Вольтметр з точністю 0,1 В

Можливість передчасного виходу з ладу дорогого акумулятора змушує автолюбителя ретельно стежити за роботою реле-регулятора напруги та станом бортовий електромережі автомобіля. Напруга в ній не повинно відрізнятися більш ± 3% від оптимальної величини, яка визначається для даних умов експлуатації акумуляторної батареї і залежить від кліматичної зони, місця встановлення акумулятора і його технічного стану, режиму експлуатації автомобіля. Чим точніше буде підтримуватися оптимальне напруга при заряджанні акумуляторної батареї, тим довше вона прослужить.

Велике значення має правильна робота автомобільного генератора. При підвищенні напруги генератора вище оптимального на 10-12% (близько 0,15 В) термін служби акумуляторної батареї і електроламп скорочується в 2-2,5 рази.

Щоб точно виконувати всі необхідні регулювання, потрібен спеціальний вольтметр, що вимірює напругу в діапазоні 13-15 В з точністю до 0,1 В. Купити такий прилад важко, але виготовити подібний з розтягнутої в діапазоні 10-15 У шкалою зможуть багато. Підвищена точність вимірювань, лінійна шкала у всьому діапазоні вимірювань, відсутність власного джерела живлення, підвищена надійність (за рахунок передбачених у пристрої елементів захисту, які не впливають на точність вимірювань), можливість регулювання зони "розтяжки" шкали – відмінні особливості даного приладу. Виконаний він на базі операційного підсилювача і являє собою вимірювач різниці напруг.

Технічні характеристики вольтметра

    Діапазон вимірюваних напруг, В. . . від 10 до 15
    Досяжна похибка вимірювань при температурі 20 ± 5 ° С, не гірше,% … 0,5
    Дискретність, В. . . 0,05
    Вхідний опір, не менше, кОм. . . 0,75
    Діапазон робочих температур, ° С. . . від -10 до +35
    Габарити (з мікроамперметра М906), мм. . . 65х105х120


Рис.1

Харчується вольтметр безпосередньо від об'єкта вимірювання. Початкове зміщення, щодо якого виконується вимірювання, встановлюється опором ланцюжка резисторів R3, R4 (див. принципову схему рис.1), а величина зворотного зв'язку (визначає коефіцієнт посилення ОУDA1 і, відповідно, ступінь "розтяжки" діапазону) задається опором ланцюжка резисторів R5, R6.

Джерело опорного напруги на стабілітрон VD3 забезпечує також зміщення потенціалу на неінвертнрующем вході DA на величину, рівну приблизно половині вимірюваного падіння напруги, що необхідно для роботи ОП з однополярним живленням.

Опір резистора R7 залежить від чутливості мікроамперметра РА і величини максимального вихідного напруги операційного підсилювача щодо катода стабілітрон VD3.

Діоди VD1, VD2 забезпечують захист ОУ, a VD4, VD5 – мікроамперметра від перевантаження по струму. VD1 забороняє проходження струму негативної полярності через резистор R1 і операційний підсилювач. Можливо проходження струму через стабілітрон VD3, зміщений в прямому напрямі, діод VD2 і резистори R2-R4. Тим самим між входами DA (висновки 3,2) встановиться різниця потенціалів не більше 0,7 В. Аналогічне падіння напруги буде на виведення 3 щодо виведення 4 ОУ.

Таким чином забезпечується надійний захист ОУ від помилки при підключенні полярності.

У вольтметри застосовані постійні резистори типу МЛТ, як підстроєні бажано використовувати многообортние типу СП5-2, СП5-3, СП5-14. Припустимо використовувати і інші види ОУ, наприклад, К140УД7 або К140УД1А, К553УД1 з відповідними ланцюгами корекції. Діоди – будь-які малопотужні кремнієві. Стабілітрон КС147А можна замінити на КС156А, але, ймовірно, тоді погіршиться температурна стабільність вольтметра і буде потрібно уточнити номінали резисторів R1-R3. Мікроамперметр – М906 або М24 зі струмом повного відхилення 50 мкА і шкалою, відповідної вибраній зоні вимірювання. Можливе застосування та інших стрілочних приладів зі струмом повного відхилення до 1 мА, але в цьому випадку необхідно підібрати величину резистора R5, виходячи з цього значення падіння напруги на ньому (близько 1,5 В). Можна також використовувати авометр в режимі мікроамперметра. Тоді даний пристрій буде виконано у вигляді приставки до тестери.

При відсутності дефектних елементів і помилок в монтажі налагодження вольтметра зводиться до його калібрування. Цю операцію виконують за допомогою регульованого джерела живлення з вихідною напругою 9-16 В і зразкового вольтметра, бажано цифрового, наприклад В7-16, ФЗН, ВР-11.

Підлаштування резистори встановлюють у середнє положення і на вхід вольтметра подають напругу 12-13 В, контролюючи його по зразковому приладу. Стрілка налагоджуємо вольтметра повинна відхилитися від нульового значення. Потім на виході джерела живлення встановлюють напругу 10 В (± 0,05 В) і резистором R4 переводять стрілку вольтметра на нульове поділ шкали. Після чого, збільшивши вимірюється напругу до 15 ± 0,05 В, резистором R6 встановлюють стрілку на кінцеве поділ шкали. Повторивши зазначені операції для 10 В і 15 В, домагаються найбільш точного настроювання вольтметра в робочому діапазоні 13-14,5 В.

Під час налагодження реле-регулятора напруга вимірюють безпосередньо на клемах акумулятора.

На мал.2 наведено друкована плата зі схемою розташування елементів. Плата встановлюється на контактні болти мікроамперметра М906 і поміщається разом з ним в коробку.


Рис. 2

В. Баканов, Е. Качанов, м. Чернівці, Моделіст-Конструктор № 12, 1990, стор.27