Как сделать блок питания для мультиметра
Обновлено: 07.07.2024
На практике, если мультиметр подключен к внешнему, сетевому блоку питания, возможны три ситуации, когда микросхема АЦП будет почти моментально повреждена. Цитата из [3]:
«Первая: к тому же источнику питания подключено и настраиваемое устройство. При этом радиолюбитель часто забывает, что вывод "СОМ" мультиметра, хотя он и "общий", но не имеет прямого контакта ни с плюсом, ни с минусом питающего напряжения.
Вторая: попытки что-либо измерить в устройстве, гальванически связанном с сетью или само напряжение сети 220 В.
Третья, уже упомянутая ситуация: мультиметром, питающимся от сетевого блока питания, проводят измерения в аппаратуре с собственным или другим трансформаторным блоком питания от сети».
Анализ подобных ситуаций детально проведен в [2]. Причины погрешностей измерения и возможные отказы микросхем АЦП в мультиметрах с сетевым питанием - паразитная емкость между первичной (сетевой) и вторичной обмотками сетевого трансформатора. Она относительно стабильна и проходящая через нее «наводка» в основном зависит от "полярности" включения вилки в розетку. Через емкость между общим проводом АЦП (гнездо "СОМ" прибора) и окружающей "массой" с существенной электрической проводимостью или заземлением питание АЦП и его общий провод оказываются под воздействием напряжения электросети, которое может оказаться вполне достаточным для повреждения микросхемы. Причем для этого может оказаться достаточно коснуться щупом от вывода "СОМ" прибора нулевого провода сети или заземленной "массы" (часто суррогатное заземление через водопровод, батареи отопления «помогают» этому..).
Таким образом, причиной выхода мультиметра из строя является паразитная емкость между обмотками сетевого трансформатора.
А.Межлумян в [2] для ее уменьшения предлагают следующие способы:
1. Подбор готового трансформатора с минимальной емкостью. Но межобмоточная паразитная емкость унифицированных сетевых трансформаторов ТН30 и ТН32 приблизительно 250-300 пФ, а ориентировочно допустимое значение должно быть 10-20пФ.
C праведливости ради, следует сказать, что существуют достаточно простые методы измерения паразитной межбмоточной емкости трансформаторов косвенным методом [4] и, таким образом, возможен их выбор для применения в БП с интегральными микросхемными стабилизаторами. Такой подход является самым доступным, простым и привлекательным, но целесообразность применения громоздких и тяжелых трансформаторных БП для питания легких и компактных цифровых мультиметров вызывает большие сомнения.
2. Введение электрического экрана между первичной и вторичной обмотками приемлем только для трансформаторов с кольцевым магнито-проводом. Дело в том, что паразитная емкость образуется не только емкостью непосредственно между обмотками, но и емкостями обмотка—магнитопровод, которые "обходят" экран. Экран обязательно должен быть подключен к общему проводу АЦП; в противном случае паразитная емкость может оказаться даже больше, чем без него.
3. Изготовление самодельного трансформатора или намотка дополнительной обмотки на готовый трансформатор — более реален, но он также подходит только для трансформаторов с кольцевым магнитопроводом по указанной выше причине. Если в трансформаторе имеется достаточно свободное "окно", целесообразно намотать еще несколько слоев изоляции и уже на ней разместить дополнительную обмотку
4. Применение преобразователя постоянного напряжения с минимальной проходной емкостью оказывается наилучшим во всех отношениях, кроме одного — он несколько сложнее. Но радиолюбителю все же лучше самостоятельно изготовить устройство, разработанное с учетом конкретных требований…
Таким образом, взамен трансформаторных БП, требующих значительных технологических затрат по переделке трансформаторов, предлагаются более надежные приборы с двойным преобразованием питания.
В БП с двойным преобразованием питания сетевое напряжение через понижающий трансформатор преобразуют в постоянное напряжение 12 В, которое затем подают на импульсный преобразователь. После чего следует его выпрямление и приведение к напряжению аккумуляторной батареи ИП. Снова же, массогабаритные характеристики такого БП заставляют задуматься о применении бестрансформаторных схем для получения постоянного напряжения.
Часто говорят, что при бестрансформаторной схеме резко увеличивается риск поражения током (электробезопасность человека!). Это действительно так, если в самодельном БП не соблюдены элементарные требования к гасящему конденсатору по рабочему напряжению и схеме (часто р/л собирают такие схемы с рабочим напряжением конденсатора всего 250 В, что явно недостаточно, и без гасящего и ограничительного резисторов).
В схемах импульсных источников напряжения, преобразование происходит с помощью генераторов, схемы которых достаточно сложны, а сами генераторы, особенно самодельные, обычно критичны к подбору элементов и плохо запускаются. Но все же целесообразность их применения оправдана: переменное напряжение уже не сетевой частоты снимается с вторичной обмотки трансформатора и далее выпрямляется-стабилизируется. И если слой межвитковой изоляции выбран (по материалу) правильно и выполнен технологически грамотно, то все перечисленные недостатки исчезают.
Сравнительная дороговизна хороших 9-вольтовых батарей вынуждает искать альтернативные варианты питания малогабаритных цифровых мультиметров. В блоке питания, описанном в статье С.Зорина «Сетевой блок питания для мультиметра» (Радио, 2006, № 8, с. 21 -23) указанные выше особенности учтены. Получился компактный, надежный и электробезопасный БП. Собранный по рекомендациям, изложенным в статье, он длительное время работает в моей домашней лаборатории.
Цитата из [1]: «Предлагаемый сетевой импульсный блок питания, отличающийся малой проходной емкостью, имеет небольшие габариты и может быть размещен непосредственно в отсеке для батареи. Кроме повышения экономичности эксплуатации мультиметра в стационарных условиях, с таким блоком питания возможны измерения в цепях, непосредственно связанных с сетью, без дополнительной погрешности.
Основные технические характеристики
Номинальное выходное напряжение, В. 9
Ток нагрузки, мА, не более . 10
Частота преобразования, кГц . .200. 250
Амплитуда пульсаций, мВ,
при токе 10 мА, не более . 100
Относительная нестабильность выходного напряжения при изменении тока нагрузки в пределах 0. 10мА, не более, %. 2
Относительная нестабильность выходного напряжения при изменении входного напряжения в пределах 170. 240 В при токе нагрузки 1 (10) мА, % . 0,6 (1)
Проходная емкость, пФ. 5
Сопротивление изоляции между первичной и вторичной цепями, МОм, не менее. 500»
Генератор на примененной отечественной микросхеме 561ТЛ1 без труда запускается и работает стабильно.
В схеме, предложенной С.Зориным, сделаны лишь некоторые небольшие изменения (рис.1).
Емкость и рабочее напряжение конденсатора С1 увеличены (0,33 х 630 В).
При включении источника питания возникает скачок тока, так как конденсатор в начальный момент времени не заряжен и его сопротивление крайне мало. Поэтому, вместо R 2 (по схеме в [1] ) применен терморезистор R 2 (схема здесь, рис.1), также подключенный по входу первичной цепи. Он ограничивает пусковой ток при подключении ограничительного конденсатора С1 БП.
R 2 (взят из компьютерного БП) имеет отрицательный коэффициент сопротивления и в момент включения источника имеет максимальное значения сопротивления. По мере его заряда уровень тока, протекающего через конденсатор блока питания, постепенно снижается. Под действием тока терморезистор R 2 медленно разогревается, а его сопротивление снижается. После выхода на рабочий режим сопротивление R 2 имеет значение десятых долей Ома и практически не влияет на общие энергетические показатели блока питания.
Схема удвоения выпрямленного напряжения после вторичной обмотки, как в [1], не применялась. При указанных в статье обмоточных данных трансформатора его напряжение на обмотке II оказалось достаточным для работы однополупериодного выпрямителя и стабилизатора на VD 3, VD 4 с нагрузкой 2-4 мА мультиметра D Т890. Соответственно, «лишние» конденсатор и диод из схемы [1] удалены. Измеренные токи в цепях стабилитронов в работающем БП приведены на схеме.
Схема БП (рис.1) собрана навесным монтажом. Все элементы, указанные на схеме, поместились в сетевой вилке и батарейном отсеке мультиметра. Блок с микросхемой перед помещением в отсек для батареи покрыт лаком. Все видно на фото.
PS . При проведении измерений в схемах приемно-передающих устройств, замечено проникновение помехи с частотой работы генератора на микросхеме 561ТЛ1 (около 200 кГц и ее гармоники) в тракты преобразования и усиления этих устройств. Поэтому, при проведении измерений с помощью ГСС, осциллографа, ВЧ-милливольтметра и пр., а также при работе с высокочувствительной приемной аппаратурой, мультиметр с описанным БП рекомендуется отключить. Решение этой проблемы видится в тщательном подборе конденсаторов фильтров описанного БП и применении простейших ФНЧ.
1 . С.Зорин. Сетевой блок питания для мультиметра. - Радио, 2006, № 8 , с. 21 - 23.
2. А. Межлумян . Питание цифрового мультиметра от электросети. - Радио, 2006, № 3, с. 25- 27.
2. А. Бутов. О питании мультиметров от сетевого блока питания. - Радио, 2005, № 1, с. 25.
4. Л.Письман. Блок питания цифровых измерительных приборов. - Радио, 2001, № 8, с. 60.
Все, чем занимаюсь на работе: компьютеры, автоматизация, контроллеры, программирование и т.д.
пятница, 14 октября 2016 г.
Как переделать тестер на питание от розетки вместо батарейки
Давно хотел переделать один из моих китайских тестеров(мультиметров) DT832 на питание от розетки вместо штатного питания от батарейки-кроны.
Батарейки периодически садятся, а новые стоят денег по нынешним временам немалых- 1 $. Вместо батарейки-кроны, напряжение которой составляет 9 В, можно использовать любой блок питания на 9 В постоянного тока. Таких блоков питания от старых поломанных свичей у меня достаточно и можно легко питание от них завести на тестер. Но просто просверлиться в корпусе и завести туда провода от БП 9 В неинтересно. Захотелось сделать красиво, насколько хватит рук.
Итак, взял плату со старого неработающего свича и примерился к его гнезду питания.
Если под рукой нет поломанного свича, не беда. Можно просто купить такое же гнездо и припаять на перфорированную макетную плату. Но получится, конечно, не так красиво.
Производители свича любезно оставили возле разъема площадку, которую удобно использовать для подпайки проводов питания нашего тестера.
Все места паек проводов, свои и заводские, укрепил клеем из термоклеевого пистолета.
Отверстие в корпусе для посадки гнезда я сначала выпилил электродрелью(тонким сверлом, пилил по принципу электролобзика), а потом дорабатывал набором надфилей.
Получилось вот так.
Теперь тестер работает от розетки и не зависит от батареек.
А как работает?
Проверим, имеется ли разница при измерениях, если запитать тестер от импульсного БП(кликабельно).
3 комментария:
Задумка интересная :) тягать с собой удлинитель тоже выход однако ;)
Молодец. Реально интересно придумано!
Техническая сторона понятна. Я где предостережения для детей, чайников и представителей поколения ЕГЭ, что при питании от некоторых импульсных устройств может здорово тряхонуть, или создать в исследуемом устройстве сноп искр (нет гальванической развязки)?
Ништяк получилось ;) Просто эти марки коорые на кроне они ебаные и жрут ее немерено у меня был такой .Самые глуховые на 2-3 мизинчиковых ,пальчиковых батарейках хватает при ежедневном использовании 4-5 часов гдето на пол года .И БП не нужен раз в пол года купить 3 мизинца ;)
Предлагаемый сетевой импульсный блок питания, отличающийся малой проходной емкостью, имеет небольшие габариты и может быть размещен непосредственно в отсеке для батареи.
Кроме повышения экономичности эксплуатации мультиметра в стационарных условиях, с таким блоком питания возможны измерения в цепях, непосредственно связанных с сетью, без дополнительной погрешности.
Ток, потребляемый переносным цифровым мультиметром (например, М8*), М838, М890, MY68 и др), обычно не превышает 10 мА. В таких приборах в качестве автономного источника питания используют, как равило, гальванические батареи или аккумуляторы на напряжение 9 В ("Крона" или 6F22) При ежедневной работе прибора батарея (при емкости 170. 250 мА-ч) может разрядиться менее чем за месяц.
Для питания цифровых мультиметров от сети переменного тока необходимо, чтобы проходная емкость между первичной и вторичной цепями блока питания была минимальной, а сопротивление изоляции значительно превышало входное сопротивление прибора.
Тогда возможны измерения и в цепях, имеющих связь с питающей сетью, без возникновения дополнительных погрешностей la рис. 1 представлена схема такого блока питания.
Основные технические характеристики:
Номинальное выходное напряжение, В 9
Ток нагрузки, мА, не Более 10
Частота преобразования, кГц, 200-250
Амплитуда пульсаций, мВ при токе 10 мА, не более 100
Относительная нестабильность выходного напряжения при изменении тока нагрузки в пределах 0 - 100мА, не более, % 2
Относительная нестабильность выходного напряжения при изменении входного напряжения в пределах 170. 240 В при токе нагрузки 1 (10) мА, % 0,6 (1) Проходная емкость пф, 5
Сопротивление изоляции между первичной к вторичной цепями, МОм, не менее 500
В устройстве применен выпрямитель с гас щим конденсатором на диодном мосте VD1. Выпрямленное напряжение (его значение на конденсаторе фильтра С2 ограничено напряжением стабилизации стабилитрона VD2 — примерно 15 В) питает микросхему DD1 — четыре триггера Шмитта 2И-НЕ На них собран генератор импульсов (DD1.1) и усилитель мощности (DD1.2—DD1.4). Особенность генерагора — небольшой потребляемый ток в режиме холостого хода. При частоте 200 кГц микросхема потребляет около 1 мА. Трансформатор Т1 служит для развязки между первичной и вторичной цепями. Вторичная обмотка трансформатора Т1 подключена к удвоителю напряжения (С6, С7, VD3 и VD4). Выходное напряжение стабилизирует стабилитрон VD5. На рис. 2 представлена зависимость выходного напряжения от тока нагрузки.
При разработке этой конструкции минимизировано число используемых деталей и упрощено изготовление разделительного трансформатора. Этим же обусловлено использование удвоителя напряжения во вторичной цепи;
мостовой выпрямитель потребовал бы увеличения числа витков во вторичной обмотке трансформатора Т1 Плату с преобразователем размещают в батарейном отсеке мультиметрв (рис. 3), а элементы С1, R1 и R2 — в корпусе сетевой вилки (рис. 4). Чертеж печатной платы и расположение элементов показаны на рис. 5.
Конденсаторы С1 — К73-17, СЗ—С7 — керамические КМ-4, КМ-5, КМ-6, К10-17 или аналогичные импортные; полярные конденсаторы С2, С8 — оксидные, любые малогабаритные.
Стабилитрон VD2 — любой с напряжением стабилизации 12. 15 В и допустимым током не менее 20 мА. Диоды КД522А можно заменить диодами серии КД521 или аналогичными малогабаритными импульсными диодами с допустимым средним прямым током не менее 20 мА. Стабилитрон VD5 — любой с напряжением стабилизации 9 В и допустимым током не менее 20 мА.
HEF4093 или их отечественный аналог К561ТЛ1.
Обмотки трансформатора Т1 наматывают на кольцевом магнитопроводе размерами 10x6x5 мм из феррита 2000НМ. Острые грани кольца аккуратно стачивают мелкой наждачной бумагой. Кольцо обматывают двумя-тремя слоями ленты ФУМ толщиной 0,1 и шириной 10 мм. Такую ленту обычно использую т для уплотнения резьбовых соединений при проведении сантехнических и авторемонтных работ, приобрести ее можно в хозяйственном магазине. Лента ФУМ изготовлена из фторопласта-4Д, который по физическим характеристикам практически не отличается от хорошо известного фторопласта-4, обладающего хорошими диэлектрическими свойствами. Обмотки наматывают "внавал" с противоположных сторон ферритового кольца.
Они содержат по 30 витков провода ПЭЛ 0,12. Для намотки можно использовать и провод марки ПЭЛШО, проходная емкость при этом несколько уменьшится.
Полезно проверить сопротивление изоляции между первичной и вторичной цепями при напряжении 1000 В.
Важно обеспечить надежную фиксацию шнура питания в мультиметре, чтобы исключить его случайное выдергивание.
Налаживание устройства удобно производить с лабораторным блоком питания, который подключают к контактам монтажной колодки на плате устройства.
На выходе блока питания устанавливают напряжение 12. 15 В и с помощью осциллографа контролируют импульсное напряжение на выводах 4 10 или 11 DD1.
Амплитуда импульсов должна быть соответственно 9. 12 В, а период — 4. 5 мкс.
Если период не укладывается в указанный интервал, его подстраивают изменением параметров элементов R3, С4.
Далее устройство отключают от блока питания и подключают к сети 220 В согласно схеме через элементы С1, R1 и R2. Следует помнить, что первичные цепи устройства не имеют гальванической развязки от сети, поэтому при налаживании нужно соблюдать особую осторожность Цифровым мультиметром измеряют напряжение на выходе устройства без нагрузки и с нагрузкой сопротивлением 910 Ом.
Разность его значений не должна превышать 2 %. В противном случае возможно, что емкость конденсаторов С1, С5 или С6 далека от номиналов. Затем с помощью осциллографа измеряют напряжение пульсаций, оно не должно превышать 0,1 В при нагрузке 910 Ом.
Если все-таки оно больше, нужно увеличить емкость конденсатора С7 или подобрать другой тип конденсатора.
При использовании элементов для поверхностного монтажа (SMD компоненты) размеры устройства можно значительно уменьшить; его внешний вид представлен на рис. 6, 7. Параметры блока питания не отличаются от предыдущего варианта. Элементы С1, R1 и R2 расположены на печатной плате. Объем такого блока питания приблизительно в два раза меньше объема батареи "Крона".
В качестве DD1 используется CD40106BM (6 триггеров Шмитта с инверсией), поэтому схема несколько изменена (рис. 8). Чертеж печатной платы и расположение элементов показаны на рис. 9. Конденсаторы СЗ—С7 и резистор R3 — типоразмера 1206. Диоды VD3, VD4 и мостового выпрямителя VD1 — BAS32 или аналогичные. В остальном элементы и налаживание не отличаются от предыдущего варианта преобразователя От редакции. Для повышения надежности рекомендуем использовать конденсатор К73-17на номинальное напряжение 630 В.
Разместив описанный здесь преобразователь питания полностью в блок-вилке, можн повысить эксплуатационную безопасность.
Привет всем. При любом ремонте электроники автомобильной и не только, мультиметр незаменимая вещь. Лично для меня самым слабым местом у мультиметра является батарейка "КРОНА". Заменив не один десяток данных батареек мне это порядком надоело и я решил избавится от них.
Метки: мультиметр, крона, li-ion
Комментарии 105
Тоже думал такое нагородить но потом в китае нашел готовое решение, крона на литии. Там обычная крона а внутри уже все натыкано и сзади юсб для щарядки
Тоже как-то надоело, что в самый ответственный момент крона садится и нужно бежать/ехать к черту на кулички за новой. Сделал подобное на 890-й мультик, только аккумулятор брал не плоский от сотового, а цилиндрический малогабаритный LC16340, с китайскими 880mAh. Отключение повышающего преобразователя не делал. Гнездо для зарядки взял микро-USB, которое используется на подавляющем большинстве сотовых телефонов. Использую на работе в теплом помещении. При интенсивном использовании аккума хватает на одну-две недели, кроны хватало месяцев на 6-8.
не вижу смысла. обычной кроны хватает на полгода-год при постоянном использовании. кроны же пачкой по 10 штук из китая (ну мне они много куда еще нужны) — 25-40 рублей/шт.
Хорошая штука вышла!
Немножко грубовато вышло и видео длинное, но зачет!
тоже так сделаю замучался я кроны по 50-100 руб покупать, на алкалиновые жаба давит, а акб крона 500 руб с жалкими амперами продается. такое впечатление за 100 руб крона заведомо дохлые продают, иногда сразу на мультике батарея выскакивает.
почему я сразу не допер о повышающем драйвере.
хотел несколько 18650 вставить т.к. места внутри хватает
из видео я ничего не понял, ЧТО ТО СО ЗВУКОВЫМ ДРАЙВЕРОМ в компе ни то.
я одной кроной уже 3й год пользуюсь,
а на телефон я повесил батарею от планшета, зарядку вобще держит месяц теперь
Читайте также: