Питание мультиметра от автомобиля

Советуем повторить. Питание мультиметра от сети

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.

Cправедливости 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 R2 (по схеме в [1] ) применен терморезистор R2 (схема здесь, рис.1), также подключенный по входу первичной цепи. Он ограничивает пусковой ток при подключении ограничительного конденсатора С1 БП.

R2 (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 R2 медленно разогревается, а его сопротивление снижается. После выхода на рабочий режим сопротивление R2 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 VD3, VD4 с нагрузкой 2-4 мА мультиметра DТ890. 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. Раздел: [Конструкции средней сложности]
Сохрани статью в:

Источник статьи: http://www.cavr.ru/article/3550-sovetuem-povtoriti-pitanie-mulitimetra-ot-seti

Преобразователь напряжения 5В — 9В для питания мультиметра от USB

Автомобилю свойственно ломаться, несложные поломки, связанные с электрооборудованием владелец автомобиля, знакомый с электротехникой, может устранить самостоятельно. Но для этого нужен прибор, с помощью которого можно измерять напряжение в различных частях электросхемы, сопротивление, делать прозвонку.

Именно поэтому многие автолюбители среди прочего инструмента возят с собой мультиметр. Однако, если машина ломается не часто, мультиметр может пролежать без дела долго, и как только в нем возникнет необходимость может оказаться что его батарея питания не работает.

В этом случае, желательно запитать мультиметр от автомобильной бортовой сети, например, через стабилизатор 78L09. Но, увы, схема мультиметра такова, что он не может питаться от цепи, в которой будет производить измерения. Нужен источник питания, гальванически не связанный с автомобильным аккумулятором.

Сейчас практически в любом автомобиле установлено (на заводе или владельцем) устройство для заряда и питания сотового телефона и других портативных устройств, питающихся или заряжающихся через USB-порт. Это устройство представляет собой импульсный или линейный стабилизатор напряжения 5V, выведенного на стандартное гнездо USB. Кроме того, в продаже есть множество недорогих блоков для зарядки и питания с выходным напряжением 5V и разъемом USB, таким блоками комплектуются сейчас практически вся портативная аппаратура.

Так вот, для того чтобы питание мультиметра сделать универсальным (в автомобиле, от USB-порта ПК, от блока питания и зарядки с разъемом USB) было решено сделать гальванически развязанный преобразователь напряжения, питающийся напряжением 5V (через USB-кабель) и по форме и габаритам такой, как 9-вольтовая батарея типа «Крона».

Схема преобразователя напряжения

Схема представляет собой преобразователь напряжения с ВЧ-трансфор-матором. Трансформатор служит не только для того чтобы увеличить напряжение до 9V, но и для обеспечения развязки по постоянному току между источником питания и цепями питания мультиметра.

Рис. 1. Схема преобразователя напряжения 5В — 9В для питания мультиметра от USB.

Генератор импульсов выполнен на микросхеме D1 типа 74АС14М, по схеме, описанной в Л.1. Микросхема 74АС14М представляет собой набор из шести инверторов — триггеров Шмитта, входы которых выполнены по КМОП технологии, а выходы по мощности соответствуют ТТЛ. Напряжение питания микросхемы 5V, что как раз соответствует напряжению на контактах питания порта USB.

Генератор выполнен на элементе D1.1, частота (около 200 kHz) задается цепью R1-C1. Затем создаются противофазные импульсы с помощью инвертора D1.2. Выходные каскады сделаны на включенных параллельно инверторах D1.1-D1.4 и D1.5-D1.6. Первичная обмотка трансформатора Т1 включена между выходами этих элементов через разделительный конденсатор С2.

Напряжение со вторичной обмотки Т1 поступает на мостовой выпрямитель на диодах VD1-VD4, и далее, на стабилизатор напряжения 9 V на микросхеме А1 типа 78L09.

Конструкция и наладка

Трансформатор Т1 намотан на ферритовом кольце К10x6x3 из феррита 2000НМ. Кромки кольца нужно сгладить нулевой шкуркой. Затем, промазать тонким равномерным слоем клея «БФ». После высыхания клея, сначала намотать вторичную обмотку в количестве 60 витков провода ПЭВ-2 0,2 мм.

Затем на её поверхность первичную — 13 витков того же провода.

Конструкция устройства выполнена следующим образом. Была взята отслужившая 9-вольтовая батарея 6F22 (аналог «Кроны») в металлическом корпусе, и разобрана. Из неё удалено все содержимое.

Оставлен только металлический корпус и торец с контактами для подключения. Металлический корпус изнутри обклеен одним слоем изоленты.

Далее, все вторичные цепи собраны плотным объемным монтажом на колодке для подключения. Выводы микросхемы соединены между собой согласно схеме, затем на них распаяны навесные детали R1, С1, С2. А так же провод для подачи питания.

После этого подпаян трансформатор Т1.

После того как работа устройства проверена, сборка вторичных цепей покрыта одним слоем изоленты. Так же, одним слоем изоленты покрыт трансформатор и первичный блок на микросхеме.

Еще раз проверено все в работе. Затем, все это аккуратно помещено в корпус. Еще раз проверено в работе. После чего устройство нужно расположить вертикально, контактами вниз и залить через задний торец эпоксидной смолой.

После застывания эпоксидной смолы устройство готово к работе. Оно легко устанавливается в отсек для «Кроны», а для вывода провода подключения нужно в корпусе мультиметра сделать небольшой пропил.

Неклюев В. В. РК-2016-01.

Литература: 1. С. Чернов. «Питание цифрового мультиметра от литий-ионного аккумулятора». Радио-1, 2015 г.

Источник статьи: http://www.qrz.ru/schemes/contribute/power/preobrazovatel-naprazenia-5w-9w-dla-pitania-mul-timetra-ot-usb.html

Питание мультиметра от батарейки 1,5 вольта

Среди радиолюбителей и профессионалов цифровые мультиметры имеют большую популярность благодаря их многофункциональности. Для их питания применена, как правило, девяти вольтова батарея «Крона», имеющая заметную саморазрядку, небольшую емкость и более высокую цену в сравнении с другими элементами.
Предлагаемое устройство питания цифрового мультиметра от одного элемента АА напряжением 1,5 вольта, позволит избежать указанных недостатков в работе и упростить эксплуатацию прибора.

В интернете предлагается много различных схем для преобразования напряжения 1,5 в 9 вольт. Каждая имеет свои плюсы и минусы. Данное устройство изготовлено на базе схемы А. Чаплыгина, опубликованной в журнале «Радио» (11.2001г., стр.42).
Отличием данного варианта исполнения преобразователя, является расположение элемента питания и преобразователя напряжения, в крышке футляра мультиметра, вместо создания компактного блока питания устанавливаемого вместо батареи «Крона». Это позволяет в любой момент, без разборки прибора, заменить элемент АА, а при необходимости отключить преобразователь (разъем Джек 3,5) с автоматическим включением резервной батареи «Крона» расположенной в своем отсеке. Кроме того, при изготовлении преобразователя напряжения, нет необходимости в миниатюризации изделия. Быстрее и проще намотать трансформатор на кольце большего диаметра, лучше теплоотвод, свободнее монтажная плата. Такое расположение узлов в крышке футляра не мешает работе с мультиметром.
Данный преобразователь может быть выполнен в любом подходящем корпусе и использоваться в самых разнообразных устройствах, где требуется питание от девятивольтовой батареи «Крона». Это мультиметры, часы, электронные весы и игрушки, медицинские приборы.

Схема генератора преобразователя напряжения

На транзисторах VT1 и VT2 собран двухтактный генератор импульсов. Ток положительной обратной связи протекает через вторичные обмотки трансформатора Т1 и нагрузку, подключенную между цепью + 9 В и общим проводом. За счет пропорционального токового управления транзисторами существенно уменьшены потери на их переключение и повышен КПД преобразователя до 80. 85 % .
Вместо выпрямителя высокочастотного напряжения используются база-эмиттерные переходы транзисторов самого генератора. При этом величина тока базы становится пропорциональной величине тока в нагрузке, что делает преобразователь весьма экономичным.
Другой особенностью схемы является срыв колебаний в отсутствие нагрузки, что автоматически может решить проблему управления питанием. Ток от батареи, при отсутствии нагрузки, практически не потребляется. Преобразователь, будет сам включаться тогда, когда от него потребуется что-нибудь запитать и выключаться, когда нагрузка будет отключена.
Но так как в большинстве современных мультиметров введена функция автоматического отключения питания, для исключения доработки схемы мультиметра, проще установить выключатель питания преобразователя.

Изготовление трансформатора преобразователя напряжения

Основой генератора импульсов является трансформатор Т1.
Магнитопроводом трансформатора Т1 служит кольцо К20х6х4 или К10х6х4,5 из феррита 2000НМ. Можно взять кольцо из старой материнской платы.

Порядок намотки трансформатора.
1. Вначале нужно подготовить ферритовое кольцо.
• Для того чтобы провод не прорезал изоляционную прокладку и не повредил свою изоляцию, желательно притупить острые кромки ферритового кольца мелкозернистой шкуркой или надфилем.
• Намотать изоляционную прокладку на кольцевой сердечник для исключения повреждения изоляции провода. Для изоляции кольца можно использовать лакоткань, изоленту, трансформаторную бумагу, кальку, лавсановую или фторопластовую ленту.

2. Намотка обмоток трансформатора с коэффициентом трансформации 1/7: первичная обмотка – 2х4 витка, вторичная обмотка – 2х28 витков изолированного провода ПЭВ -0,25.
Каждую пару обмоток наматывают одновременно в два провода. Складываем пополам провод отмеренной длины и сложенным проводом начинаем плотно наматывать на кольцо нужное количество витков.

Для исключения повреждения изоляции провода при эксплуатации, по возможности, применить провод МГТФ или другой изолированный провод диаметром 0,2-0,35 мм. Это несколько увеличит габариты трансформатора, приведет к образованию второго слоя обмотки, но гарантирует бесперебойную работу преобразователя напряжения.
• Вначале мотаются вторичные обмотки lll и lV (2х28 витков) цепи баз транзисторов (см. схему преобразователя).
• Затем на свободном месте кольца, так же в два провода, мотаются первичные обмотки l и ll (2х4 витка) цепи коллекторов транзисторов.
• В итоге, после разрезки петли начала обмотки, у каждой из обмоток будет 4 провода — по два с каждой стороны обмотки. Берём провод конца одной половины обмотки(l) и провод начала второй половины обмотки (ll) и соединяем их вместе. Аналогично поступаем со второй обмоткой (lll и lV). Должно получиться примерно следующее: (красный вывод – середина нижней обмотки (+), черный вывод – середина верхней обмотки (общий провод)).

• При намотке обмоток, витки можно закрепить клеем «БФ», «88» или цветной изолентой обозначающей разным цветом начало и конец обмотки, что в дальнейшем поможет правильно собрать обмотки трансформатора.
• При намотке всех катушек нужно строго соблюдать одно направление обмотки, а также отмечать начало и конец обмоток. Начало каждой обмотки помечено на схеме точкой у вывода. При несоблюдении фазировки обмоток генератор не запустится, так как в этом случае нарушатся условия необходимые для генерации. Для этой же цели, как вариант, возможно использовать два разноцветных провода от сетевого кабеля.

Сборка преобразователя напряжения

Преобразователь собираем согласно схеме и паяем все входящие элементы на текстолитовой плате вырезанной из универсальной монтажной платы, продающейся в радиотоварах, методом навесного монтажа. Размеры платы выбираются в зависимости от размеров выбранных транзисторов, получившегося трансформатора и места установки преобразователя. Вход, выход и общая шина преобразователя выведены гибким многожильным проводом. Выходные провода, с напряжением +9в, заканчиваются разъемом Джек 3,5 для подключения к мультиметру. Входные провода подключены к кассете с установленной батареей 1,5 вольта.

Элемент питания АА (1,5в) установлен в двухместную кассету от переносного приемника.

Настройка преобразователя.
Проверяем правильность сборки преобразователя, подключаем батарею и проверяем прибором наличие и величину напряжения на выходе преобразователя (+9в).
Если генерация не возникает и напряжения на выходе отсутствует, проверьте правильность подключения всех катушек. Точками на схеме преобразователя отмечено начало каждой обмотки. Попробуйте поменять местами концы одной из обмоток (входной или выходной).
Преобразователь способен работать и при уменьшении входного напряжения до 0,8 – 1,0 вольта и получить напряжение 9 вольт от одного гальванического элемента напряжением 1, 5 В.

Доработка мультиметра

Для подключения преобразователя к мультиметру, необходимо найти внутри прибора свободное место и установить там гнездо для штекера Джек 3,5 или аналогичного имеющегося разъема. В моем мультиметре M890D свободное место нашлось в углу, слева от отсека для батареи «Крона».
В качестве футляра для мультиметра используется футляр от электробритвы.

Источник статьи: http://sdelaysam-svoimirukami.ru/3260-pitanie-multimetra-ot-batareyki-15-volta.html