Voltímetro HF con escala lineal. Circuito de voltímetro para medir la señal. El voltímetro hace un amplificador operacional.

Este artículo está dedicado a dos voltímetros implementados en el microcontrolador PIC16F676. Un voltímetro tiene un rango de voltaje de 0,001 a 1,023 voltios, el otro, con su correspondiente divisor resistivo de 1:10, puede medir voltajes de 0,01 a 10,02 voltios. El consumo de corriente de todo el dispositivo con el voltaje de salida del estabilizador de +5 voltios es de aproximadamente 13,7 mA. El circuito del voltímetro se muestra en la Figura 1.

Circuito de dos voltímetros.

Voltímetro digital, funcionamiento del circuito.

Para implementar dos voltímetros se utilizan dos pines del microcontrolador, configurados como entrada para el módulo de conversión digital. La entrada RA2 se utiliza para medir voltajes pequeños, en la región de un voltio, y un divisor de voltaje 1:10, que consta de resistencias R1 y R2, está conectado a la entrada RA0, lo que permite mediciones de voltaje de hasta 10 voltios. Este microcontrolador utiliza módulo ADC de diez bits y para realizar la medición de voltaje con una precisión de 0,001 voltios para el rango de 1 V, fue necesario utilizar un voltaje de referencia externo del chip ION DA1 K157HP2. desde el poder Y EL El microcircuito es muy pequeño y, para excluir la influencia de circuitos externos en este ION, se introduce en el circuito un amplificador operacional de búfer en el microcircuito DA2.1. LM358N. Este es un seguidor de voltaje no inversor que tiene 100% negativo. comentario-OOC. La salida de este amplificador operacional está cargada con una carga que consta de resistencias R4 y R5. Desde la resistencia trimmer R4, se suministra un voltaje de referencia de 1.024 V al pin 12 del microcontrolador DD1, configurado como entrada de voltaje de referencia para operación. módulo ADC. A este voltaje, cada dígito de la señal digitalizada será igual a 0,001 V. Para reducir la influencia del ruido, al medir valores de voltaje pequeños, se utiliza otro seguidor de voltaje, implementado en el segundo amplificador operacional del chip DA2. El OOS de este amplificador reduce drásticamente el componente de ruido del valor de voltaje medido. También se reduce el voltaje del ruido impulsivo del voltaje medido.

Para mostrar información sobre los valores medidos se utiliza una pantalla LCD de dos líneas, aunque para este diseño una línea sería suficiente. Pero tener la posibilidad de mostrar cualquier otra información disponible tampoco está nada mal. El brillo de la luz de fondo del indicador está controlado por la resistencia R6, el contraste de los caracteres mostrados depende del valor de las resistencias divisoras de voltaje R7 y R8. El dispositivo funciona mediante un estabilizador de voltaje ensamblado en el chip DA1. Tensión de salida+5 V se establece mediante la resistencia R3. Para reducir el consumo total de corriente, el voltaje de suministro del propio controlador se puede reducir a un valor en el que se mantendría la funcionalidad del controlador indicador. Al probar este circuito, el indicador funcionó de manera estable con un voltaje de suministro del microcontrolador de 3,3 voltios.

Configurar un voltímetro

Para configurar este voltímetro, necesita al menos un multímetro digital capaz de medir 1,023 voltios para configurar el voltaje de referencia ION. Y así, usando un voltímetro de prueba, establecemos un voltaje de 1.024 voltios en el pin 12 del microcircuito DD1. Luego aplicamos un voltaje de un valor conocido a la entrada del amplificador operacional DA2.2, pin 5, por ejemplo 1000 voltios. Si las lecturas del voltímetro de control y ajustable no coinciden, entonces, utilizando la resistencia de ajuste R4, cambiando el valor del voltaje de referencia, se logran lecturas equivalentes. Luego se aplica un voltaje de control de un valor conocido a la entrada U2, por ejemplo 10,00 voltios, y seleccionando el valor de la resistencia de la resistencia R1, o R2, o ambas, se logran lecturas equivalentes de ambos voltímetros. Esto completa el ajuste.

De hecho, en la práctica de la radioafición no se necesita una alta precisión de las mediciones de tensión HF (hasta el tercer o cuarto dígito). El componente de calidad es más importante (la presencia de una señal es suficiente nivel alto- cuanto más grande, mejor). Normalmente, al medir una señal de RF en la salida de un oscilador local (oscilador), este valor no supera los 1,5 - 2 voltios, y el circuito en sí se ajusta a la resonancia de acuerdo con el valor máximo de voltaje de RF. Cuando se ajusta en las rutas de IF, la señal aumenta paso a paso desde unidades hasta cientos de milivoltios.

Al configurar osciladores locales y trayectorias IF, todavía se utilizan a menudo voltímetros de tubo (como VK 7-9, V7-15, etc.) con rangos de medición de 1 a 3 V. La alta resistencia de entrada y la baja capacitancia de entrada en tales dispositivos son el factor determinante, y el error es de hasta 5-10% y está determinado por la precisión del cabezal de medición de dial utilizado. Las mediciones de los mismos parámetros se pueden realizar utilizando instrumentos punteros caseros, cuyos circuitos están hechos en microcircuitos con transistores de efecto de campo en la entrada. Por ejemplo, en el milivoltímetro de alta frecuencia de B. Stepanov (2), la capacitancia de entrada es de solo 3 pF, la resistencia en varios subrangos (de 3 mV a 1000 mV) incluso en el peor de los casos no supera los 100 kOhm con un error de +/ - 10% (determinado por el cabezal utilizado y el error de instrumentación para la calibración). En este caso, la tensión HF medida con limite superior rango de frecuencia de 30 MHz sin error de frecuencia obvio, lo cual es bastante aceptable en la práctica de radioaficionados.

En términos de diseño del circuito, el dispositivo propuesto es muy simple y los componentes mínimos utilizados se pueden encontrar "en la caja" de casi todos los radioaficionados. En realidad, no hay nada nuevo en el plan. El uso de amplificadores operacionales para tales fines se describe en detalle en la literatura de radioaficionados de los años 80 y 90 (1, 4). Se utilizó el microcircuito K544UD2A (o UD2B, UD1A, B) ampliamente utilizado con transistores de efecto de campo en la entrada (y por lo tanto con alta resistencia de entrada). Puede utilizar cualquier amplificador operacional de otras series con interruptores de campo en la entrada y en una conexión típica, por ejemplo, K140UD8A. Especificaciones milivoltímetro-voltímetro corresponden a los anteriores, ya que la base del dispositivo fue el circuito de B. Stepanov (2).

En el modo voltímetro, la ganancia del amplificador operacional es 1 (100% OOS) y el voltaje se mide con un microamperímetro de hasta 100 μA con resistencias adicionales (R12 - R17). De hecho, determinan los subrangos del dispositivo en modo voltímetro. Cuando el OOS disminuye (el interruptor S2 enciende las resistencias R6 - R8) Kus. aumenta y, en consecuencia, aumenta la sensibilidad del amplificador operacional, lo que permite su uso en modo milivoltímetro.

Una característica del desarrollo propuesto es la capacidad de operar el dispositivo en dos modos: voltímetro. corriente continua con límites de 0,1 a 1000 V, y un milivoltímetro con límites superiores de subrangos de 12,5, 25, 50 mV. En este caso, se utiliza el mismo divisor (X1, X100) en dos modos, de modo que, por ejemplo, en el subrango de 25 mV (0,025 V) utilizando el multiplicador X100 se puede medir una tensión de 2,5 V. Para cambiar los subrangos del dispositivo, se utiliza un interruptor de dos placas de múltiples posiciones.

Usando una sonda de RF externa en un diodo de germanio GD507A, puede medir el voltaje de RF en los mismos subrangos con una frecuencia de hasta 30 MHz.
Los diodos VD1, VD2 protegen el dispositivo de medición del puntero de sobrecargas durante el funcionamiento.
Otra característica de protección de un microamperímetro durante los procesos transitorios que ocurren al encender y apagar el dispositivo, cuando la flecha del dispositivo se sale de escala e incluso puede doblarse, es el uso de un relé para apagar el microamperímetro y cortocircuitar la salida de el amplificador operacional a la resistencia de carga (relés P1, C7 y R11). En este caso (cuando el dispositivo está encendido), cargar C7 requiere una fracción de segundo, por lo que el relé funciona con un retraso y el microamperímetro se conecta a la salida del amplificador operacional una fracción de segundo después. Cuando se apaga el dispositivo, C7 se descarga muy rápidamente a través de la lámpara indicadora, el relé se desactiva y rompe el circuito de conexión del microamperímetro antes de que los circuitos de alimentación del amplificador operacional se desactiven por completo. La protección del propio amplificador operacional se lleva a cabo activando las entradas R9 y C1. Los condensadores C2, C3 bloquean e impiden la excitación del amplificador operacional.

El equilibrio del dispositivo (“configuración 0”) se realiza mediante una resistencia variable R10 en el subrango de 0,1 V (también es posible en subrangos más sensibles, pero cuando se enciende la sonda remota, aumenta la influencia de las manos). Son deseables los condensadores del tipo K73-xx, pero si no están disponibles, también se pueden llevar los cerámicos 47 - 68N. La sonda remota utiliza un condensador KSO para una tensión de funcionamiento de al menos 1000 V.

La configuración del milivoltímetro-voltímetro se realiza en la siguiente secuencia. Primero, configure el divisor de voltaje. Modo de funcionamiento: voltímetro. La resistencia del recortador R16 (subrango de 10 V) está configurada en la resistencia máxima. En la resistencia R9, monitoreando con un voltímetro digital ejemplar, establezca el voltaje de una fuente de alimentación estabilizada de 10 V (posición S1 - X1, S3 - 10 V). Luego, en la posición S1 - X100, usando las resistencias de recorte R1 y R4, use un voltímetro estándar para configurar 0,1 V. En este caso, en la posición S3 - 0,1 V, la aguja del microamperímetro debe colocarse en la última marca de la escala del instrumento. La relación es 100/1 (el voltaje a través de la resistencia R9 - X1 es de 10 V a X100 - 0,1 V, cuando la posición de la aguja del dispositivo que se está ajustando está en la última marca de escala en el subrango S3 - 0,1 V) se controla y ajusta varias veces. Donde condición requerida: Al cambiar S1, el voltaje de referencia de 10 V no se puede cambiar.

Más. En modo de medición voltaje CC en la posición del interruptor divisor S1 - X1 y el interruptor de subrango S3 - 10V, use la resistencia variable R16 para configurar la aguja del microamperímetro en la última división. El resultado (a 10 V en la entrada) deben ser las mismas lecturas del dispositivo en el subrango 0,1V - X100 y en el subrango 10V - X1.

El método para configurar el voltímetro en los subrangos de 0,3 V, 1 V, 3 V y 10 V es el mismo. En este caso, las posiciones de los motores resistores R1, R4 en el divisor no se pueden cambiar.

Modo de funcionamiento: milivoltímetro. A la entrada del siglo V. En la posición S3 - 50 mV, el divisor S1 - X100 con la resistencia R8 coloca la flecha en la última división de la escala. Verificamos las lecturas del voltímetro: en el subrango 10V X1 o 0,1V X100, la aguja debe estar en el medio de la escala: 5V.

El método de ajuste para los subrango de 12,5 mV y 25 mV es el mismo que para el subrango de 50 mV. La entrada se alimenta con 1,25 V y 2,5 V respectivamente en X 100. Las lecturas se verifican en modo voltímetro X100 - 0,1 V, X1 - 3 V, X1 - 10 V. Cabe señalar que cuando la aguja del microamperímetro se encuentra en el sector izquierdo de la escala del instrumento, el error de medición aumenta.

La peculiaridad de este método de calibrar el dispositivo: no requiere una fuente de alimentación estándar de 12 a 100 mV y un voltímetro con un límite de medición inferior de menos de 0,1 V.

Al calibrar el dispositivo en el modo de medición de voltaje RF con una sonda remota para los subrangos de 12,5, 25, 50 mV (si es necesario), puede crear gráficos o tablas de corrección.

El dispositivo está montado en una caja de metal. Sus dimensiones dependen del tamaño del cabezal medidor utilizado y del transformador de alimentación. En el circuito anterior funciona una fuente de alimentación bipolar, ensamblada en un transformador de una grabadora importada (bobinado primario a 110V). Es mejor ensamblar el estabilizador en MS 7812 y 7912 (o dos LM317), pero puede ser más simple: paramétrico, en dos diodos Zener. El diseño de la sonda de RF remota y las características de trabajar con ella se describen en detalle en (2, 3).

Libros usados:

1. B. Stepánov. Medición de bajas tensiones de RF. J. "Radio", núm. 7, 12 - 1980, p.55, p.28.
2. B. Stepánov. Milivoltímetro de alta frecuencia. Revista "Radio", N° 8 - 1984, p.57.
3. B. Stepánov. cabeza HF a voltímetro digital. Revista "Radio", N° 8, 2006, p.58.
4. M. Dorofeev. Voltímetro en amplificador operacional. Revista "Radio", N° 12, 1983, página 30.

De hecho, en la práctica de la radioafición no se necesita una alta precisión de las mediciones de tensión HF (hasta el tercer o cuarto dígito). El componente de calidad es más importante (la presencia de un nivel de señal suficientemente alto; cuanto más, mejor). Normalmente, al medir una señal de RF en la salida de un oscilador local (oscilador), este valor no supera los 1,5 - 2 voltios, y el circuito en sí se ajusta a la resonancia de acuerdo con el valor máximo de voltaje de RF. Cuando se ajusta en las rutas de IF, la señal aumenta paso a paso desde unidades hasta cientos de milivoltios.

Para tales mediciones, todavía se ofrecen a menudo voltímetros de tubo (tipo VK 7-9, V 7-15, etc.) con rangos de medición de 1 -3 V. La alta resistencia de entrada y la baja capacitancia de entrada en tales dispositivos son el factor determinante, y el error es de hasta 5-10% y está determinado por la precisión del cabezal de medición de dial utilizado. Las mediciones de los mismos parámetros se pueden realizar utilizando instrumentos punteros caseros, cuyos circuitos se realizan mediante transistores de efecto de campo. Por ejemplo, en el milivoltímetro de alta frecuencia de B. Stepanov (2), la capacitancia de entrada es de solo 3 pF, la resistencia en varios subrangos (de 3 mV a 1000 mV) incluso en el peor de los casos no supera los 100 kOhm con un error de +/ - 10% (determinado por el cabezal utilizado y el error de instrumentación para la calibración). En este caso, el voltaje de RF medido se encuentra en el límite superior del rango de frecuencia de 30 MHz sin un error de frecuencia obvio, lo cual es bastante aceptable en la práctica de radioaficionados.

Porque Los instrumentos digitales modernos siguen siendo caros para la mayoría de los radioaficionados: el año pasado en la revista Radio B. Stepanov (3) propuso utilizar una sonda de RF para un multímetro digital barato como el M-832 con Descripción detallada sus esquemas y métodos de aplicación. Mientras tanto, sin gastar dinero en absoluto, puede utilizar con éxito milivoltímetros de RF de puntero, mientras libera el multímetro digital principal para mediciones paralelas de corriente o resistencia en el circuito que se está desarrollando...

En términos de diseño del circuito, el dispositivo propuesto es muy simple y los componentes mínimos utilizados se pueden encontrar "en la caja" de casi todos los radioaficionados. En realidad, no hay nada nuevo en el plan. El uso de amplificadores operacionales para tales fines se describe en detalle en la literatura de radioaficionados de los años 80 y 90 (1, 4). Se utilizó el microcircuito K544UD2A (o UD2B, UD1A, B) ampliamente utilizado con transistores de efecto de campo en la entrada (y por lo tanto con alta resistencia de entrada). Puede utilizar cualquier amplificador operacional de otras series con interruptores de campo en la entrada y en una conexión típica, por ejemplo, K140UD8A. Las características técnicas del milivoltímetro-voltímetro corresponden a las indicadas anteriormente, ya que la base del dispositivo fue el circuito de B. Stepanov (2).

En el modo voltímetro, la ganancia del amplificador operacional es 1 (100% OOS) y el voltaje se mide con un microamperímetro de hasta 100 μA con resistencias adicionales (R12 - R17). De hecho, determinan los subrangos del dispositivo en modo voltímetro. Cuando el OOS disminuye (el interruptor S2 enciende las resistencias R6 - R8) Kus. aumenta y, en consecuencia, aumenta la sensibilidad del amplificador operacional, lo que permite su uso en modo milivoltímetro.

Característica El desarrollo propuesto es la capacidad de operar el dispositivo en dos modos: un voltímetro de corriente continua con límites de 0,1 a 1000 V y un milivoltímetro con límites superiores de subrangos de 12,5, 25, 50 mV. En este caso, se utiliza el mismo divisor (X1, X100) en dos modos, de modo que, por ejemplo, en el subrango de 25 mV (0,025 V) utilizando el multiplicador X100 se puede medir una tensión de 2,5 V. Para cambiar los subrangos del dispositivo, se utiliza un interruptor de dos placas de múltiples posiciones.

Usando una sonda de RF externa en un diodo de germanio GD507A, puede medir el voltaje de RF en los mismos subrangos con una frecuencia de hasta 30 MHz.

Los diodos VD1, VD2 protegen el dispositivo de medición del puntero de sobrecargas durante el funcionamiento. Otra característica La protección del microamperímetro durante los procesos transitorios que ocurren cuando el dispositivo se enciende y apaga, cuando la aguja del instrumento se sale de escala e incluso puede doblarse, consiste en usar un relé para apagar el microamperímetro y cerrar la salida del amplificador operacional para la resistencia de carga (relés P1, C7 y R11). En este caso (cuando el dispositivo está encendido), cargar C7 requiere una fracción de segundo, por lo que el relé funciona con un retraso y el microamperímetro se conecta a la salida del amplificador operacional una fracción de segundo después. Cuando se apaga el dispositivo, C7 se descarga muy rápidamente a través de la lámpara indicadora, el relé se desactiva y rompe el circuito de conexión del microamperímetro antes de que los circuitos de alimentación del amplificador operacional se desactiven por completo. La protección del propio amplificador operacional se lleva a cabo activando las entradas R9 y C1. Los condensadores C2, C3 bloquean e impiden la excitación del amplificador operacional. El equilibrio del dispositivo (“configuración 0”) se realiza mediante una resistencia variable R10 en el subrango de 0,1 V (también es posible en subrangos más sensibles, pero cuando se enciende la sonda remota, aumenta la influencia de las manos). Son deseables los condensadores del tipo K73-xx, pero si no están disponibles, también se pueden llevar los cerámicos 47 - 68N. La sonda remota utiliza un condensador KSO para una tensión de funcionamiento de al menos 1000 V.

Ajustes milivoltímetro-voltímetro se realiza en la siguiente secuencia. Primero, configure el divisor de voltaje. Modo de funcionamiento – voltímetro. La resistencia del recortador R16 (subrango de 10 V) está configurada en la resistencia máxima. En la resistencia R9, monitoreando con un voltímetro digital ejemplar, establezca el voltaje de una fuente de alimentación estabilizada de 10 V (posición S1 - X1, S3 - 10 V). Luego, en la posición S1 - X100, usando las resistencias de recorte R1 y R4, use un voltímetro estándar para configurar 0,1 V. En este caso, en la posición S3 - 0,1 V, la aguja del microamperímetro debe colocarse en la última marca de la escala del instrumento. La relación es 100/1 (el voltaje a través de la resistencia R9 - X1 es de 10 V a X100 - 0,1 V, cuando la posición de la aguja del dispositivo que se está ajustando está en la última marca de escala en el subrango S3 - 0,1 V) se controla y ajusta varias veces. En este caso, una condición obligatoria: al cambiar S1, el voltaje de referencia de 10 V no se puede cambiar.

Más. En el modo de medición de voltaje CC, en la posición del interruptor divisor S1 - X1 y el interruptor de subrango S3 - 10V, la resistencia variable R16 coloca la aguja del microamperímetro en la última división. El resultado (a 10 V en la entrada) deben ser las mismas lecturas del dispositivo en el subrango 0,1V - X100 y en el subrango 10V - X1.

El método para configurar el voltímetro en los subrangos de 0,3 V, 1 V, 3 V y 10 V es el mismo. En este caso, las posiciones de los motores resistores R1, R4 en el divisor no se pueden cambiar.

Modo de funcionamiento: milivoltímetro. A la entrada del siglo V. En la posición S3 - 50 mV, el divisor S1 - X100 con la resistencia R8 coloca la flecha en la última división de la escala. Verificamos las lecturas del voltímetro: en el subrango 10V X1 o 0,1V X100, la aguja debe estar en el medio de la escala: 5V.

El método de ajuste para los subrango de 12,5 mV y 25 mV es el mismo que para el subrango de 50 mV. La entrada se alimenta con 1,25 V y 2,5 V respectivamente en X 100. Las lecturas se verifican en modo voltímetro X100 - 0,1 V, X1 - 3 V, X1 - 10 V. Cabe señalar que cuando la aguja del microamperímetro se encuentra en el sector izquierdo de la escala del instrumento, el error de medición aumenta.

Peculiaridad Este método de calibrar el dispositivo: no requiere una fuente de alimentación estándar de 12 a 100 mV ni un voltímetro con un límite de medición inferior de menos de 0,1 V.

Al calibrar el dispositivo en el modo de medición de voltaje RF con una sonda remota para los subrangos de 12,5, 25, 50 mV (si es necesario), puede crear gráficos o tablas de corrección.

El dispositivo está montado en una caja de metal. Sus dimensiones dependen del tamaño del cabezal medidor utilizado y del transformador de alimentación. Por ejemplo, tengo una fuente de alimentación bipolar ensamblada en un transformador de una grabadora importada (el devanado primario es de 110 V). El estabilizador se ensambla mejor en MS 7812 y 7912 (o LM317), pero puede ser más simple: paramétrico, en dos diodos zener. El diseño de la sonda de RF remota y las características de trabajar con ella se describen en detalle en (2, 3).

Libros usados:

1. B. Stepánov. Medición de bajas tensiones de RF. J. “Radio”, No. 7, 12 – 1980, p.55, p.28.
2. B. Stepánov. Milivoltímetro de alta frecuencia. Revista “Radio”, N° 8 – 1984, p.57.
3. B. Stepánov. Cabezal RF para voltímetro digital. Revista "Radio", N° 8, 2006, p.58.
4. M. Dorofeev. Voltímetro en amplificador operacional. Revista "Radio", N° 12, 1983, página 30.

Vasili Kononenko (RA0CCN).

Muchos automovilistas se enfrentan a un problema como la descarga inesperada de la batería. Es especialmente desagradable cuando esto sucede en el camino lejos de casa. Una de las razones puede ser la falla del generador del automóvil. Ayuda a prevenir el drenaje inminente de la batería voltímetro del coche. A continuación se muestran algunos circuitos simples dispositivo similar.

Voltímetro automotriz en chip LM3914

Este circuito de voltímetro para automóvil está diseñado para monitorear el voltaje de la red de a bordo del automóvil en el rango de 10,5 V a 15 V. Se utilizan 10 LED como indicadores.

La base del circuito está integrada. Este microcircuito es capaz de estimar el voltaje de entrada y mostrar el resultado en 10 LED en modo de punto o columna. El chip LM3914 es capaz de funcionar en un amplio rango de alimentación (3V...25V). El brillo de los LED se puede ajustar mediante una resistencia variable externa. Las salidas del microcircuito son compatibles con lógica TTL y CMOS.

Diez LED VD1-VD10 muestran el valor actual del voltaje de la batería o el voltaje de la red a bordo del vehículo en modo punto (el pin 9 no está conectado o conectado al menos) o en modo columna (el pin 9 está conectado al poder más ).

La resistencia R4 conectada entre los pines 6,7 y la fuente de alimentación negativa establece el brillo de los LED. Las resistencias R2 y la resistencia variable R1 forman un divisor de voltaje. Usando la resistencia variable R1 se ajusta el nivel de voltaje superior, y usando R3, el inferior.

Como se mencionó anteriormente, este voltímetro del coche proporciona una indicación de 10,5 a 15 voltios. La calibración del circuito se realiza de la siguiente manera. Aplique 15 voltios de la fuente de alimentación a la entrada del circuito del voltímetro. Luego, al cambiar la resistencia de la resistencia R1, es necesario asegurarse de que el LED VD10 (en modo punto) o todos los LED VD...VD10 (en modo columna) se enciendan.

Luego aplique 10,5 voltios a la entrada y use la resistencia variable R3 para asegurarse de que solo se encienda el LED VD1. Ahora, al aumentar el voltaje en incrementos de 0,5 voltios, los LED se encenderán uno por uno y, con un voltaje de 15 voltios, se encenderán todos los LED. El interruptor SA1 está diseñado para cambiar entre los modos de indicación de punto/columna. Cuando el interruptor SA1 está cerrado, es una columna; cuando está abierto, es un punto.

Voltímetro de coche mediante transistores.

El siguiente circuito de un voltímetro de automóvil se basa en dos. Cuando el voltaje de la batería es inferior a 11 voltios, los diodos zener VD1 y VD2 no pasan corriente, por lo que solo se enciende el LED rojo, indicando bajo voltaje en la red de a bordo del vehículo.

Si el voltaje está entre 12 y 14 voltios, el diodo zener VD1 abre el transistor VT1. El LED verde se enciende indicando voltaje normal. Si el voltaje de la batería excede los 15 voltios, el diodo Zener VD2 abre el transistor VT2, como resultado de lo cual se enciende el LED amarillo, lo que indica un exceso significativo de voltaje en la red del vehículo.

Voltímetro en amplificador operacional LM393

Este sencillo voltímetro para automóvil está construido sobre un amplificador operacional. Como indicador, como en el circuito anterior, se utilizan tres LED.

Cuando el voltaje es bajo (menos de 11 V), el LED rojo se enciende. Si el voltaje es normal (12,4…14 V), la luz se vuelve verde. Si el voltaje supera los 14 V, se enciende el LED amarillo. El diodo Zener VD1 forma la tensión de referencia. Este esquema es similar al esquema.

Voltímetro automotriz en microcircuito K1003PP1

Este circuito de voltímetro para automóvil está construido sobre el microcircuito K1003PP1 y le permite monitorear el voltaje de la red de a bordo mediante el brillo de 3 LED:

• Cuando el voltaje es inferior a 11 voltios, el LED HL1 se enciende
• Con una tensión de 11,1…14,4 voltios, se enciende el LED HL2
• Cuando el voltaje es superior a 14,6 voltios, el LED HL3 se enciende

Configuración. Después de aplicar voltaje a la entrada desde cualquier fuente de alimentación (11,1...14,4 V), se debe utilizar la resistencia variable R4 para hacer que el LED HL2 brille.

Voltímetro HF con escala lineal
Robert AKOPOV (UN7RX), Zhezkazgan, región de Karaganda, Kazajstán

Uno de los dispositivos necesarios en el arsenal de un radioaficionado de onda corta es, por supuesto, un voltímetro de alta frecuencia. A diferencia de un multímetro de baja frecuencia o, por ejemplo, un osciloscopio LCD compacto, un dispositivo de este tipo rara vez se encuentra a la venta y el costo de uno nuevo de marca es bastante alto. Por lo tanto, cuando surgió la necesidad de un dispositivo de este tipo, se construyó con un miliamperímetro de cuadrante como indicador que, a diferencia de uno digital, le permite evaluar fácil y claramente los cambios en las lecturas de manera cuantitativa, y no comparando resultados. Esto es especialmente importante cuando se configuran dispositivos donde la amplitud de la señal medida cambia constantemente. Al mismo tiempo, la precisión de la medición del dispositivo cuando se utiliza un determinado circuito es bastante aceptable.

Hay un error tipográfico en el diagrama de la revista: R9 debería tener una resistencia de 4,7 MOhm

Los voltímetros de RF se pueden dividir en tres grupos. Los primeros están construidos sobre la base de un amplificador de banda ancha con la inclusión de un diodo rectificador en el circuito de retroalimentación negativa. El amplificador asegura el funcionamiento del elemento rectificador en la sección lineal de la característica corriente-voltaje. En los dispositivos del segundo grupo utilizan. detector más simple con un amplificador CC de alta impedancia (UCA). La escala de dicho voltímetro de alta frecuencia no es lineal en los límites de medición inferiores, lo que requiere el uso de tablas de calibración especiales o una calibración individual del dispositivo. Un intento de linealizar la escala hasta cierto punto y bajar el umbral de sensibilidad pasando una pequeña corriente a través del diodo no resuelve el problema. Antes de que comience la sección lineal de la característica corriente-voltaje, estos voltímetros son, de hecho, indicadores. Sin embargo, estos dispositivos, tanto en forma de estructuras completas como de accesorios para multímetros digitales, son muy populares, como lo demuestran numerosas publicaciones en revistas e Internet.
El tercer grupo de dispositivos utiliza la linealización de escala cuando se incluye un elemento linealizador en el circuito OS de la UPT para proporcionar el cambio necesario en la ganancia dependiendo de la amplitud de la señal de entrada. Estas soluciones se utilizan a menudo en componentes de equipos profesionales, por ejemplo, en amplificadores de instrumentación de alta linealidad de banda ancha con AGC o componentes AGC de generadores de RF de banda ancha. Es sobre este principio que se construye el dispositivo descrito, cuyo circuito, con cambios menores, se toma prestado.
A pesar de su aparente sencillez, el voltímetro HF tiene muy buenos parámetros y, por supuesto, una escala lineal, lo que elimina los problemas de calibración.
El rango de voltaje medido es de 10 mV a 20 V. La banda de frecuencia de operación es de 100 Hz...75 MHz. La resistencia de entrada es de al menos 1 MOhm con una capacitancia de entrada de no más de varios picofaradios, que está determinada por el diseño del cabezal del detector. El error de medición no es peor que el 5%.
La unidad de linealización está fabricada en el chip DA1. El diodo VD2 en el circuito de retroalimentación negativa ayuda a aumentar la ganancia de esta etapa del amplificador a voltajes de entrada bajos. La disminución en el voltaje de salida del detector se compensa y, como resultado, las lecturas del dispositivo adquieren una dependencia lineal. Los condensadores C4, C5 evitan la autoexcitación del UPT y reducen posibles interferencias. La resistencia variable R10 se utiliza para configurar la flecha. instrumento de medición PA1 a la marca cero de la báscula antes de tomar medidas. En este caso, la entrada del cabezal detector debe estar cerrada. La fuente de alimentación del dispositivo no tiene características especiales. Está fabricado sobre dos estabilizadores y proporciona una tensión bipolar de 2x12 V para alimentar amplificadores operacionales (el transformador de red no se muestra en el diagrama, pero está incluido en el kit de montaje).

Todas las partes del dispositivo, a excepción de las partes de la sonda de medición, están montadas en dos placas de circuito impreso Ah, de lámina de fibra de vidrio de un solo lado. A continuación se muestra una fotografía de la placa UPT, la placa de alimentación y la sonda de prueba.

Miliamperímetro RA1 - M42100, con una corriente de desviación total de la aguja de 1 mA. Interruptor SA1 - PGZ-8PZN. La resistencia variable R10 es SP2-2, todas las resistencias de recorte son importadas de varias vueltas, por ejemplo 3296W. Las resistencias de valores no estándar R2, R5 y R11 pueden estar formadas por dos conectadas en serie. Los amplificadores operacionales se pueden sustituir por otros, de alta impedancia de entrada y preferiblemente con corrección interna (para no complicar el circuito). Todos los condensadores permanentes son cerámicos. El condensador SZ se monta directamente en el conector de entrada XW1.
El diodo D311A en el rectificador de RF se seleccionó en función de la optimización del voltaje de RF máximo permitido y la eficiencia de rectificación en el límite superior de frecuencia medida.
Algunas palabras sobre el diseño de la sonda de medición del dispositivo. El cuerpo de la sonda está hecho de fibra de vidrio en forma de tubo, encima del cual se coloca una pantalla de lámina de cobre.

Dentro de la carcasa hay una placa hecha de lámina de fibra de vidrio sobre la que se montan las piezas de la sonda. Un anillo hecho de una tira de lámina estañada aproximadamente en el centro del cuerpo está destinado a proporcionar contacto con el cable común de un divisor extraíble, que se puede atornillar en lugar de la punta de la sonda.
La configuración del dispositivo comienza con el equilibrio del amplificador operacional DA2. Para hacer esto, el interruptor SA1 se coloca en la posición "5 V", se cierra la entrada de la sonda de medición y la flecha del dispositivo PA1 se coloca en la marca de escala cero usando la resistencia de recorte R13. Luego, el dispositivo se cambia a la posición "10 mV", se aplica el mismo voltaje a su entrada y se usa la resistencia R16 para configurar la flecha del dispositivo PA1 en la última división de escala. A continuación, se aplica un voltaje de 5 mV a la entrada del voltímetro, la flecha del dispositivo debe estar aproximadamente en el centro de la escala. La linealidad de las lecturas se logra seleccionando la resistencia R3. Se puede lograr una linealidad aún mejor seleccionando la resistencia R12, pero tenga en cuenta que esto afectará la ganancia del UPT. A continuación, el dispositivo se calibra en todos los subrangos utilizando las resistencias de ajuste adecuadas. Como voltaje de referencia al calibrar el voltímetro, el autor utilizó un generador Agilent 8648A (con una carga equivalente a 50 ohmios conectado a su salida), que tiene un medidor de nivel de señal de salida digital.
El artículo completo de la revista Radio N°2, 2011 se puede descargar desde aquí
LITERATURA:
1. Prokofiev I., Milivoltímetro-Q-metro. - Radio, 1982, núm. 7, p. 31.
2. Stepanov B., cabezal HF para multímetro digital. - Radio, 2006, núm. 8, p. 58, 59.
3. Stepanov B., voltímetro de RF en un diodo Schottky. - Radio, 2008, n° 1, pág. 61, 62.
4. Pugach A., Milivoltímetro de alta frecuencia con escala lineal. - Radio, 1992, núm. 7, pág. 39.

Costo de las placas de circuito impreso (sonda, placa principal y placa de alimentación) con máscara y marcado: 80 grivnas