения сигнал, само 5 kHz.
Тази приставка ще улесни много живота на радиолюбител, ако трябва да навие домашно направена индукторна бобина или да определи неизвестни параметри на бобина в каквото и да е оборудване.
Предлагаме ви да повторите електронната част на веригата на скалата на микроконтролер с тензометричен датчик; чертежът на фърмуера и печатната платка са включени в дизайна на любителското радио.
Самоделният тестер за измерване има следната функционалност: измерване на честота в диапазона от 0,1 до 15 000 000 Hz с възможност за промяна на времето за измерване и показване на честотата и продължителността на цифров екран. Наличие на опция генератор с възможност за регулиране на честотата в целия диапазон от 1-100 Hz и показване на резултатите на дисплея. Наличието на опция за осцилоскоп с възможност за визуализиране на формата на сигнала и измерване на неговата амплитудна стойност. Функция за измерване на капацитет, съпротивление и напрежение в режим на осцилоскоп.
Един прост метод за измерване на ток в електрическа верига е да се измери спадът на напрежението върху резистор, свързан последователно с товара. Но когато токът протича през това съпротивление, се генерира ненужна мощност под формата на топлина, така че трябва да бъде избрана възможно най-малка, което значително подобрява полезния сигнал. Трябва да се добави, че схемите, разгледани по-долу, позволяват перфектно измерване не само на постоянен, но и на импулсен ток, макар и с известно изкривяване, определено от честотната лента на усилващите компоненти.
Устройството се използва за измерване на температура и относителна влажност. Сензорът за влажност и температура DHT-11 беше взет като първичен преобразувател. Домашно измервателно устройство може да се използва в складове и жилищни помещения за наблюдение на температурата и влажността, при условие че не се изисква висока точност на резултатите от измерването.
Температурните сензори се използват главно за измерване на температура. Те са с различни параметри, разходи и форми на изпълнение. Но те имат един голям недостатък, който ограничава практиката на използването им на места с висока температура на околната среда на измервания обект с температура над +125 градуса по Целзий. В тези случаи е много по-изгодно да се използват термодвойки.
Схемата на тестер от завой до завой и нейната работа са доста прости и могат да бъдат сглобени дори от начинаещи инженери по електроника. Благодарение на това устройство е възможно да се тестват почти всякакви трансформатори, генератори, дросели и индуктори с номинална стойност от 200 μH до 2 H. Индикаторът е в състояние да определи не само целостта на тестваната намотка, но също така отлично открива къси съединения между завои и освен това може да проверява p-n преходите на силициевите полупроводникови диоди.
За измерване на електрическо количество като съпротивление се използва измервателно устройство, наречено омметър. Уреди, които измерват само едно съпротивление, се използват доста рядко в радиолюбителската практика. Повечето хора използват стандартни мултиметри в режим на измерване на съпротивление. В рамките на тази тема ще разгледаме проста схема на омметър от списание Radio и още по-проста на платката Arduino.
За измерване на високочестотни напрежения се използва дистанционна сонда (RF глава).
Външният вид на авометъра и HF главата е показан на фиг. 22.
Устройството се монтира в алуминиев корпус или в пластмасова кутия с размери приблизително 200X115X50 мм. Предният панел е изработен от листова печатна платка или гетинакс с дебелина 2 мм. Корпусът и предният панел могат да бъдат изработени и от шперплат с дебелина 3 мм, импрегниран с бакелитов лак.
Ориз. 21. Диаграма на авометър.
Подробности. Микроамперметър тип М-84 за ток 100 μA с вътрешно съпротивление 1500 ома. Променлив резистор тип TK с ключ Vk1. Превключвателят трябва да бъде изваден от корпуса на резистора, завъртян на 180° и поставен на първоначалното му място. Тази промяна се прави така, че контактите на превключвателя да се затворят, когато резисторът е напълно отстранен. Ако това не е направено, универсалният шунт винаги ще бъде свързан към устройството, намалявайки неговата чувствителност.
Всички постоянни резистори, с изключение на R4-R7, трябва да имат толеранс на съпротивлението не повече от ±5%. Резистори R4-R7 шунтират устройството при измерване на токове - проводник.
Дистанционна сонда за измерване на високочестотни напрежения е поставена в алуминиев корпус от електролитен кондензатор. Частите му са монтирани върху плоча от плексиглас. Към него са прикрепени два контакта от щепсела, които са входът на сондата. Проводниците на входната верига трябва да бъдат разположени възможно най-далеч от проводниците на изходната верига на сондата.
Полярността на диода на сондата трябва да бъде само както е показано на диаграмата. В противен случай иглата на инструмента ще се отклони в обратната посока. Същото важи и за диодите на авометъра.
Универсален шунт се изработва от тел с високо съпротивление и се монтира директно върху гнездата. За R5-R7 е подходящ константанов проводник с диаметър 0,3 mm, а за R4 можете да използвате резистор от тип BC-1 със съпротивление 1400 ома, навивайки константанов проводник с диаметър 0,01 mm около тялото му, така че общото им съпротивление е 1468 ома.
Фигура 22. Външен вид на авометъра.
Абитуриентски. Скалата на авометъра е показана на фиг. 23. Скалата на волтметъра се калибрира с помощта на еталонен DC волтметър съгласно диаграмата, показана на фиг. 24, а. Източникът на постоянно напрежение (най-малко 20 V) може да бъде токоизправител за ниско напрежение или батерия, съставена от четири KBS-L-0,50. Чрез завъртане на плъзгача на променливия резистор върху скалата на домашното устройство се прилагат маркировки от 5, 10 и 15 b, с четири деления между тях. С помощта на същата скала се измерват напрежения до 150 V, умножавайки показанията на устройството по 10, и напрежения до 600 V, умножавайки показанията на устройството по 40.
Скалата на измерванията на тока до 15 mA трябва точно да съответства на скалата на волтметър с постоянно напрежение, който се проверява с помощта на стандартен милиамперметър (фиг. 24.6). Ако показанията на авометъра се различават от показанията на контролното устройство, тогава чрез промяна на дължината на проводника на резистори R5-R7 се регулира съпротивлението на универсалния шунт.
Скалата на волтметър за променливо напрежение се калибрира по същия начин.
За да калибрирате скалата на омметъра, трябва да използвате магазин за съпротивление или да използвате постоянни резистори с толеранс от ±5% като еталонни. Преди да започнете калибриране, използвайте резистор R11 на авометъра, за да поставите стрелката на инструмента в крайна дясна позиция - срещу номер 15 от скалата на постоянните токове и напрежения. Това ще бъде "0" на омметъра.
Диапазонът на съпротивленията, измерени с авометър, е голям - от 10 ома до 2 мегаома, скалата е плътна, така че на скалата се поставят само числата на съпротивлението от 1 kohm, 5 kohm, 100 kohm, 500 kohm и 2 megohm.
Avometer може да измерва статичното усилване на транзисторите за ток Vst до 200. Скалата на тези измервания е еднаква, така че предварително я разделете на равни интервали и я проверете спрямо транзистори с известни стойности на Vst устройство се различават леко от действителните стойности, след това променете съпротивлението на резистора R14 до действителните стойности на тези параметри на транзистора.
Ориз. 23. Скала на авометъра.
Ориз. 24. Схеми за калибриране на скалите на волтметър и милиамперметър на авометър.
За да проверите дистанционната сонда при измерване на високочестотно напрежение, имате нужда от волтметри VKS-7B и всеки високочестотен генератор, паралелно с който е свързана сондата. Проводниците от сондата се включват в гнездата “Common” и “+15 V” на авометъра. Висока честота се подава към входа на волтметър на лампа чрез променлив резистор, както при калибриране на скала за постоянно напрежение. Показанията на волтметъра на лампата трябва да съответстват на скалата за напрежение 15 V DC на авометъра.
Ако показанията при проверка на устройството с помощта на лампов волтметър не съвпадат, тогава леко променете съпротивлението на резистора R13 на сондата.
Сондата измерва високочестотни напрежения само до 50 V. При по-високо напрежение може да възникне повреда на диода. При измерване на напрежения при честоти над 100-140 MHz, устройството въвежда значителни грешки в измерването поради шунтиращия ефект на диода.
Всички маркировки за калибриране на скалата на омметъра се правят с мек молив и само след проверка на точността на измерванията се очертават с мастило.
Да започнем с това кои са радиолюбителите. Любителското радио, като масово явление, възниква заедно с появата на първите радиоприемници в ежедневието през двадесетте години на миналия век: мнозина се интересуват от това какво има вътре и как работи. По същество радиолюбител е инженер без диплома.
Между другото, няколко думи за тази мазнина: ако трябваше да запоявате стари антенни конектори с тъпо сиво покритие, тогава е много трудно да го запоявате с колофон. Това не се забравя. Но с неутрална мазнина е много просто и бързо, както се казва с едно докосване!!! Основното тук е да не го бъркате - не използвайте кисела мазнина вместо неутрална мазнина.
Както в случая с поялниците, рано или късно ще трябва да закупите други припои и други потоци. Всичко зависи от размера на електронните компоненти и дизайна на техните корпуси.
Как да съхранявате радио компоненти
Разбира се, можете да изсипете всичко на голяма купчина и да потърсите правилната част от нея. Подобно занимание ще отнеме много време и ще се отегчи много скоро и в крайна сметка ще унищожи целия ентусиазъм и радиолюбителството ще свърши дотук. Въпреки че най-вероятно това просто ще ви принуди да потърсите други методи за съхранение.
Съвременните части са малки по размер и домашен майстор може да има толкова много от тях. За тези цели в магазините и радиопазарите се продават специални кутии с клетки. По-добре е да поставите частите в малка целофанова торбичка. Ако не можете да си купите такава кутия, можете просто да залепите няколко кибритени кутии. Добра идея са и кутиите с отделения за конци и игли, които се продават в магазините за платове.
Ориз. 2. Касета за съхранение на радио компоненти
Измервателни уреди в радиолюбителска работилница
Авометри и мултиметри
Напълно невъзможно е да се проектират или ремонтират електронни устройства без измервателни уреди, защото електричеството няма вкус, цвят, мирис (стига нищо да не гори). Ако си спомняте закона на Ом, тогава трябва да измервате ток, напрежение и съпротивление в електрически вериги. Но изобщо не е необходимо да имате три отделни инструмента: амперметър, волтметър и омметър. Достатъчно е да закупите комбиниран ампер-волт-омметър или просто авометър. Това универсално устройство често се нарича тестер.
Такива имена най-често се прилагат за добрите стари стрелкови инструменти. За добър указател тестер се счита този, чието входно съпротивление в режим на измерване на постоянно напрежение е поне 20 KOhm/V. Такова устройство няма да "компенсира" резултата от измерването дори в секции с високо съпротивление на електрическата верига, например в основите на транзисторите.
В момента по-популярни. Те показват резултата от измерването под формата на числа, което не ви принуждава да преизчислявате показанията в главата си, както в случай на използване на циферблат. Входният импеданс на мултиметрите е много по-висок от този на стрелковите измервателни уреди и е 1 MΩ при всички граници. В допълнение към напрежението и съпротивлението, почти всички модели мултиметри могат да измерват усилването на транзисторите. Допълнителните функции включват измерване на капацитет, честота и температура. Някои модели имат генератор на квадратни импулси на звуковата честота.