Voedingen voor auto's en laboratoria kunnen stromen hebben die oplopen tot 20 ampère of meer. Het is duidelijk dat een paar ampère prima te meten is met een gewone goedkope multimeter, maar hoe zit het met 10, 15, 20 of meer ampère? Zelfs bij niet erg zware belastingen kunnen de in ampèremeters ingebouwde shuntweerstanden immers gedurende een lange meettijd, soms zelfs uren, oververhit raken en in het ergste geval smelten.

Professionele instrumenten voor het meten van grote stromen zijn vrij duur, dus het is zinvol om het ampèremetercircuit zelf in elkaar te zetten, vooral omdat er niets ingewikkelds aan is.

Elektrisch circuit van een krachtige ampèremeter

Het circuit is, zoals u kunt zien, heel eenvoudig. De werking ervan is al door veel fabrikanten getest en de meeste industriële ampèremeters werken op dezelfde manier. Deze regeling maakt bijvoorbeeld ook gebruik van dit principe.

Tekening van een stroomampèremeterbord

Het bijzondere is dat in dit geval een shunt (R1) met een weerstand van een zeer lage waarde wordt gebruikt - 0,01 Ohm 1% 20W - waardoor er zeer weinig warmte kan worden afgevoerd.

Werking van het ampèremetercircuit

De werking van de schakeling is vrij eenvoudig, als er een bepaalde stroom door R1 gaat ontstaat er een spanningsval over, deze is te meten, hiervoor wordt de spanning versterkt door de operationele versterker OP1 en gaat dan via pin 6 naar de uitgang naar een externe voltmeter die is ingeschakeld op de 2V-limiet.

De aanpassingen zullen bestaan ​​uit het op nul zetten van de uitgang van de ampèremeter wanneer er geen stroom is, en het kalibreren ervan door hem te vergelijken met een ander, voorbeeldig stroommeetinstrument. De ampèremeter wordt gevoed door een stabiele symmetrische spanning. Bijvoorbeeld uit 2 9 volt batterijen. Om de stroom te meten, sluit u de sensor aan op de lijn en een multimeter in het 2V-bereik - zie de meetwaarden. 2 volt komt overeen met een stroomsterkte van 20 ampère.

Met behulp van een multimeter en een belasting, zoals een klein lampje of een weerstand, meten we de belastingsstroom. Laten we de ampèremeter aansluiten en de huidige meetwaarden verkrijgen met behulp van een multimeter. We raden aan een paar tests uit te voeren met verschillende belastingen om de meetwaarden te vergelijken met een referentieampèremeter en ervoor te zorgen dat alles correct werkt. U kunt het afgedrukte pantserbestand downloaden.

Dit ontwerp beschrijft een eenvoudige voltmeter met een indicator op twaalf LED's. Met dit meetapparaat kunt u de gemeten spanning weergeven in een waardenbereik van 0 tot 12 volt in stappen van 1 volt, en de meetfout is zeer laag.

Spanningsvergelijkers zijn gemonteerd op drie LM324 operationele versterkers. Hun inverse ingangen zijn verbonden met een weerstandsspanningsdeler, samengesteld over de weerstanden R1 en R2, waardoor een gecontroleerde spanning aan het circuit wordt geleverd.

De niet-inverterende ingangen van de operationele versterkers ontvangen een referentiespanning van een deler over de weerstanden R3 - R15. Staat er geen spanning op de ingang van de voltmeter, dan hebben de uitgangen van de op-amp een hoog signaalniveau en hebben de uitgangen van de logische elementen een logische nul, waardoor de LED's niet oplichten.

Wanneer de gemeten spanning wordt ontvangen aan de ingang van de LED-indicator, zal bij bepaalde uitgangen van de op-amp-comparatoren een laag logisch niveau worden vastgesteld, en dienovereenkomstig zullen de LED's een hoog logisch niveau ontvangen, waardoor de overeenkomstige LED zal oplichten. Om het leveren van spanningsniveau aan de ingang van het apparaat te voorkomen, is er een beschermende zenerdiode van 12 volt.

Deze versie van het hierboven besproken schema is perfect voor elke autobezitter en geeft hem visuele informatie over de laadstatus van de batterij. In dit geval worden vier ingebouwde comparatoren van de LM324-microassemblage gebruikt. De inverterende ingangen genereren referentiespanningen van respectievelijk 5,6V, 5,2V, 4,8V, 4,4V. De accuspanning wordt rechtstreeks aan de inverterende ingang geleverd via een deler over de weerstanden R1 en R7.

LED's fungeren als knipperende indicatoren. Om te configureren wordt een voltmeter op de batterij aangesloten en vervolgens wordt de variabele weerstand R6 zo aangepast dat de vereiste spanningen aanwezig zijn op de inverterende klemmen. Bevestig de indicatie-LED's op het voorpaneel van de auto en teken ernaast de accuspanning waarbij een of andere indicator oplicht.

Vandaag wil ik dus naar een ander project kijken waarbij gebruik wordt gemaakt van microcontrollers, maar ook erg nuttig in het dagelijkse werk van een radioamateur. Dit is een digitaal apparaat gebaseerd op een moderne microcontroller. Het ontwerp is overgenomen uit een radiomagazine uit 2010 en kan indien nodig eenvoudig worden omgebouwd tot een ampèremeter.

Dit eenvoudige ontwerp van een autovoltmeter wordt gebruikt om de spanning van het boordnetwerk van een auto te controleren en is ontworpen voor een bereik van 10,5 V tot 15 volt. Tien LED's worden gebruikt als indicator.

Het hart van de schakeling is het LM3914 IC. Het is in staat het ingangsspanningsniveau te schatten en het geschatte resultaat weer te geven op LED's in punt- of staafmodus.

De LED's geven de huidige waarde van de accu- of boordnetwerkspanning weer in de puntmodus (pin 9 is niet aangesloten of op de min aangesloten) of kolommodus (pin 9 op de pluspool).

Weerstand R4 regelt de helderheid van de LED's. Weerstanden R2 en variabele R1 vormen een spanningsdeler. Met behulp van R1 wordt de bovenste spanningsdrempel aangepast, en met behulp van weerstand R3 de onderste.

Kalibratie van het circuit gebeurt volgens het volgende principe. We passen 15 volt toe op de ingang van de voltmeter. Door vervolgens de weerstand R1 te veranderen, bereiken we de ontsteking van de VD10 LED (in puntmodus) of alle LED's (in kolommodus).

Vervolgens passen we 10,5 volt toe op de ingang en R3 bereikt de gloed van VD1. En dan verhogen we het spanningsniveau in stappen van een halve volt. Tuimelschakelaar SA1 wordt gebruikt om te schakelen tussen punt-/kolomweergavemodi. Wanneer SA1 gesloten is - een kolom, wanneer open - een punt.

Als de spanning op de accu lager is dan 11 volt, laten de zenerdiodes VD1 en VD2 geen stroom door. Daarom gaat alleen HL1 branden, wat wijst op een laag spanningsniveau op het boordnetwerk van het voertuig.

Als de spanning in het bereik van 12 tot 14 volt ligt, ontgrendelt de zenerdiode VD1 VT1. HL2 licht op, wat het normale batterijniveau aangeeft. Als de accuspanning hoger is dan 15 volt, ontgrendelt de zenerdiode VD2 VT2 en gaat de HL3-LED branden, wat wijst op een aanzienlijke overspanning in het voertuignetwerk.

Er worden drie LED's gebruikt als indicator, net als in het vorige ontwerp.

Wanneer het spanningsniveau laag is, licht HL1 op. Als de norm HL2 is. En boven de 14 volt knippert de derde LED. Zenerdiode VD1 vormt de referentiespanning voor de werking van de op-amp.

We beschouwen eenvoudige circuits van een digitale voltmeter en ampèremeter, gebouwd zonder het gebruik van microcontrollers op de CA3162, KR514ID2-microcircuits. Meestal heeft een goede laboratoriumvoeding ingebouwde instrumenten: een voltmeter en een ampèremeter. Met een voltmeter kunt u de uitgangsspanning nauwkeurig instellen, terwijl een ampèremeter de stroom door de belasting weergeeft.

Oude laboratoriumvoedingen hadden meetklokken, maar nu zouden ze digitaal moeten zijn. Tegenwoordig maken radioamateurs dergelijke apparaten meestal op basis van een microcontroller of ADC-chips zoals KR572PV2, KR572PV5.

Chip CA3162E

Maar er zijn andere microcircuits met vergelijkbare actie. Er is bijvoorbeeld een CA3162E-microschakeling, die is ontworpen om een ​​analoge waardemeter te creëren waarvan het resultaat wordt weergegeven op een driecijferige digitale indicator.

De CA3162E-microschakeling is een ADC met een maximale ingangsspanning van 999 mV (met aflezing “999”) en een logisch circuit dat informatie geeft over het meetresultaat in de vorm van drie afwisselend veranderende binair-decimale vier-bits codes op een parallelle uitgang en drie uitgangen voor het opvragen van de bits van de dynamische circuitindicatie.

Om een ​​compleet apparaat te krijgen, moet je een decoder toevoegen die werkt aan een indicator met zeven segmenten en een geheel van drie indicatoren met zeven segmenten in de matrix voor dynamische weergave, evenals drie bedieningstoetsen.

Het type indicatoren kan elk zijn: LED, fluorescerend, gasontlading, vloeibaar kristal, het hangt allemaal af van het circuit van het uitgangsknooppunt op de decoder en de toetsen. Het maakt gebruik van LED-indicatie op een display dat bestaat uit drie zevensegmentindicatoren met gemeenschappelijke anodes.

De indicatoren zijn verbonden volgens een dynamisch matrixcircuit, dat wil zeggen dat al hun segment- (kathode) pinnen parallel zijn verbonden. En voor ondervraging, dat wil zeggen sequentieel schakelen, worden gemeenschappelijke anode-terminals gebruikt.

Schematisch diagram van een voltmeter

Nu dichter bij het diagram. Figuur 1 toont een circuit van een voltmeter die de spanning meet van 0 tot 100 V (0...99,9 V). De gemeten spanning wordt via een verdeler op de weerstanden R1-R3 aan de pinnen 11-10 (ingang) van microschakeling D1 geleverd.

De SZ-condensator elimineert de invloed van interferentie op het meetresultaat. Weerstand R4 stelt de meetwaarden van het instrument in op nul; bij afwezigheid van ingangsspanning, en weerstand R5 stelt de meetlimiet zo in dat het meetresultaat overeenkomt met het echte resultaat, dat wil zeggen dat we kunnen zeggen dat ze het apparaat kalibreren.

Rijst. 1. Schematisch diagram van een digitale voltmeter tot 100 V op SA3162, KR514ID2-microschakelingen.

Nu over de uitgangen van de microschakeling. Het logische deel van de CA3162E is gebouwd volgens TTL-logica en ook de uitgangen zijn voorzien van open collectors. Aan de uitgangen "1-2-4-8" wordt een binaire decimale code gegenereerd, die periodiek verandert, waardoor een opeenvolgende overdracht van gegevens over drie cijfers van het meetresultaat mogelijk is.

Als er een TTL-decoder wordt gebruikt, zoals KR514ID2, dan zijn de ingangen ervan rechtstreeks verbonden met deze ingangen van D1. Als een CMOS- of MOS-logica-decoder wordt gebruikt, moeten de ingangen ervan met behulp van weerstanden naar positief worden getrokken. Dit is bijvoorbeeld nodig als in plaats van de KR514ID2 de decoder K176ID2 of CD4056 wordt gebruikt.

De uitgangen van de decoder D2 zijn via stroombegrenzende weerstanden R7-R13 verbonden met de segmentklemmen van de LED-indicatoren H1-NC. Dezelfde segmentpinnen van alle drie de indicatoren zijn met elkaar verbonden. Om de indicatoren te ondervragen, worden transistorschakelaars VT1-VT3 gebruikt, naar de basis waarvan commando's worden verzonden vanaf de uitgangen H1-NC van de D1-chip.

Deze conclusies worden ook getrokken volgens een open collectorcircuit. Actieve nul, dus er worden transistoren van de pnp-structuur gebruikt.

Schematisch diagram van een ampèremeter

Het ampèremetercircuit wordt getoond in figuur 2. Het circuit is vrijwel hetzelfde, behalve de ingang. Hier is er in plaats van een verdeler een shunt op een weerstand van vijf watt R2 met een weerstand van 0,1 Ot. Met zo'n shunt meet het apparaat stroom tot 10A (0...9,99A). Nulstelling en kalibratie, zoals in het eerste circuit, worden uitgevoerd door weerstanden R4 en R5.

Rijst. 2. Schematisch diagram van een digitale ampèremeter tot 10 A of meer, gebaseerd op CA3162, KR514ID2-microschakelingen.

Door andere verdelers en shunts te selecteren, kunt u andere meetlimieten instellen, bijvoorbeeld 0...9,99V, 0...999mA, 0...999V, 0...99,9A, dit is afhankelijk van de uitgangsparameters van de laboratoriumvoeding waarin deze indicatoren worden geïnstalleerd. Ook kunt u op basis van deze circuits een onafhankelijk meetapparaat maken voor het meten van spanning en stroom (desktopmultimeter).

Houd er rekening mee dat zelfs bij gebruik van liquid crystal indicatoren het apparaat aanzienlijke stroom zal verbruiken, aangezien het logische deel van de CA3162E is gebouwd met behulp van TTL-logica. Daarom is het onwaarschijnlijk dat u een goed, zelfaangedreven apparaat krijgt. Maar een autovoltmeter (Fig. 4) zal behoorlijk goed blijken te zijn.

De apparaten worden gevoed door een constante gestabiliseerde spanning van 5V. De stroombron waarin ze zullen worden geïnstalleerd, moet zorgen voor de aanwezigheid van een dergelijke spanning bij een stroomsterkte van minimaal 150 mA.

Het apparaat aansluiten

Figuur 3 toont een schema van het aansluiten van meters in een laboratoriumbron.

Rijst. 3. Aansluitschema van meters in een laboratoriumbron.

Afb.4. Zelfgemaakte auto-voltmeter op microschakelingen.

Details

Misschien wel het moeilijkst te verkrijgen zijn de CA3162E-microschakelingen. Van de analogen ken ik alleen NTE2054. Er kunnen andere analogen zijn waarvan ik me niet bewust ben.

De rest is veel gemakkelijker. Zoals reeds gezegd, kan het uitgangscircuit worden gemaakt met behulp van elke decoder en bijbehorende indicatoren. Als de indicatoren bijvoorbeeld een gemeenschappelijke kathode hebben, moet je KR514ID2 vervangen door KR514ID1 (de pinout is hetzelfde) en de transistoren VT1-VTZ naar beneden slepen, waarbij ze hun collectoren verbinden met de negatieve voeding en de emitters met de gemeenschappelijke kathodes van de indicatoren. U kunt CMOS-logische decoders gebruiken door hun ingangen met behulp van weerstanden op de positieve voeding aan te sluiten.

Opzetten

Over het algemeen is het vrij eenvoudig. Laten we beginnen met een voltmeter. Eerst verbinden we pin 10 en 11 van D1 met elkaar en passen we R4 aan om de meetwaarden op nul te zetten. Verwijder vervolgens de jumper die de klemmen 11-10 sluit en sluit een standaardapparaat, bijvoorbeeld een multimeter, aan op de “load”-klemmen.

Door de spanning aan de bronuitgang aan te passen, past weerstand R5 de kalibratie van het apparaat aan, zodat de meetwaarden samenvallen met de meetwaarden van de multimeter. Vervolgens stellen we de ampèremeter in. Ten eerste, zonder de belasting aan te sluiten, stellen we door weerstand R5 aan te passen de meetwaarden op nul. Nu heb je een constante weerstand nodig met een weerstand van 20 O en een vermogen van minimaal 5W.

We stellen de spanning op de voeding in op 10V en sluiten deze weerstand aan als belasting. We passen R5 zo aan dat de ampèremeter 0,50 A aangeeft.

Je kunt de kalibratie ook uitvoeren met een standaard ampèremeter, maar ik vond het handiger om een ​​weerstand te gebruiken, hoewel de kwaliteit van de kalibratie uiteraard sterk wordt beïnvloed door de fout in de weerstand van de weerstand.

Met hetzelfde schema kunt u een autovoltmeter maken. Het circuit van een dergelijk apparaat wordt getoond in figuur 4. Het circuit verschilt alleen van dat in figuur 1 in het ingangs- en voedingscircuit. Dit apparaat wordt nu gevoed door de gemeten spanning, dat wil zeggen dat het de spanning meet die eraan wordt geleverd als voeding.

De spanning van het boordnetwerk van het voertuig wordt via de verdeler R1-R2-R3 geleverd aan de ingang van de D1-microschakeling. De parameters van deze verdeler zijn dezelfde als in de schakeling in figuur 1, dat wil zeggen voor metingen binnen het bereik van 0...99,9V.

Maar in een auto is de spanning zelden hoger dan 18V (meer dan 14,5V is al een storing). En het zakt zelden onder de 6V, tenzij het naar nul zakt als het volledig is uitgeschakeld. Daarom werkt het apparaat feitelijk in het bereik 7...16V. De 5V-voeding wordt gegenereerd vanuit dezelfde bron, met behulp van stabilisator A1.

De miniatuur grafische ampèremeter geeft een staafdisplay weer met een stroombereik van 0 tot 1A met behulp van vlakke rode SMD-leds. Dit histogram heeft 20 segmenten van dezelfde kleur, waarbij elke stap ongeveer 0,05 ampère stroom bedraagt. De schakelbesturing wordt uitgevoerd door een PIC16F686-microcontroller met een 10-bit ADC. Dit meetapparaat (als losse module) kan in diverse schakelingen en apparaten worden toegepast. Elke LED-uitgang is voorzien van een jumper om de uitgangstrigger in te stellen, die kan worden geconfigureerd voor besturing, alarm, startrelais en DC-motorbeveiliging.

Schematisch diagram van een digitale ampèremeter met LED's

Kenmerken van het digitale ampèremetercircuit

• Voeding van 7,5 tot 18 VDC (stabiele 5V is ook mogelijk)
• 0 tot 1 A ingang via ingebouwde shuntweerstand (maximale spanningsbelasting 50 V)
• Indicatie-uitgangen - 20 rode SMD-LED's
• Compact bord met SMD-componenten
• Jumper naar de uitgang van elke LED om actuatoren te besturen

Wanneer u deze module in apparaten installeert, kan de LED-zuil horizontaal of verticaal worden geplaatst en moet u het raam afdekken met donkerrood glas. Zonder gebruik te maken van een indicatie werkt dit circuit perfect als stroomrelais, want door een weerstand R6 van 0,1 Ohm te selecteren, kun je de ampèremeter op vrijwel elke stroom instellen - tot 100 ampère. Download firmware en printplaten

Een bouwpakket helpt u bij het samenstellen; een link ernaar staat aan het einde van het artikel. Deze ampèremeter is handig voor diverse zelfgemaakte producten waarbij je de stroomsterkte moet controleren. De behuizing van de radio-ontwerper is speciaal gemaakt met grendels voor installatie op een schild of paneel, wat een duidelijk voordeel is.

Voordat ik het artikel lees, raad ik aan een video te bekijken met een gedetailleerd montageproces en het controleren van de werking van de kit.

Om met uw eigen handen een ampèremeter te maken, heeft u het volgende nodig:
* Kitkit
* Soldeerbout, vloeimiddel, soldeer
* Multimeter
* Derde hands soldeerapparaat
* Kruiskopschroevendraaier
* Zijsnijders

Stap één.
De gehele installatie zal worden uitgevoerd op een printplaat, waarop alle componenten zijn gemarkeerd, dus in dit geval zijn er geen instructies nodig, de productiekwaliteit van de plaat zelf is op een hoog niveau en deze heeft ook gemetalliseerde gaten.

Naast het bord zelf zijn er niet veel radiocomponenten, zoals condensatoren, een microschakeling en een stopcontact ervoor, een behuizing met een roodlichtfilter en andere componenten.

Nadat we de kit hebben behandeld, gaan we direct verder met de montage.

Stap twee.
Allereerst installeren we weerstanden op het bord. Om weerstanden te installeren, moet u hun waarden meten. Dit kunt u doen met behulp van een multimeter, een kleurgecodeerde referentiekaart of een online rekenmachine. Nadat we de weerstand van elke weerstand hebben bepaald, installeren we ze op hun plaats, volgens de markeringen op het bord, en buigen we de draden aan de achterkant zodat de onderdelen er tijdens het solderen niet uit vallen.

Na het installeren van de weerstanden gaan we verder met de condensatoren, installeren polaire en niet-polaire condensatoren, installeren polaire condensatoren in overeenstemming met de polariteit, plus is een lange poot, min is kort en de min op het bord wordt aangegeven door een gearceerde halve cirkel .

We plaatsen keramische niet-polaire condensatoren volgens de digitale markeringen op hun behuizing en op het bord zelf. Vervolgens plaatsen we de diodes, een ervan is op het bord gemarkeerd met een dikke streep, die ook in zwart op het diodelichaam is gedrukt, de andere drie zijn allemaal hetzelfde en je kunt ze niet verwarren, en dan stellen we in de inductie.

Stap drie.
Nu bevestigen we het bord in een "derdehands" soldeerapparaat en brengen we vloeimiddel aan op de contacten, en solderen ze vervolgens met een soldeerbout, waarbij we indien nodig soldeer toevoegen.

Vervolgens bijten we met behulp van zijsnijders het overtollige deel van de draden af, zodat ze in de toekomst niet interfereren. Wees voorzichtig bij het verwijderen van pinnen met een zijsnijder, aangezien de sporen op het bord niet erg stevig worden vastgehouden en het risico bestaat dat ze per ongeluk worden afgescheurd.

Hierna installeren we de overige elementen. We plaatsen de socket op het bord voor het installeren van de microschakeling, geleid door de sleutel, waarna twee transistors op het bord markeringen vertonen in de vorm van hun behuizingen. Om het apparaat te kalibreren, installeren we een trimweerstand en plaatsen we connectoren voor de in- en uitgangsverbindingen.

We solderen de geïnstalleerde radiocomponenten aan de achterkant van het bord met een soldeerbout, vergelijkbaar met de vorige stap.
Stap vier.

Na het solderen plaatsen we indicatoren met zeven segmenten op het bord, waarbij we ons concentreren op het punt op hun lichaam en op de markeringen op het bord, maar daarvoor reinigen we het bord van vloeimiddelresten of galosh-benzine is hier perfect voor;

We repareren het bord in een "derde hand", brengen flux aan en solderen de indicatorkabels, terwijl we proberen ze niet oververhit te laten raken.

Het is in dit stadium niet nodig om de pinnen te verwijderen, omdat ze niet interfereren.

We plaatsen de microschakeling, geleid door de sleutel in de vorm van een halfronde uitsparing op zijn lichaam, evenals op het bord zelf.

Vervolgens installeren we het geassembleerde bord in een behuizing met een roodlichtfilter, dat dient als anti-verblinding.

We bevestigen het bord in de behuizing met vier schroeven uit de set en schroeven ze vast met een kruiskopschroevendraaier.

De kit is klaar, nu kun je hem in actie testen.

Stap vijf.
Om deze radiobouwer te testen, moet je de draden op de voeding aansluiten; hiervoor is een 18650-batterij voldoende en sluit je het te testen apparaat aan op de ingang van het apparaat.