Цифровые измерительные приборы

Скачать 0.85 Mb.

Название	Цифровые измерительные приборы
страница	1/14
Дата публикации	20.06.2014
Размер	0.85 Mb.
Тип	Документы

literature-edu.ru > Журналистика > Документы

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 14

В.Я.СУЕТИН

ЦИФРОВЫЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ

©Издательство «Радио и связь», 1984

Предисловие

Характерной чертой развития современной радиоизмерптельной техники является все более широкое использование измерительных приборов с цифровым отсчетом не только в исследовательских и производственных условиях, но и в радиолюбительской практике.

Цифровые измерительные приборы из-за высокой точности измерешш и наглядности отсчета имеют ряд существенных преимуществ перед приборами са стрелочным указателем. Одной из тенденций развития цифровой измерительной техники является расширение функциональных возможностей измерительных приборов, когда в одном приборе содержится несколько измерителей различных величин.

В радиолюбительских условиях изготовление узкоспециализированного измерительного прибора с цифровой индикацией, например, только вольтметра или частотомера, вряд ли оправдано. Затраты достаточно велики, а эксплуатационные возможности ограничены. Предпочтение отдают универсальным цифровым измерительным приборам.

Удешевлению изготовления универсальных измерительных приборов, упрощению их схемотехники и настройки, уменьшению габаритных размеров и массы способствует использование интегральных микросхем с повышенной степенью интеграции, номенклатура которых быстро растет.

В первой главе рассмотрены функциональные узлы, на базе которых могут быть построены цифровые приборы. Описывается назначение каждого узла, принцип его работы, приводятся временные диаграммы, краткие технические характеристики, принципиальные электрические схемы, чертежи печатных плат с расположением деталей, а также рекомендации по настройке.

Во второй главе приведено несколько примеров практического построения⁵ радиолюбительских цифровых измерительных приборов, различных по назначению и сложности.

Многих радиолюбителей интересует изготовление легкого портативного цифрового измерительного прибора с автономным питанием. В третьей главе приведены два примера построения таких приборов, причем один из них с автоматическим переключением пределов измерения.

При разработке приборов основное внимание было обращено на возможность их повторения. В первую очередь это относится к использованию элементной базы, достаточно современной и в то же время доступной для широкого круга радиолюбителей.

Автор надеется, что для большинства радиолюбителей изготовление описанных приборов расширит их знания и кругозор, разовьет практические навыки вдохновит на дальнейшую работу в этом направлении.

Отзывы о книге просим направлять по адресу: 101000, Москва, Почтамт, а/я 693, издательство «Радио и связь».
Автор

Глава первая
Функциональные узлы
Функциональные узлы, приведенные ниже, предназначены для построения различных по назначению и сложности радиолюбительских измерительных приборов с цифровым отсчетом.

Узлы выполнены на платах, изготовленных из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм печатным способом. Монтаж односторонний, реже двусторонний. Исключением является плата выпрямителей источника питания У1, которая выполнена навесным монтажом. Размеры всех плат одинаковы и составляют 106X60 мм. Соединение плат с прибором осуществляется с помо-щью разъемов МРН14-1. Это обеспечивает легкий доступ к любой детали как при настройке, так и при ремонте.

Узлы почти полностью выполнены на интегральных микросхемах, что позволяет улучшить их основные характеристики: точность, чувствительность, помехоустойчивость, компактность, а также значительно упростить настройку и ловысить надежность.

Изготовление функциональных узлов целесообразно начать с источников литания. В этом случае исчезает необходимость использования для проверки работоспособности и настройки других, не совсем подходящих источников.

ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ

Для питания узлов прибора выбраны два двухполярных источника питания со стабилизированными напряжениями ±5 и ±15 В. Эти источники должны обладать достаточным запасом по мощности, чтобы обеспечить их использование для работы с внешней нагрузкой при налаживании и испытании различных устройств, собранных на транзисторах, микросхемах и операционных усилителях (ОУ).

В источниках питания вырабатываются и опорные напряжения, основное назначение которых — задание стабильных опорных напряжений постоянного тока различной полярности, необходимых для работы измерительных преобразователей и питания измерительных цепей с относительно малым потребле-нием тока, например, для калибровки цифрового вольтметра постоянного тока.

Технические характеристики:

Выходное напряжение, В.......... ±5 и ±15

ТОК нагрузки, мА:

для напряжений ±5 В....... 800

для напряжений ±15 В......... 300

Нестабильность напряжения по току, %...... 0,2

Опорное напряжение, В........... ±1

Коэффициент стабилизации напряжения...... 100 — 150

Рис. 1. Принципиальная схема источника питания
Принципиальная схема источника питания, приведенная на рис. 1, состоит из двух частей: одна содержит выпрямители (узел У1), другая — стабилизаторы напряжения (узел У2).

Выпрямители и стабилизаторы имеют независимые и идентичные электрические схемы и различаются лишь значениями выходных напряжений. :Незави-симость каждой схемы позволяет наиболее просто получать как положительное, так и отрицательное напряжение.

Выпрямители собраны по двухполупериодной мостовой схеме на диодных сборках КЦ402Е. Для уменьшения пульсаций выпрямленных напряжений включены конденсаторы С1 — С4 большой емкости. Стабилизаторы напряжения выполнены на микросхемах К142ЕН1Б и К142ЕН2Б. Так как ток потребления превышает предельно допустимый ток микросхемы, регулирующий .элемент микросхемы дополнен мощным транзистором КТ803А.

Использование источников питания для подключения внешней нагрузки обусловливает необходимость введения в схему автоматической защиты от перегрузок и коротких замыканий. Пороговые значения тока перегрузки определяются сопротивлениями резисторов R1 — R4. Регулировка выходных напряжений осуществляется подстроечными резисторами R3, R7, R11 и R15.

Источники опорных напряжений выполнены на полевых транзисторах VI и V2 и транзисторных микросборках (аналоговых) А5 и А6 на плате узла У2. Полевые транзисторы выполняют роль стабилизаторов тока, мнкросборки — стабилизаторов опорного напряжения.

Рис. 2. Печатная плата стабилизатора напряжения

Плата выпрямителей У1 выполнена с использованием навесного монтажа, плата стабилизаторов напряжения У2 — печатным способом. Чертеж платы стабилизаторов напряжения и расположение на ней деталей приведены на рис. 2. По конструктивным соображениям оконечные транзисторы регулирующих каскадов вынесены на плату выпрямителей. Диодные сборки КД402Е собираются в пачку, стянутую одним винтом.

Детали. Резисторы R17, R18 типа БЛП, резисторы R3, R7, Rll, R15, R19, R20 типа СПЗ-16. Резисторы R1 — R4 проволочные типа С5-16Т, остальные — МЛТ. Резисторы Rl — R4 могут быть намотаны на каркасах высокоомным проводом диаметром 0,3 — 0,5 мм с любой изоляцией. Электролитические конденсаторы типа К50-6.

Транзисторы V5 — V8 могут быть заменены другими мощными транзисторами, например, КТ805, КТ808 с коэффициентом передачи по току не менее 50 — 70.

Трансформатор Т1 типа ТАН-28-127/220-50 мощностью 60 Вт. Использованы две обмотки 6,3 В, 1,6 А и две обмотки 16 В, 0,3 А. Остальные обмог-ки (две по 40 В и две по 56 В) в случае необходимости могут быть использованы для питания высоковольтных газоразрядных индикаторов.

Настройка источников питания сводится к установке выходных напряжений с помощью резисторов R3, R7, R11 и R15 и проверке устройств .защиты, которые должны устойчиво срабатывать при токе 1,2 А для напряжений ±5 В и 0,6 А для напряжений ±15 В. При необходимости уточняют сопротивления резисторов Rl — R4. Ток короткого замыкания каждого выхода составляет 70 мА.

Установку опорных напряжений ±1 В следует производить только при подключении внешней нагрузки — резистора сопротивлением 3,3 кОм или узла У6 (преобразователя сопротивлений и емкостей в частоту), входное сопротивление которого составляет около 3,3 кОм. При значительных отклонениях этих сопротивлений регулировку производят резисторами R19 и R20. Точную установку опорных напряжений ±1 В осуществляют цифровым вольтметром с высоким входным сопротивлением.

При отсутствии интегральных микросхем К142ЕН1 и К.142ЕН2 стабилизаторы напряжения ±15 и ±5 В можно выполнить по другим схемам с применением операционных усилителей (ОУ) или на транзисторах. Однако с применением дискретных элементов размеры платьГ возрастут. В этом случае, чтобы не нарушать общей компановки прибора, лучше выполнить стабилизаторы на-лряжения на двух платах, сохранив прежние размеры.