Воскресенье, 08 июля 2012 04:44

Сетевой вольтметр в разветвителе Featured

Written by
Rate this item
(0 votes)

foto11 thumb  Когда автору этих строк понадобилось устройство, позволяющее оперативно контролировать сетевое напряжение в жилом помещении, вариант с использованием мультиметра или иного схожего прибора был сразу отметён по причине необходимости использования соединительных проводов. Наличие таких проводов не только не эстетично, но и опасно для окружающих людей и домашних животных.

 

 

 

 

На просторах интернета схем цифровых вольтметров переменного тока, найти не удалось, что и послужило поводом к созданию компактного и безопасного прибора, собранного из легкодоступных и дешёвых деталей и позволяющего оперативно измерять сетевое напряжение с выводом информации на светодиодный индикатор.

Устройство (далее – вольтметр) представляет собой прибор (см. рис.1), состоящий из пяти узлов, расположенных на отдельных  платах.

 

alt

 

 

В состав вольтметра входит:

1. Импульсный источник питания U1, с выходным напряжением 9 В, в качестве которого  использован доработанный блок питания от зарядного устройства для сотового телефона SH9-3AB http://radiokot.ru/forum/download/file.php?id=8300. Доработка заключается в замене штатно установленного в нём стабилитрона VD3 на стабилитрон 1N4739A, с напряжением стабилизации 9,1 В;

2. Стабилизатор  напряжения  DA1 на 5 В, конденсаторы  С2-С5 и защитный стабилитрон VD1 на 15 В, который предназначен для защиты DA1 в случае аварийного скачка выходного напряжения, поступающего с ИИП;

3.  Ограничитель – формирователь измеряемого напряжения с прецизионным выпрямителем. В состав узла входит: помехозащитный конденсатор С1 с разрядным резистором R1, резистивный делитель напряжения R2-R6, прецизионный выпрямитель выполненный на ОУ DA2 с обвязкой R4R7R8VD2 и фильтрующая RC цепь R9C7R10C8.  

4.  АЦП на базе микроконтроллера PIC16F676. Цепь R11C6 формирует импульс сброса на выв.4 DD1 при включении питания вольтметра;

5. 3-х разрядный индикатор HG1 BC56-11EWA, управление разрядами которого осуществляется через транзисторы VT1-VT3. Ток через сегменты индикатора ограничивается резисторами R15-R21.

Использование в схеме вольтметра прецизионного выпрямителя на ОУ обусловлено тем, что использование пассивных диодно-резистивных цепей для выпрямления сигналов не целесообразно, ввиду значительного прямого падения напряжения на диодах (0,5 – 1 В) и нелинейности их вольт-амперной характеристики, что  вносит значительные погрешности, особенно при обработке слабых сигналов. Применение ОУ позволяет в значительной степени ослабить влияние реальных характеристик диодов.

Все платы вольтметра, за исключением индикатора HG1, который размещён снаружи на месте одной из розеток, крепятся внутри сетевого разветвителя, плата ИИП располагается перпендикулярно других плат в свободном месте корпуса разветвителя. Пластмассовый корпус удаляемой розетки предварительно срезается. В авторском варианте это было сделано с использованием электродрели для сверления плат и сверла диаметром 3 мм. Плата индикатора закрыта клеящейся плёнкой белого цвета, и в предварительно высверленные отверстия в плате установлен индикатор. Затем плата индикатора приклеена к корпусу разветвителя (см. фото).

 

alt

 

Рассмотрим работу вольтметра.  

Напряжение 5 В, с выхода стабилизатора DA1 питает ОУ DA2 и МК DD1. Сетевое напряжение через резистивный делитель поступает на прецизионный выпрямитель DA2.1. С него  выпрямленное пульсирующее напряжение через фильтр R9C7R10C8 поступает на повторитель напряжения, выполненный на ОУ DA2.2, который обеспечивает низкое выходное сопротивление каскада для согласования с входом АЦП МК DD1. В свою очередь отфильтрованный полезный сигнал, поступающий с DA2.2. на вход АЦП обрабатывается программой МК и полученный результат выводится на индикаторы HG1. Измерение происходит 1 раз в полсекунды, чего вполне достаточно для оперативного отслеживания показаний  вольтметра.

Налаживание вольтметра заключается в следующем. Программа v_676.hex с помощью программатора заносится в МК. Доработанный ИИП, включается в сеть, и если напряжение на выходе стабильное и равно 9 В, подключается узел на стабилизаторе DA1. Проверяется его выходное напряжение, которое должно быть равным 5 В. После чего можно оставить питание включенным примерно на 30 минут, периодически проверяя его показания и температуру стабилизатора DA1. Если всё в норме, то далее питание подаётся на платы прецизионного выпрямителя и АЦП и индикации. На индикаторах должны «гореть» нули.  Затем можно подать сетевое напряжение на резистивный делитель вольтметра. Во избежание случайного поражения электротоком, подключать его нужно согласно обозначениям на схеме. Нулевой провод (вывод – N) должен быть подключен к цепи подстроечного резистора R6, а регулировку следует проводить с помощью отвёртки с хорошо изолированной ручкой. После окончания наладки резистор R1 можно удалить.

Автор настраивал показания вольтметра следующим образом. Сетевое напряжение подавалось через автотрансформатор, величина выходного напряжения которого изменялась в пределах от 180 до 250 В. Параллельно напряжение на выходе автотрансформатора измерялось с помощью аналогового комбинированного прибора Ц4342-М1, мультиметра DT838 и прибора «ЛАСПИ – ТТ01».

Были получены следующие результаты. В указанном диапазоне входных напряжений погрешность показаний вольтметра в сравнении со средними показаниями вышеуказанных приборов составила менее 1%. Ток потребления вольтметра от сети не превышал 18 мА.

Полный вариант статьи ранее был опубликован в журнале Радио.

Скачать файлы к статье вы можете

Ссылка для скачивания доступна только авторизованным пользователям сайта !
 

Дополнение от автора: При повторении устройства у некоторых радиолюбителей оно работало неустойчиво. Для устранения этого недостатка автор рекомендует уменьшить номинал резистора R11 до 1 кОм.

Read 6545 times Last modified on Среда, 03 сентября 2014 12:03

Все права принадлежат ChipMK.ru. При копировании материала ссылка обязательна. 2011-2017 © ChipMK.ru

ChipMk.ru Яндекс.Метрика
PRCY.ru