Как извесно, ни одна радиолюбительская лаборатория не может обойтись без средств измерения и наблюдения за процессами протекающими в электронном устройстве. Современный рынок предлагает нам целые линейки измерительных приборов от самых простых до профессиональных, но не каждый, даже самый опытный самодельщик, позволит иметь в составе своей лаборатории полный набор доступного оборудования. Все это - следствие высоких цен на приборы, обусловленное реалиями современного рынка. Но радиолюбители как всегда находят выход из положения - самостоятельно конструируют и изготовливают измерительное оборудование для своих потребностей. С опытом повторения одного из таких приборов, конструкции Андрея Владимировича Остапчука (Andrew) и предлагаю вам ознакомиться.
Универсальный измерительный комплекс АВО-2006 содержит минимальное количество недифицитных и недорогих деталей, а учитывая функциональные возможности прибора,рискну назвать его самым простым, что мне доводилось встречать в своей практике! Итак, какими же функциями обладает прибор?
Наличие функции измерения сопротивления в интервале от 0 до 200000000 ОМ;
Наличие функции измерения емкости конденсаторов в интервале от 0,00001 до 2000 мкф;
Наличие функции однолучевого осциллографа, позволяющей визуализировать форму сигнала, измерять его амплитудное значение и напряжение;
Наличие функции генератора частотного сигнала в интервале от 0 до 100000 Гц с возможностью пошагового изменения частоты с шагом 0-100Гц и выводом значения частоты и длительности на дисплей;
Наличие функции измерения частоты в интервале от 0,1 до 15000000 Гц с возможностью изменения времени измерения и выводом значения частоты и длительности на дисплей.
Если вас впечатлил список функций, поддерживаемых прибором, предлагаю перейти к рекомендациям по его изготовлению. Прежде всего несколько замечаний по комплектующим прибора. Самая дорогая и ответственная деталь - ЖК индикатор на 2 строки по 16 символов, со встроенным контроллером HD44780 или его аналогом. Самые распространенные - индикаторы фирм Winstar и МЭЛТ (хотя мое личное предпочтение - Winstar с русским и латинским шрифтом). Конденсатор С5 следует выбрать как можно более термостабильный, пленочный - от неизменности его параметров будет зависеть точность измерений параметров сопротивлений.
Другая ответственная деталь - защитный стабилитрон VD1. Сразу оговорюсь - применение отечественных стабилитронов КС156 невозможно, поскольку они имеют малое обратное сопротивление, а ведь именно от него зависит работоспособность прибора - чем выше обратное сопротивление стабилитрона, тем лучше. Идеально для этих целей подходят импортные стабилитроны с маркировкой на корпусе 5V6 или 5V1. Для изготовления прибора идеально подходят микроконтроллеры Atmega8A-PU (аналог старых Atmega8-16PI и Atmega8-16PU), но так как на сегодняшний момент появилось много китайских аналогов этих контроллеров, причем со старыми маркировками, не исключены и отказы в работе устройства - здесь мы вам помочь, увы, не можем.
Прежде чем приступать к изготовлению прибора, советую поближе познакомиться с ЖК индикатором. Лучше скачать даташит с сайта производителя (Winstar-www.winstar.com.tw или МЭЛТ-www.melt.com.ru). Далее, строго следуя даташиту подключаем экран к блоку питания устройства (это может быть простейший трансформаторный блок питания со стабилизатором LM317 (К142ЕН5А)
или 6-ти вольтовый гелевый (или любой другой малогабаритный и легкий) аккумулятор с тем же стабилизатором (если кому то понадобится изготовить измеритель для полевых работ). Напряжение +5 вольт подаем на вывод 2 индикатора (смотри даташит - выводы питания могут менятся!), минус подаем на выводы 1 и 5. Вывод 3 индикатора подключаем через подстроечный резистор 10кОм к минусу питания. Вращая резистор, добиваемся четкого и контрастного отображения всей верхней строки индикатора. Снимаем резистор, замеряем его сопротивление и подбираем такой же постоянный - вот мы и подобрали резистор R4 для нашей схемы. Подобную процедуру проводим и при подключении подсветки дисплея - добившись оптимальной яркости свечения, подбираем постоянный резистор - это будет резистор R5 нашей схемы. Другая важная процедура-прошивка микроконтроллера. Качаем HEX файл с сайта автора и зашиваем в наш контроллер при помощи , не забывая при этом про фьюз-биты контроллера.
Собрать прибор можно на макетной плате, настолько проста его обвязка. После первого запуска прибора приступаем к его калибровке. Для этого, в режиме измерения сопротивления, при калибровке на ноль, замыкаем измерительные щупы (крокодилы) между собой, нажимаем и удерживаем кнопку 1 и одновременно нажимаем кнопку 2 (заносим в память - на экране надпись ОК).
Далее производим калибровку по номиналу 1000Ом - навешиваем прецизионный резистор, нажимаем и удерживаем кнопку 2 и одновременно нажимаем кнопку 1 (заносим в память). Переключение режимов прибора осуществляется по кольцу при помощи кнопки 3. Для калибровки прибора в режиме измерения емкостейвыполняем следующие действия. При калибровке на 0 - размыкаем щупы измерителя и нажимаем и удерживаем кнопку 1 и выполняем запись в память кнопкой 2. При калибровке на 1000пФ - навешиваем прецизионный конденсатор, нажимаем и удерживаем кнопку 2 и выполняем запись в память кнопкой 1. Все, прибор готов к работе. В остальных режимах никаких калибровок не производится.
Проверить работу осциллографа и частотомера, можно подключив прибор в какую нибудь рабочую схему, результаты измерений с которой были сняты заранее при посредстве других осциллографа и частотомера. Проверить работу генератора частоты можно просто подключив к выходу прибора обычный динамик и плавно изменяя частоту клавишами регулировок (1 и 2). Этими же клавишами производится и изменение времени развертки в режиме осциллограф. Изменение времени измерения частоты (в режиме частотомер) осуществляется кнопкой 1, позволяющей измерять частоту с точностью до 0,1Гц.
Одно небольшое замечание - измерения, калибровки и настройки производить только с уже готовыми экранированными щупами (а не с кусочками монтажного провода) - практика показывает что разные типы кабеля могут внести значительные искажения в результаты измерений.
В качестве калибровочных конденсаторов отлично подходят прецизионные К71-7, а в качестве калибровочных резисторов - С2-33Н.
Все детали с отклонением от номинала не более 1 процента. Если в результате первичных контрольных замеров выяснится что линейность измерений емкости слишком мала, изменяем сопротивление резистора R3 в пределах 50-220кОм (чем больше номинал этого резистора, тем выше будет точность измерений малых емкостей, но соответственно вырастет в разы время измерения больших емкостей); если линейность измерения сопротивлений мала, то придется подобрать емкость конденсатора С5 (разумеется менять его можно только на тако же термостабильный).
Вот вкратце и все рекомендации по сборке и наладке устройства. Свой прибор отдал для испытаний знакомому, работающему в цехе КИПиА местного предприятия, а для сравнения передал ему еще китайский измерительный прибор XC4070L (LCR-метр). Так вот - по результатам контрольных замеров, произведенных на прецизионной аппаратуре предприятия, прибор АВО-2006 превзошел китайский измеритель по точности измерения емкостей и сопротивлений! Так что делайте выводы и следите за дальнейшими публикациями в этой области.
Огромная подборка схем, руководств, инструкций и другой документации на различные виды измерительной техники заводского изготовления: мультиметры, осциллографы, анализаторы спектра, аттенюаторы, генераторы, измерители R-L-C, АЧХ, нелинейных искажений, сопротивлений, частотомеры, калибраторы и многое другое измерительное оборудование.
В процессе эксплуатации внутри оксидных конденсаторов постоянно происходят электрохимические процессы, разрушающие место соединения вывода с обкладками. И из-за этого появляется переходное сопротивление, достигающее иногда десятков Ом. Токи Заряда и разряда вызывают нагрев этого места, что еще больше ускоряет процесс разрушения. Еще одной частой причиной выхода из строя электролитических конденсаторов является "высыхание", электролита. Чтоб уметь отбраковывать такие конденсаторы предлагаем радиолюбителям собрать эту несложную схему
Идентификация и проверка стабилитронов оказывается несколько сложнее чем проверка диодов, т.к для этого нужен источник напряжения, превышающий напряжение стабилизации.
С помощью этой самодельной приставки вы сможете одновременно наблюдать на экране однолучевого осциллографа сразу за восемью низкочастотными или импульсными процессами. Максимальная частота входных сигналов не должна превышать 1 МГц. По амплитуде сигналы должны не сильно отличаться, по крайней мере, не должно быть более 3-5-кратного отличия.
Устройство расчитано на проверку почти всех отечественных цифровых интегральных микросхем. Им можно проверить микросхемы серий К155, К158, К131, К133, К531, К533, К555, КР1531, КР1533, К176, К511, К561, К1109 и многие другие
Помимо измерения емкости, эту приставку можно использовать для измерения Uстаб у стабилитронов и проверки полупроводниковых приборов, транзисторов, диодов. Кроме того можно проверять высоковольтные конденсаторы на токи утечки, что весьма помогло мне при налаживание силового инвертора к одному медицинскому прибору
Эта приставка к частотомеру используется для оценки и измерения индуктивности в диапазоне от 0,2 мкГн до 4 Гн. А если из схемы исключить конденсатор С1 то при подключении на вход приставки катушки с конденсатором, на выходе будет резонансная частота. Кроме того, благодаря малому значению напряжения на контуре можно оценивать индуктивность катушки непосредственно в схеме, без демонтажа, я думаю многие ремонтники оценят эту возможность.
В интернете много разных схем цифровых термометров, но мы выбрали те которые отличается своей простотой, малым количеством радиоэлементов и надежностью, а пугаться того, что она собрана на микроконтроллере не стоит, т.к его очень легко запрограммировать.
Одну из схем самодельного индикатора температуры со светодиодным индикатором на датчике LM35 можно использовать для визуальной индикации плюсовых значений температуры внутри холодильника и двигателя автомобиля, а также воды в аквариуме или бассейне и т.п. Индикация выполнена на десяти обычных светодиодах подключенных к специализированной микросхеме LM3914 которая используется для включения индикаторов с линейной шкалой, и все внутренние сопротивления ее делителя обладают одинаковыми номиналами
Если перед вами встанет вопрос как измерить частоту вращения двигателя от стиральной машины. Мы подскажем простой ответ. Конечно можно собрать простой стробоскоп, но существует и более грамотная идея, например использованием датчика Холла
Две очень простые схемы часов на микроконтроллере PIC и AVR. Основа первой схемы микроконтроллер AVR Attiny2313, а второй PIC16F628A
Итак, хочу сегодня рассмотреть очередной проект на микроконтроллерах, но еще и очень полезный в ежедневных трудовых буднях радиолюбителя. Это цифровой вольтметр на микроконтроллере. Схема его была позаимствована из журнала радио за 2010 год и может быть с легкостью переделана под амперметр.
Эта конструкция описывает простой вольтметр, с индикатороми на двенадцати светодиодах. Данное измерительное устройство позволяет отображать измеряемое напряжение в диапазоне значений от 0 до 12 вольт с шагом в 1 вольт, причем погрешность в измерении очень низкая.
Рассмотрена схема измерителя индуктивности катушек и емкости конденсаторов, выполненная всего на пяти транзисторах и, несмотря на свою простоту и доступность, позволяет в большом диапазоне определять с приемлемой точностью емкость и индуктивность катушек. Имеется четыре поддиапазона для конденсаторов и целых пять поддиапазонов катушек.
Думаю большинству понятно, что звучание системы во многом определяется различным уровнем сигнала на ее отдельных участках. Контролируя эти места, мы можем оценить динамику работы различных функциональных узлов системы: получить косвенные данные о коэффициенте усиления, вносимых искажениях и т.п. Кроме того, результирующий сигнал просто не всегда можно прослушать, поэтому и, применяются различного рода индикаторы уровня.
В электронных конструкциях и системах встречаются неисправности, которые возникают достаточно редко и их очень сложно вычислить. Предлагаемое самодельное измерительное устройство используется для поиска возможных контактных проблем, а также дает возможность проверять состояние кабелей и отдельных жил в них.
Основой этой схемы является микроконтроллер AVR ATmega32. ЖК дисплей с разрешением 128 х 64 точек. Схема осциллографа на микроконтроллере предельно проста. Но есть один существенный минус - это достаточно низкая частота измеряемого сигнала, всего лишь 5 кГц.
Эта приставка здорово облегчит жизнь радиолюбителя, в случае если у него появится необходимость в намотке самодельной катушки индуктивности, или для определения неизвестных параметров катушки в какой либо аппаратуре.
Предлагаем вам повторить электронную часть схемы весов на микроконтроллере с тензодатчиком, прошивка и чертеж печатной платы к радиолюбительской разработке прилагаеться.
Самодельный измерительный тестер обладает следующими Функциональными возможностями: измерение частоты в диапазоне от 0.1 до 15000000 Гц с возможностью изменения времени измерения и отображением значение частоты и длительности на цифровом экране. Наличие опции генератора с возможностью регулировки частоты во всем диапазоне от 1-100 Гц и выводом результатов на дисплей. Наличие опции осциллограф с возможностью визуализации формы сигнала и измерения его амплитудного значения. Функция измерения емкости, сопротивления, а также напряжения в режиме осциллографа.
Простым методом измерения тока в электрической цепи является способ измерение падения напряжения на резисторе, соединенным последовательно с нагрузкой. Но при протекании тока через это сопротивление, на нем генерируется ненужная мощность в виде тепла, поэтому его необходимо выбрать минимально возможной величиной, что ощутимо усиливает полезный сигнал. Следует добавить, что рассмотренные ниже схемы позволяют отлично измерять не только постоянный, но и импульсный ток, правда, с некоторым искажением, определяемый полосой пропускания усилительных компонентов.
Устройство используется для измерения температуры и относительной влажности воздуха. В качестве первичного преобразователя взят датчик влажности и температуры DHT-11. Самодельный измерительный прибор можно использовать в складских и жилых помещениях для мониторинга температуры и влажности, при условии, что не требуется высокая точность результатов измерений.
В основном для измерения температуры применяются температурные датчики. Они имеют различные параметры, стоимость и формы исполнения. Но у них имеется один большой минус, ограничивающий практику их использования в некоторых местах с большой температурой среды объекта измерения с температурой выше +125 градусов по Цельсию. В этих случаях намного выгоднее использовать термопары.
Схема межвиткового тестора и его работа довольна проста и доступна для сборки даже начинающими электронщиками. Благодаря этому прибору сможно проверить практически любые трансформаторы, генераторы, дроссели и катушеки индуктивности номиналом от 200 мкГн до 2 Гн. Индикатор способен определить не только целостность исследуемой обмотки, но и отлично выявляет межвитковое замыкание, а кроме того им можно проверить p-n переходы у кремниевых полупроводниковых диодов.
Для измерения такой электротехнической величины, как сопротивление используется измерительный прибор называемый Омметр. Приборы, измеряющие только одно сопротивление, в радиолюбительской практике используются достаточно редко. Основная масса пользуется типовым мультиметров в режиме измерения сопротивления. В рамках данной темы рассмотрим простую схему Омметра из журнала Радио и еще более простую на плате Arduino.
Для измерения напряжений высокой частоты используется выносной пробник (ВЧ головка).
Внешний вид авометра и ВЧ головки показан на рис. 22.
Прибор монтируют в корпусе из алюминия или в пластмассовой коробочке размерами примерно 200X115X50 мм. Лицевая панель из листового текстолита или гетинакса толщиной 2 мм. Корпус и переднюю панель можно также сделать из фанеры толщиной 3 мм, пропитанной бакелитовым лаком.
Рис. 21. Схема авометра.
Детали. Микроамперметр типа М-84 на ток 100 мка с внутренним сопротивлением 1 500 ом. Переменный резистор типа ТК с выключателем Вк1. Выключатель надо снять с корпуса резистора, повернуть на 180° и поставить на прежнее место. Такое изменение делают для того, чтобы контакты включателя замыкались, когда резистор полностью выведен. Если этого не сделать, то универсальный шунт будет всегда подключен к прибору, уменьшая его чувствительность.
Все постоянные резисторы, кроме R4—R7, должны быть с допуском номиналов сопротивлений не более ±5%. Резисторы R4—R7 шунтирующие прибор при измерении токов, — проволочные.
Выносной пробник для измерения напряжений высокой частоты размещают в алюминиевом корпусе от электролитического конденсатора Его детали монтируют на пластинке из оргстекла. На ней же крепят два контакта от штепсельной вилки, которые являются входом пробника. Проводники входной цепи надо располагать возможно дальше от проводников выходной цепи пробника.
Полярность диода пробника должна быть только такой, как на схеме. Иначе стрелка прибора будет отклоняться в обратную сторону. То же касается и диодов авометра.
Универсальный шунт изготовляют из проволоки с большим удельным сопротивлением и монтируют непосредственно на гнездах. Для R5—R7 подойдет константановая проволока диаметром 0,3 мм, а для R4 можно использовать резистор типа ВС-1 сопротивлением 1400 ом, намотав на его корпус константановую проволоку диаметром 0,01 мм, чтобы их общее сопротивление было 1 468 ом.
Рис 22. Внешний вид авометра.
Градуировка. Шкала авометра показана на рис. 23. Градуировку шкалы вольтметра производят по эталонному контрольному вольтметру постоянного напряжения по схеме, показанной на рис. 24, а. Источником постоянного напряжения (не менее 20 в) может быть низковольтный выпрямитель или батарея, составленная из четырех КБС-Л-0,50. Поворачивая движок переменного резистора, наносят на шкалу самодельного прибора отметки 5, 10 и 15 б, а между ними — по четыре деления. По этой же шкале измеряют и напряжения до 150 в, умножая показания прибора на 10, и напряжения до 600 в, умножая на 40 показания прибора.
Шкала измерений тока до 15 ма должна точно соответствовать шкале вольтметра постоянных напряжений, что проверяют по эталонному миллиамперметру (рис. 24,6). Если показания авометра отличаются от показаний контрольного прибора, то изменяя длину провода на резисторах R5—R7, подгоняют сопротивления универсального шунта.
Точно так же градуируют шкалу вольтметра переменных напряжений.
Для градуировки шкалы омметра надо использовать магазин сопротивлений или использовать в качестве эталонных постоянные резисторы с допуском ±5%. Прежде чем начать градуировку, резистором R11 авометра устанавливают стрелку прибора в крайнее правое положение — против цифры 15 шкалы постоянных токов и напряжений. Это будет «0» омметра.
Диапазон сопротивлений, измеряемых авометром, большой — от 10 ом до 2 Мом, шкала получается плотной, поэтому на шкалу наносят только цифры сопротивлений 1 ком, 5 ком, 100 ком, 500 ком и 2 Мом.
Авометром можно измерять статический коэффициент усиления транзисторов по току Вст до 200. Шкала этих измерений равномерная, поэтому Делят ее на равные промежутки заранее и проверяют по транзисторам с известными значениями Вст Если показания прибора несколько отличаются от фактических значений, то изменяют сопротивление резистора R14 до действительных значений этих параметров транзисторов.
Рис. 23. Шкала авометра.
Рис. 24. Схемы градуировки шкал вольтметра и миллиамперметра авометра.
Для проверки выносного пробника при измерении высокочастотного напряжения нужны вольтметры ВКС-7Б и любой высокочастотный генератор, параллельно которому подключают пробник. Провода от пробника включают в гнездо «Общий» и «+15 в» авометра. Высокую частоту подают на вход лампового вольтметра через переменный резистор, как при градуировке шкалы постоянных напряжений. Показания лампового волтьметра должны соответствовать шкале постоянного напряжения на 15 в авометра.
Если показания при проверке прибора по ламповому вольтметру не совпадают, то несколько изменяют сопротивление резистора R13 пробника.
С помощью пробника измеряют напряжения высокой частоты только до 50 в. При большем напряжении может произойти пробой диода. При измерении напряжений частот выше 100—140 Мгц прибор вносит значительные погрешности измерений ввиду шунтирующего действия диода.
Все градуировочные отметки на шкале омметра делают мягким карандашом и только после проверки точности измерений обводят их тушью.
Начнем с того, кто такие радиолюбители. Радиолюбительство, как массовое явление, возникло вместе с появлением в быту первых радиоприемников в двадцатые годы прошлого столетия: многих интересовало, что же там внутри и как это работает. По сути, радиолюбитель - инженер без диплома.
Кстати, несколько слов об этом жире: если Вам приходилось паять старые антенные разъемы с тусклым серым покрытием, то с канифолью запаять его очень трудно. Такое не забывается. А вот с нейтральным жиром совсем просто и быстро, что называется в одно касание!!! Главное тут не перепутать, - вместо нейтрального жира не воспользоваться кислотным.
Как и в случае с паяльниками рано или поздно придется приобретать другие припои и другие флюсы. Все зависит от размеров электронных компонентов и конструкции их корпусов.
Как хранить радиодетали
Конечно, можно свалить все в большую кучу, и из нее выискивать нужную деталь. Такое занятие займет немало времени и надоест очень скоро, а в конце концов, погубит весь энтузиазм, и радиолюбительство на этом закончится. Хотя, скорее всего, просто заставит искать другие методы складирования.
Современные детали малогабаритные, да не так уж и много может быть их у домашнего умельца. Для этих целей в магазинах и на радиорынках продаются специальные коробки с ячейками. В ячейку детали лучше положить в маленьком целлофановом пакете. Если такую коробочку купить не удастся, то можно просто склеить несколько спичечных коробков. Также неплохо подойдут коробки с секциями для ниток и иголок продающиеся в магазинах тканей.
Рис. 2. Касетница для хранения радиодеталей
Измерительные приборы в мастерской радиолюбителя
Авометры и мультиметры
Заниматься конструированием или ремонтом электронных устройств совсем невозможно без измерительных приборов, ведь электричество не имеет ни вкуса, ни цвета, ни запаха (пока ничего не горит). Если вспомнить закон Ома, то измерять в электрических цепях приходится ток, напряжение и сопротивление. Но совсем не обязательно иметь три отдельных прибора: амперметр, вольтметр и омметр. Достаточно приобрести комбинированный прибор АмперВольтОмметр или просто авометр. Еще такой универсальный прибор часто называют тестером.
Такие названия чаще всего применяют к старым добрым стрелочным приборам. Хорошим стрелочным тестером считается тот, у которого входное сопротивление в режиме измерения постоянного напряжения не менее 20 КОм/В. Такой прибор не будет «подсаживать» результат измерения даже в высокоомных участках электрической цепи, например на базах транзисторов.
В настоящее время более популярны . Результат измерения у них показывается в виде цифр, что не заставляет в уме пересчитывать показания, как в случае пользования стрелочным прибором. Входное сопротивление мультиметров намного выше, чем у стрелочных и составляет на всех пределах 1МОм. Кроме , напряжения и сопротивления практически все модели мультиметров могут измерять коэффициент усиления транзисторов. Из дополнительных функций можно назвать измерение емкости конденсаторов, частоты, температуры. Некоторые модели имеют генератор прямоугольных импульсов звуковой частоты.