Las situaciones en las que se debe tener a mano un voltímetro son bastante comunes. Para ello, no es necesario utilizar un complejo dispositivo de fábrica. Hacer un voltímetro simple con sus propias manos no es un problema, ya que consta de dos elementos: una unidad de medición de puntero y una resistencia. Es cierto que debe tenerse en cuenta que la idoneidad de un voltímetro está determinada por su resistencia de entrada, que consiste en las resistencias de sus elementos.
Pero es necesario tener en cuenta el hecho de que existen diferentes resistencias con diferentes clasificaciones, y esto sugiere que la resistencia de entrada dependerá de la resistencia instalada. Es decir, al elegir la resistencia correcta, puede hacer un voltímetro para medir ciertos niveles de voltaje de la red. El dispositivo de medición en sí mismo a menudo es evaluado por el indicador: la resistencia de entrada relativa por un voltio de voltaje, su unidad de medida es kOhm / V.
Es decir, resulta que la resistencia de entrada en diferentes secciones medidas es diferente y el valor relativo es un indicador constante. Además, cuanto menos se desvíe la flecha de la unidad de medida, mayor será el valor relativo y, por tanto, las medidas serán más precisas.
Instrumento para medir límites múltiples
Cualquiera que se haya topado con diseños y circuitos de transistores más de una vez sabe que muy a menudo un voltímetro tiene que medir circuitos con voltajes desde decenas de fracciones de un voltio hasta cientos de voltios. Un dispositivo simple de bricolaje con una resistencia no podrá hacer esto, por lo que deberá conectar varios elementos con diferentes resistencias al circuito. Para que entiendas de lo que estamos hablando, te sugerimos que te familiarices con el siguiente diagrama:
Muestra que hay cuatro resistencias instaladas en el circuito, cada una de las cuales es responsable de su propio rango de medición:
- De 0 voltios a uno.
- De 0 voltios a 10V.
- 0 V a 100 voltios.
- 0 a 1000 V.
Se puede calcular el valor de cada resistencia, que se basa en la ley de Ohm. Aquí se utiliza la siguiente fórmula:
R \u003d (Arriba / Ii) - Rp, donde
- Rp es la resistencia de la unidad de medida, tomemos, por ejemplo. 500 ohmios;
- Up es el voltaje máximo del límite medido;
- Ii es la intensidad actual a la que la flecha se desvía hacia el final de la escala, en nuestro caso, 0,0005 amperios.
Para un voltímetro simple de un amperímetro chino, puede elegir las siguientes resistencias:
- para el primer límite - 1,5 kOhm;
- para el segundo - 19,5 kOhm;
- para el tercero - 199.5;
- para el cuarto - 1999.5.
Pero el valor relativo de la resistencia de este dispositivo será igual a 2 kOhm / V. Por supuesto, los valores calculados no coinciden con los estándar, por lo que las resistencias deberán seleccionarse con un valor cercano. A continuación, se lleva a cabo un ajuste final, durante el cual se realiza la calibración del propio dispositivo.
Cómo convertir un voltímetro de CC a CA
El circuito que se muestra en la Figura 1 es un voltímetro de CC. Para hacerlo variable o, como dicen los expertos, pulsante, es necesario instalar un rectificador en el diseño, con la ayuda del cual el voltaje continuo se convierte en voltaje alterno. En la Figura 2, se muestra esquemáticamente un voltímetro de CA.
Este esquema funciona así:
- cuando hay una media onda positiva en el terminal izquierdo, entonces el diodo D1 se abre, D2 en este caso está cerrado;
- el voltaje pasa a través del amperímetro al terminal derecho;
- cuando la media onda positiva está en el extremo derecho, entonces D1 se cierra y no pasa voltaje a través del amperímetro.
Se agrega necesariamente al circuito una resistencia Rd, cuya resistencia se calcula exactamente de la misma manera que el resto de los elementos. Es cierto que su valor calculado se divide por un factor igual a 2.5-3. Este es el caso si se instala un rectificador de media onda en el voltímetro. Si se utiliza un rectificador de onda completa, el valor de la resistencia se divide por un factor: 1,25-1,5. Por cierto, el esquema de este último se muestra en la Figura 3.
Cómo conectar un voltímetro correctamente
Cualquiera que no sepa, pero quiera verificar el voltaje en alguna sección de la red eléctrica, debe hacerse la pregunta: ¿cómo conectar un voltímetro? En realidad, esta es una pregunta seria, cuya respuesta radica en un requisito simple: la conexión de un voltímetro debe realizarse solo en paralelo con la carga. Si se realiza una conexión en serie, el dispositivo en sí simplemente fallará y es posible que se sorprenda.
El caso es que con tal conexión, la intensidad de la corriente que actúa sobre el propio dispositivo de medición disminuye. Con esta resistencia no cambia, es decir, sigue siendo grande. Por cierto, nunca confundas un voltímetro con un amperímetro. Este último se conecta al circuito en serie para reducir al mínimo la resistencia.
Y la última pregunta del tema es cómo usar un voltímetro hecho por usted mismo. Entonces, en su dispositivo hay dos sondas. Uno está conectado al circuito cero, el segundo a la fase. También puede verificar el voltaje a través del enchufe, habiendo determinado previamente qué enchufe está alimentado por cero y qué fase. O conecte el dispositivo en paralelo al área medida. La flecha del bloque de medición mostrará el valor del voltaje en la red. Así utilizan este aparato de medición casero.
Hola querido lector. A veces se hace necesario tener un pequeño y sencillo voltímetro “a mano”. Hacer un voltímetro de este tipo con sus propias manos no es difícil.
La idoneidad de un voltímetro para medir voltajes en ciertos circuitos se juzga por su resistencia de entrada, que es la suma de la resistencia del marco del dispositivo indicador y la resistencia de la resistencia adicional. Dado que las resistencias adicionales tienen diferentes clasificaciones en diferentes límites, la resistencia de entrada del dispositivo será diferente. Más a menudo, un voltímetro se evalúa por su resistencia de entrada relativa, que caracteriza la relación entre la resistencia de entrada del dispositivo y 1 V del voltaje medido, por ejemplo, 5 kOhm / V. Esto es más conveniente: la resistencia de entrada del voltímetro es diferente en diferentes límites de medición y la resistencia de entrada relativa es constante. Cuanto menor sea la corriente de desviación total de la flecha del dispositivo de medición Ii utilizado en el voltímetro, mayor será su resistencia de entrada relativa, más precisas serán sus mediciones. En los diseños de transistores, es necesario medir el voltaje desde fracciones de un voltio hasta varias decenas de voltios, y aún más en los diseños de lámparas. Por lo tanto, un voltímetro de límite único es inconveniente. Por ejemplo, incluso los voltajes de 1-5V no se pueden medir con precisión con un voltímetro con una escala de 100V, ya que la desviación de la flecha apenas se notará. Por lo tanto, necesitamos un voltímetro que tenga al menos tres o cuatro límites de medición. En la Fig. 1 se muestra un diagrama de dicho voltímetro de CC. La presencia de cuatro resistencias adicionales R1, R2, R3 y R4 indica que el voltímetro tiene cuatro límites de medición. En este caso, el primer límite es 0-1V, el segundo es 0-10V, el tercero es 0-100V y el cuarto es 0-1000V.
La resistencia de las resistencias adicionales se puede calcular mediante la siguiente fórmula de la ley de Ohm: Rd \u003d Up / Ii - Rp, aquí Up es el voltaje más alto de un límite de medición dado, Ii es la corriente de desviación total de la aguja del cabezal de medición, y Rp es la resistencia del marco del cabezal de medición. Entonces, por ejemplo, para un dispositivo para una corriente Ii \u003d 500 μA (0.0005A) y un marco con una resistencia de 500 ohmios, la resistencia de la resistencia adicional R1, para un límite de 0-1V, debe ser de 1.5 kOhm, para un límite de 0-10V - 19,5 kOhm, para un límite de 0 -100V - 199,5 kOhm, para el límite de 0-1000 - 1999,5 kOhm. La resistencia de entrada relativa de dicho voltímetro será de 2 kOhm / V. Por lo general, las resistencias adicionales con clasificaciones cercanas a las calculadas se montan en un voltímetro. Finalmente, el “ajuste” de sus resistencias se realiza al calibrar el voltímetro conectándoles otras resistencias en paralelo o en serie.
Si el voltímetro de CC se complementa con un rectificador que convierte el voltaje de CA en CC (o más bien, pulsante), obtenemos un voltímetro de CA. Un posible circuito de dicho dispositivo con un rectificador de media onda se muestra en la Fig. 2. El dispositivo funciona de la siguiente manera. En esos momentos cuando hay una media onda positiva de voltaje alterno en la terminal izquierda (según el circuito) del dispositivo, la corriente fluye a través del diodo D1 y luego a través del microamperímetro hacia la terminal derecha. En este momento, el diodo D2 está cerrado. Durante la semionda positiva en la abrazadera derecha, el diodo D1 se cierra y las semiondas positivas del voltaje alterno se cierran a través del diodo D2, sin pasar por el microamperímetro.
La resistencia adicional Rd se calcula de la misma manera que para voltajes constantes, pero el resultado se divide por 2,5-3 si el rectificador del dispositivo es de media onda, o por 1,25-1,5 si el rectificador del dispositivo es de onda completa - Fig. 3 . Más precisamente, la resistencia de esta resistencia se selecciona empíricamente durante la calibración de la escala del instrumento. Puede calcular Rd usando otras fórmulas. La resistencia de las resistencias adicionales de los voltímetros del sistema rectificador, realizado de acuerdo con el circuito de la Fig. 2, se calcula mediante la fórmula:
Rd \u003d 0.45 * Arriba / Ii - (Rp + rd);
Para el circuito de la Fig. 3, la fórmula se ve así:
Rd \u003d 0.9 * Arriba / Ii - (Rp + 2º); donde rd es la resistencia directa del diodo.
Las lecturas de los instrumentos del sistema rectificador son proporcionales al valor rectificado promedio de los voltajes medidos. Sus escalas están calibradas en los valores rms de la tensión sinusoidal, por lo tanto, las lecturas de los dispositivos del sistema rectificador son iguales al valor rms de la tensión solo cuando se miden tensiones sinusoidales. Los diodos de germanio D9D se utilizan como diodos rectificadores. Dichos voltímetros también pueden medir voltajes de frecuencia de audio de hasta varias decenas de kilohercios. Se puede dibujar una escala para un voltímetro casero usando el programa FrontDesigner_3.0_setup.
Para el control digital de voltaje y corriente en la fuente de alimentación, no es necesario que usted mismo fabrique el ADC y el indicador. Para este propósito, un multímetro chino que vale $ 3-4 es bastante adecuado, cuyo precio es comparable al costo de fabricar su propia indicación digital.
El popular M830B fue elegido para el rediseño. A continuación, en detalle, en las imágenes, se describe la alteración del multímetro para indicar el voltaje y la corriente en su fuente de alimentación.
El punto principal de la alteración fue reducir el tamaño del tablero con el indicador, es decir. Solo tuve que cortar parte del tablero. Para la reelaboración, se compró el multímetro chino M830B más simple y económico. El circuito del multímetro M830B se puede descargar de nuestro archivo de archivos. El límite de medición de voltaje de nuestro diseño será de 200 V, y el límite de corriente será de 10 A. Para seleccionar el modo de medición "Voltaje" - "Corriente", se utiliza el interruptor S1 con dos grupos de contactos. El diagrama muestra la posición del interruptor en el modo de medición de tensión.
Primero debe desmontar el multímetro y sacar el tablero. Puede ver la vista del tablero desde el lado de los detalles en la foto.
Y aquí hay una foto del tablero desde el lado del indicador.
Nuestro diseño se colocará en dos tableros. Una placa con un indicador, otra placa con detalles de la parte de entrada del multímetro y un estabilizador adicional de 9 voltios. El diagrama de la segunda placa se muestra en la imagen. Las resistencias soldadas de la placa del multímetro se utilizan como resistencias divisoras. Su designación en el diagrama corresponde a las designaciones en la placa del multímetro M830B. El diagrama también proporciona explicaciones adicionales. Las letras en círculos corresponden a los puntos de conexión de un tablero con otro. Para alimentar la estructura, se utiliza un estabilizador de voltaje de baja potencia, que está conectado a un devanado separado del transformador.
Empecemos de verdad. Soldamos R18, R9, R6, R5. Guardamos las resistencias R6 y R5 para la parte de entrada de nuestro diseño. Cortamos el contacto superior R10 del circuito y cortamos parte de la pista (marcada con cruces en la foto). Soldadura R10. Soldar R12 y R11.
R12 y R11 están conectados en serie. Y suelde un extremo al contacto superior R10 y el otro a la pista cortada de R10. Suelde R20 y suéldelo en lugar de R9. Suelde R16 y taladre nuevos agujeros (ver foto)
Soldar R16 a una nueva ubicación.
Y aquí hay una vista de la soldadura R16 desde el costado del indicador.
Tomamos tijeras para metal y cortamos parte del tablero.
Damos la vuelta al tablero con el indicador hacia nosotros. El contacto R9 más cercano al indicador (ahora hay R20) está cortado del circuito (marcado con una cruz). Conectamos los contactos R9 más alejados del indicador (ahora hay R20) y R19 juntos (del lado del indicador), en la foto está indicado con un puente rojo. El contacto superior R10 (ahora hay R11 y R12) está conectado al contacto inferior R13, indicado por un puente rojo en la foto. Eliminar parte de las pistas marcadas con cruces. Y suelde el puente al contacto R9 más cercano al indicador (ahora hay R20), en lugar de la pista remota.
Eliminamos las pistas marcadas con una cruz y preparamos los parches de contacto para desoldar con la segunda placa, indicada por flechas en la foto.
Soldar el puente. Soldamos los cables de contacto de la segunda placa, observando la correspondencia de las letras (a-A, b-B, etc.)
¡Todos! El diseño está ensamblado, procedemos a la prueba. Conectamos a una fuente de alimentación y medimos el voltaje de la batería. ¡Obras!
En esta foto, el diseño está integrado en la fuente de alimentación, para lo cual fue creado. Cuando la carga está conectada, al presionar el botón "Voltaje-Corriente", el valor de la corriente que fluye se muestra en el indicador.
Preludio
Mientras estudiaba de alguna manera las vastas extensiones de Internet en busca de utilidad china, me encontré con un módulo de voltímetro digital:Los chinos "implementaron" estas características de rendimiento: pantalla de color rojo de 3 dígitos; Voltaje: 3,2 ~ 30 V; Temperatura de trabajo: -10~65"C. Aplicación: Prueba de voltaje.
No me encajaba del todo en la fuente de alimentación (las lecturas no son de cero, pero esto es una retribución por la potencia del circuito que se está midiendo), pero es económico.
Decidí tomarlo y arreglarlo en el acto.
Diagrama esquemático del módulo de voltímetro.
De hecho, el módulo no era tan malo. Soldé el indicador, dibujé un diagrama (la numeración de las partes se muestra condicionalmente):Desafortunadamente, el chip permaneció sin identificar, no hay ninguna marca. Tal vez sea algún tipo de microcontrolador. Se desconoce el valor del capacitor C3, no comencé a medirlo. C2: presumiblemente 0.1mk, tampoco se soldó.
Archivo en su lugar...
Y ahora sobre las mejoras que se necesitan para recordar esta "pantalla".
1. Para que comience a medir un voltaje de menos de 3 voltios, debe desoldar la resistencia de puente R1 y aplicar un voltaje de 5-12 V desde una fuente externa a su derecha (según el diagrama) pad de contacto (más alto es posible, pero no deseable: el estabilizador DA1 está muy caliente). Aplique el signo negativo de la fuente externa al cable común del circuito. Aplique el voltaje medido al cable estándar (que originalmente fue soldado por los chinos).
2. Después de la revisión según el punto 1, el rango de voltaje medido aumenta a 99,9 V (anteriormente estaba limitado por el voltaje máximo de entrada del estabilizador DA1 - 30 V). El factor de división del divisor de entrada es de aproximadamente 33, lo que nos da un máximo de 3 voltios en la entrada de DD1 a 99.9V en la entrada del divisor. Apliqué un máximo de 56V, no tengo más, nada se quemó :-), pero el error también aumentó.
4. Para mover o apagar completamente el punto, debe soldar la resistencia de chip R13 de 10 kΩ, que se encuentra al lado del transistor, y en su lugar soldar una resistencia normal de 10 kΩ 0,125 W entre la almohadilla más alejada de la resistencia de chip de sintonización y la correspondiente salida del segmento de control DD1 - 8, 9 o 10.
Normalmente, el punto se ilumina en el dígito medio y la base del transistor VT1, respectivamente, se conecta al pin a través de un CHIP de 10kΩ. 9DD1.
La corriente consumida por el voltímetro era de unos 15 mA y variaba según el número de segmentos iluminados.
Después de la alteración descrita, toda esta corriente será consumida desde una fuente de alimentación externa, sin cargar el circuito medido.
Total
Y en conclusión, algunas fotos más del voltímetro.
condición de fábrica
Con indicador soldado, vista frontal
Con indicador soldado, vista trasera
El indicador está teñido con una película de tinte automotriz (20%) para reducir el brillo y mejorar la visibilidad del indicador en la luz.
Recomiendo encarecidamente tonificarlo. Se complacerán en entregarle fragmentos de película de tinte de forma gratuita en cualquier servicio de automóviles que se dedique a teñir.
También hay otras modificaciones de este módulo en Internet, pero la esencia de las modificaciones no cambia a partir de esto: si encuentra un módulo diferente, simplemente corrija el circuito de acuerdo con la placa dejando caer el indicador o haciendo sonar el circuito con un probador y listo!
Recibí un par de voltímetros electrónicos incorporados de AliExpress modelo V20D-2P-1.1 (medición de voltaje directo), el precio de emisión es de 91 centavos la pieza. En principio, ahora puede encontrarlo más barato (si busca bien), pero no es un hecho que esto no sea a expensas de la calidad de construcción del dispositivo. Estas son sus características:
- rango de funcionamiento 2,5 V - 30 V
- brillo color rojo
- tamaño total 23 * 15 * 10 mm
- no requiere alimentación adicional (versión de dos hilos)
- es posible ajustar
- tasa de actualización: alrededor de 500 ms/hora
- precisión de medición prometida: 1% (+/-1 dígito)
Y todo estaría bien, lo puse en su lugar y lo usé, pero encontré información sobre la posibilidad de su refinamiento, agregando una función de medición actual.
Voltímetro chino digital Preparé todo lo que necesita: un interruptor de palanca bipolar, resistencias de salida: una MLT-1 para 130 kOhm y el segundo cable para 0,08 Ohm (hecho de una espiral de nicromo con un diámetro de 0,7 mm). Y durante toda la noche, de acuerdo con el esquema encontrado y el manual para su implementación, conectó esta economía con cables a un voltímetro. En vano. O no hubo suficiente ingenio para comprender lo no dicho y lo subyacente en el material encontrado, o hubo diferencias en los esquemas. El voltímetro no funcionó en absoluto.
Conectamos el módulo de voltímetro digital. Tuve que soldar el indicador y estudiar el circuito. Aquí ya se requería no un soldador pequeño, sino uno arreglado, para que funcionara bien. Pero durante los siguientes cinco minutos, cuando todo el esquema estuvo disponible para su revisión, lo entendí todo. En principio, sabía que debía comenzar con esto, pero realmente quería resolver el problema "fácilmente".
esquema de refinamiento de v-metro
Esquema de refinamiento: amperímetro a voltímetro Entonces nació este esquema para conectar componentes electrónicos adicionales con los que ya existen en el circuito del voltímetro. Se debe quitar la resistencia del circuito estándar marcada en azul. Diré de inmediato que encontré diferencias con otros circuitos que se encuentran en Internet, por ejemplo, la conexión de una resistencia de sintonización. No volví a dibujar todo el circuito del voltímetro (no lo voy a repetir), dibujé solo la parte que es necesaria para el refinamiento. Considero obvio que la fuente de alimentación del voltímetro debe hacerse por separado, después de todo, el punto de partida en las lecturas debe comenzar desde cero. Más tarde resultó que la energía de una batería o acumulador no funcionaría, porque el consumo de corriente de un voltímetro a un voltaje de 5 voltios es de 30 mA.
Tablero - Módulo voltímetro chino Después de montar el voltímetro, retomó la esencia de la acción. No seré sabio, solo mostraré y te diré qué combinar con qué hacer que funcione.
Instrucciones paso a paso
Asi que, acto uno- Se suelda una resistencia SMD con una resistencia de 130 kOhm del circuito, que se encuentra en la entrada del cable de alimentación positivo, entre el diodo y la resistencia de corte de 20 kOhm.
Conectamos la resistencia al voltímetro-amperímetro. Segundo. En el contacto liberado, se suelda un cable de la longitud deseada desde el costado de la recortadora (es conveniente que la muestra sea de 150 mm y preferiblemente roja)
Resistencia SMD de soldadura Tercero. En la pista que conecta la resistencia de 12 kΩ y el condensador, se suelda un segundo cable (por ejemplo, azul) desde el lado "tierra".
Probando un nuevo circuito
Ahora, de acuerdo con el diagrama y esta foto, "colgamos" una adición en el voltímetro: un interruptor de palanca, un fusible y dos resistencias. Lo principal aquí es soldar correctamente los cables rojo y azul recién instalados, sin embargo, no solo ellos.
Convertimos el voltímetro de bloque en un medidor A Y aquí hay más cables, aunque todo es simple:
» - un motor eléctrico está conectado con un par de cables de conexión« fuente de alimentación separada para el voltímetro"- batería con dos cables más
« Salida de la fuente de alimentación"- un par de cables más
Después de que se suministró energía al voltímetro, se mostró inmediatamente "0.01", después de que se suministró energía al motor eléctrico, el medidor en modo voltímetro mostró un voltaje en la salida de la fuente de alimentación igual a 7 voltios, luego cambió a modo amperímetro. La conmutación se realizó cuando se apagó la fuente de alimentación de la carga. En el futuro, en lugar de un interruptor de palanca, colocaré un botón sin fijación, es más seguro para el circuito y más conveniente para la operación. Me alegró que todo funcionara en el primer intento. Sin embargo, las lecturas del amperímetro diferían de las lecturas del multímetro en más de 7 veces.
Voltímetro chino - amperímetro después de la alteración Aquí resultó que la resistencia de cable en lugar de la resistencia recomendada de 0,08 ohmios tiene 0,8 ohmios. Me equivoqué en la medida durante su fabricación al contar ceros. Salí de la situación así: un cocodrilo con un cable negativo de la carga (ambos negros) se movía por una espiral de nicromo enderezada hacia la entrada de la fuente de alimentación, momento en el que coincidían las lecturas del multímetro y el ahora modificado ampervoltímetro y se convirtió en el momento de la verdad. La resistencia de la sección involucrada del cable de nicromo fue de 0,21 ohmios (medida con un prefijo al multímetro en el límite de "2 ohmios"). Así que ni siquiera salió mal que en lugar de 0,08, la resistencia resultó ser de 0,8 ohmios. No importa cómo cuente, de acuerdo con las fórmulas, todavía tiene que ajustarse. Para mayor claridad, el resultado de sus esfuerzos se registró en un video.
Video
Considero acertada la adquisición de estos voltímetros, pero es una pena que su precio actual en esa tienda haya crecido mucho, casi 3 dólares cada uno. Escrito por Babay de Barnaula.
