Початківець радіоаматор вже на початку своєї практичної діяльності починає відчувати потребу в кількісному визначенні величини постійної напруги. Не всяку батарейку перевіриш лампочкою або світлодіодом, часто потрібно більш точний інструмент. У разі необхідності визначення електричного режиму в зібраному пристрої під час його налагодження або пошуку несправності, як правило, потрібен вольтметр. З його допомогою можна визначити величину напруги в конкретній точці отлаживаемого пристрою. У цих випадках ніякої пробник не допоможе.

Однак придбання сучасного вимірювального приладу початківцям радіоаматором часто утруднено через обмежені матеріальних можливостей.

У всі часи радіоаматори знаходили вихід з різних, навіть здавалося б зовсім безвихідних ситуацій. Коли не було вимірювальних приладів і необхідного устаткування, вони виготовляли своїми руками все що потрібно.

Тому коли не можна купити, але дуже хочеться довести задуману ідею до працюючого пристрою, то можна виготовити вольтметр своїми руками і почати поповнювати приладами свою лабораторію.

Простий вольтметр можна виготовити, застосувавши мікросхему КР1156ЕУ5. У її складі є вузли, необхідні для виконання функції вимірювання невідомого постійної напруги. Основне – це компаратор з ІОН – він дозволить порівняти напруга на вході мікросхеми з напругою ИОН. У момент порівняння керуючий сигнал передається на вихідні транзистори, за допомогою яких і здійснюється сигналізація.

Електрична схема простого вольтметра (індикатора напруги) показана на рис. 3.10. Тут крім мікросхеми є дільник вхідного (вимірюваного) напруги. Це неодмінний атрибут будь-якого вольтметра. Він розрахований на два діапазони вимірювань: 10 і 20 В. Починаючого радіоаматора такі межі виміру цілком влаштують. Крім того, є світлодіодний індикатор HL1, керований транзистором VT1, які працюють в ключовому режимі.

Тепер можна розглянути взаємодію елементів схеми вольтметра при вимірюванні постійної напруги. Вимірюється напруга (наприклад, величиною 9 В) надходить

Рис. 3.10. Схема електрична простого вольтметра (індикатора напруги)

на дільник вхідної напруги зі змінним коефіцієнтом ділення на клему «10 В». Деяка частина цієї напруги прикладається до входу IN компаратора мікросхеми КР1156ЕУ5. При відсутності вхідного (Вимірюваного) напруги або потенціалі на вході IN менше порога спрацьовування (приблизно 1,25 В) компаратор дозволяє проходження імпульсів с. внутрішнього генератора мікросхеми на вихідні транзистори. Тому світлодіодний індикатор мигає. Обертанням осі змінного резистора R4 домагаються того, що індикатор перестає мигати, тобто дільник має такий коефіцієнт розподілу, при якому на вході IN встановлюється напруга, приблизно рівне порогу спрацьовування.

Для того щоб знати, при якому вимірюваному напрузі світлодіод перестане блимати, потрібно відкалібрувати наш саморобний вольтметр. Зробити це можна тільки в тому випадку, якщо на резисторі R4 встановлена ручка типу «дзьобик» і шкала з поділками.

Необхідно звернути увагу на властивості резистора R4. Допускається застосування будь-якого типу змінного резистора, але він повинен володіти лінійною залежністю опору від положення рухомого контакту (Функціональна характеристика типу А). У цьому випадку розташування рисок на шкалі буде рівномірним, а зчитування показань більш точним.

Перед початком процесу нанесення рисок на шкалу необхідно зробити початкову установку коефіцієнта розподілу вхідного дільника. Для цього потрібно подати на вхід «10 В» напруга рівно 10 В і при крайньому положенні движка резистора R4 (максимальному значенні) підлаштувати нижнє плече дільника (за допомогою R7), домагаючись згасання індикатора. Аналогічно слід вчинити на межі «20 В» (але вже резистором R6).

Далі процес полягає в тому, щоб, подаючи на вхід «10 В» напруги відомої величини (наприклад 1, 2, 3 В і т. д.), наносити ризики і цифри на шкалі. Аналогічно проводиться калібрування на вході «20 В». Напруження для калібрування можна подавати від лабораторного джерела живлення з вбудованим вольтметром або використовувати додатковий вольтметр, узятий напрокат.

На цьому підготовка приладу до роботи закінчується.

Перелік елементів для схеми простого вольтметра наведено в табл. 3.4. Після придбання та перевірки їх монтують на друковану плату, ескіз якої зображений на рис. 3.11. Розташування елементів на платі показано на рис. 3.12. Тут видно, що змінний резистор R4 і вхідні клеми також встановлюються на плату. Розміщення тут же й батареї живлення дозволяє отримати функціонально закінчену конструктивну одиницю, для якої підійде будь-який відповідний за розмірами пластмасовий корпус.

Таблиця 3.4. Перелік елементів для простого вольтметра

Поз. обоен.

Тип

Допустима заміна

Конденсатор

С1

[К50-35100 мкФ 16 В

10-47 мкФ

Мікросхема

DA1

КР1156ЕУ5

i

Резистори С2-33 0,25 Вт 10%

С1-4, імп., 5%

R1

20 кОм

I

‘ R2

2 кОм

R3

110 кОм

R5

15 кОм

R8

750 кОм

Г ‘

R9

51 кОм

– –

Поз. обозн.

Тип

Допустима заміна

Резистори СГ13-386 0,125 Вт

R6

470 кОм

R7

100 кОм

Резистор СПЗ-4вМ А 0,125 Вт

З вимикачем

R4

100 кОм

А – лінійна залежність

Транзистор

VT1

КТ3102БМ-ЕМ

КТ315Р!

Індикатор

HL1

АЛ307К

АЛ336А

Батарея

GB1

23А (12 В)

3-9 В

Вимикач

SA1

Имп. від телефону

ПД9-2

Правильно й акуратно змонтована плата повинна запрацювати відразу, тобто після повороту осі змінного резистора і спрацьовування вимикача індикатор повинен блимати. Після регулювання плату вольтметра поміщають в корпус з пластмаси, на якому зміцнюється шкала. Усередині нього можна розмістити і батарею живлення іншого типу. Однак для цього потрібна додаткова доробка корпусу або спеціальний корпус з відсіком для батареї.

Рис. 3.11. Ескіз друкованої плати простого вольтметра

Рис. 3.12. Розташування елементів на платі вольтметра

Для зручності роботи з приладом змінний резистор рекомендується застосувати з вимикачем. Тоді при установці на нуль буде проводитися вимкнення живлення, і прилад пропрацює довше. Однак вимикач може бути окремим, але це зажадає його закріплення на корпусі. Як R4 можна застосувати резистор для навісного монтажу.

У зв’язку з тим що напруга живлення для вольтметра може бути будь-яким в широкому діапазоні, то і підбір відповідного корпусу з батарейним відсіком не складе особливих труднощів. Адже вольтметр можна живити від двох пальчикових елементів, від трьох, а також і від батареї «Крона». Підійде і батарея для брелків від протиугінних систем на 12 В.

Однак, для кожного типу батареї потрібно буде передбачити своє контактний пристрій.

Мінімальні розміри приладу можуть бути 100 х 50 мм, а висота залежить від R4. І при висоті корпусу 15 … 25 мм вольтметр легко можна вмістити в кишені.

Зібраний своїми руками вольтметр допоможе при регулюванні та налаштування різних пристроїв. Проте пошук несправності завжди супроводжується візуальним контролем. Тому дуже знадобиться звуковий сигнал. Його можна отримати за допомогою ще однієї мікросхеми КР1156ЕУ5.

Зібравши більш складну схему, наведену на рис. 3.13, отримаємо простий вольтметр із звуковою і світловою індикацією. Ця схема містить трохи більше елементів, перелік яких наведено в табл. 3.5.

Рис. 3.13. Схема електрична вольтметра (індикатора напруги) зі світловою та звуковою сигналізацією

Далі розглянемо детальніше, як же виробляється додатковий сигнал, і чому це призводить до більш зручною роботі з приладом.

Таблиця 3.5. Перелік елементів для схеми вольтметра зі

світловий і звуковий індикацією

Г

Поз. обозн.

Тип

Допустима заміна

BF1

Пьезозвонок ЗП18

ЗП25, ЗП-З

Конденсатори

С1

К10-17 0,022 мкФ

0,01 мкФ

С2

К50-35 10 мкФ 63 В

22 мкФ

Мікросхеми

DA1.DA2

КР1156ЕУ5

Резистори С2-33 0,25 Вт 10%

С1-4, імп., 5%

R1

2 кОм

R2

1 кОм

R3

20 кОм

R4

2 кОм

R5

110 кОм

‘ R7

15 кОм

R10

750 кОм

. R11

51 кОм

Резистори СГ13-386 0,125 Вт

j R8

470 кОм

[R9

100 кОм

Поз. обозн.

Тип

Допустима заміна

Резистор СПЗ-4вМ А 0,125 Вт

З вимикачем

R6

100 кОм

А-лінійна залежність

Батарея,

GB1

23А (12 В)

3-9 В

Індикатор

HL1

АЛ307

З будь-якою буквою

Вимикач

SA1

Имп. від телефону

ПД9-2

Як нам відомо (див. гл. 1), імпульсна частина мікросхеми має два режими роботи. При напрузі на вході IN (висновок 5) менше 1,2 В на вихідні транзистори надходить керуючий сигнал, який виробляє внутрішній генератор. Тому, періодично відкриваючись, вихідні транзистори мікросхеми і транзистор VT1 включають і вимикають світлодіод HL1 (рис. 3.13). Коли вхідна напруга перевищить поріг в 1,25 В, вихідні транзистори закриються і індикатор буде світитися безперервно. Проте в мікросхемі є два вихідних транзистора і можна на кожен покласти свою функцію.

Зі схеми (рис. 3.13) видно, що світлодіодним індикатором управляє один з транзисторів мікросхеми (VT1 на рис. 1.2 гл. 1). А ось інший транзистор (передвихідний – VT2) комутує ланцюг живлення мікросхеми DA1. Вона включена по схемі генератора імпульсів звукової частоти. Тому, коли транзистор відкритий, харчування на генератор не подається (він зашун-тувати відкритим транзистором) і звуку немає. А коли закрито – Звук є.

Отже, як тільки напруга на вході компаратора (висновок 5) перевищить значення порога перемикання, то на вихідні транзистори перестануть надходити управляючі імпульси, і вони закриються. При цьому світлодіод буде включений постійно, генератор стане виробляти безперервний звуковий сигнал. Таким чином, на слух можна зафіксувати момент порівняння напруги на вході вольтметра.

Після включення вольтметра (вимикачем SA1) при напрузі на вході компаратора менше 1,2 В транзистори мікросхеми DA2 будуть періодично замикати ланцюг живлення генератора на мікросхемі DA1 і звук буде переривчастим.

Отже, у схемі на рис. 3.13 звуковий сигнал фіксує обидва стану приладу: і коли вхідна напруга менше порога спрацьовування (переривчастий звук), і коли воно перевищує цей поріг (безперервний сигнал). Тому, точно визначивши момент зміни звукового сигналу, можна зафіксувати величину вимірюваного напруги.

Основний елемент конструкції вольтметра становить друкована плата, яку виготовляють за ескізом на рис. 3.14.

Рис. 3.14. Ескіз друкованої плати вольтметра зі звуковою сигналізацією

Правильно зібраний пристрій з перевірених елементів відповідно до рис. 3.15 повинно відразу заробити. Далі потрібно калібрування вольтметра (тобто регулювання вхідного дільника), і при бажанні можна підлаштувати частоту роботи звукового генератора. При зазначених параметрах времязадающіх ланцюгів частота перемикання транзисторів складає близько 5,1 Гц, а частота звуку близько 2 кГц при ємності С1, рівної 22 нФ. Зменшення її до 10 нФ призводить до збільшення частоти звуку до 5 кГц.

Рис. 3.15. Розташування елементів на платі вольтметра зі звуковою сигналізацією

Пьезоізлучатель приєднується до плати згідно електричної схемою, а закріпити його можна як на платі, так і на корпусі вольтметра. Необхідно тільки мати на корпусі отвори для виходу звуку.

Джерело: 33 схеми на мікросхемі КР1156ЕУ5, © «АЛЬТЕКС», 2005 © І. Л. Кольцов, 2005