Приставки для мультиметра для измерения магнитного поля. LC-метр — приставка к мультиметру. Описание конструкции самодельных токовых клещей

В журнале «Радиолюбитель» №3 2001 г. я прочитал статью С. Гордиенко «Прибор для проверки полупроводниковых стабилитронов» с простой схемой. Но меня не устроило питание от 6 вольт, а также трансформатор от сетевого адаптера, который имеет значительный вес и габариты.

Поэтому я изготовил вариант идентификатора стабилитронов, в котором применил импульсный трансформатор на ферритовом кольце и напряжение питания снизил до 1,5 вольта:

При напряжении питания 1,5 вольт и потребляемом токе около 36 мА напряжение холостого хода на выходе приставки получилось около 150 вольт. При питании от аккумулятора с напряжением 1,2 вольта выходное напряжение снижается до 130 вольт.
Приставка сохраняет работоспособность при снижении напряжения питания до 0,4 вольта (при этом, соответственно, снижается выходное напряжение), но это позволяет во многих случаях использовать для ее питания даже подсевшие элементы.

Трансформатор намотан на ферритовом кольце К10х6х5. Первичные обмотки намотаны в два провода ПЭЛШО 0,31 2х10 витков. Вторичная обмотка тоже намотана в два провода ПЭТВ 0,19 по 105 витков. Затем обмотки соединены последовательно (начало одной и конец другой). Диаметр провода можно взять меньшим, чем в моем варианте.

Транзистор и диод я выпаял из вспышки одноразового фотоаппарата. Но можно применить и другие n-p-n транзисторы (желательно с малым напряжением насыщения). При этом потребуется лишь подобрать номинал резистора R1. Уменьшение сопротивления резистора ведет к увеличению выходного напряжения и тока.
Диод можно заменить на любой выпрямительный высоковольтный с малым временем восстановления (способный выпрямлять на частотах в сотни кГц).
Я пробовал ставить транзистор КТ315Г и диод 1N4007. Но с ними на треть снижалось выходное напряжение и КПД устройства.

Детали приставки разместил на печатной плате размерами 60х23 мм:

Корпус приставки склеил из листового пластика толщиной 2 мм:

Крышка батарейного отсека крепится к корпусу двумя винтами М2 с потайной головкой.

Для подсоединения к мультиметру использовал штекеры от его щупов, которые впаял прямо в плату. Для подключения стабилитронов в плату впаял гнезда от разъема 2РМ, в которые также можно вставлять выносные щупы или зубчатые зажимы типа «крокодил»:

Для проверки стабилитрона его сначала подключают к приставке, а затем включают ее питание. Мультиметр должен быть установлен на педеле 200 вольт. Его показания будут равны напряжению стабилизации стабилитрона:

Не надо бояться перепутать полярность. При этом прибор лишь покажет прямое падение напряжения на стабилитроне 0,6…0,8 вольта (если он не двусторонний).
С помощью этой приставки можно также проверять низковольтные диоды для определения их напряжения пробоя. Такие диоды в обратном включении можно использовать вместо высоковольтных стабилитронов.

В этой статье мы с вами будем собирать ESR-метр. В первый раз слышите слово “ESR”? А ну-ка бегом читать эту статью!

Для чего нужен ESR-метр

Итак, для чего нам вообще собирать ESR-метр? Для тех, кто поленился читать статью про ESR давайте вспомним, чем оно нам вредит. Дело в том, что сейчас почти во всей электронной аппаратуре используются импульсные блоки питания. В этих импульсных блоках питания “гуляют” высокие частоты и некоторые из этих частот проходят через электролитические конденсаторы. Если вы читали статью конденсатор в цепи постоянного и переменого тока , то наверняка помните, что высокие частоты конденсатор пропускает через себя почти без проблем. И проблем тем меньше, чем выше частота. Это, конечно, в идеале. В реальности же в каждом конденсаторе “спрятан” резистор. А какая мощность будет выделяться на резисторе?

P=I 2 xR

где

P – это мощность, Ватт

I – сила тока, Ампер

R – сопротивление, Ом

А как вы знаете, мощность, которая рассеивается на резисторе – это и есть тепло;-) И что тогда у нас получается? Конденсатор тупо превращается в маленькую печку)). Нагрев конденсатора – эффект очень нежелательный, так как при нагреве в лучшем случае он меняет свой номинал, а в худшем – просто раскрывается розочкой). Такие кондеры-розочки использовать уже нельзя.

Вздувшиеся электролитические конденсаторы – это большая проблема современной техники. Очень много отказов в работе электроники бывает именно по их вине. Визуально это проявляется в появлении припухлости в верхней части конденсатора. Видите небольшие прорези на шляпе этих конденсаторов? Это делается для того, чтобы такой конденсатор не разрывался от предсмертного шока и не забрызгивал всю плату электролитом, а ровнёхонько надрывал тонкую часть прорези и испускал тихий спокойных выдох. У советских конденсаторов таких прорезей не было, и поэтому если они и бахали, то делали это громко, эффектно и задорно)))

Но иногда бывает и так, что внешне такой конденсатор ничем не отличается от простых рабочих конденсаторов, а ESR очень велико. Поэтому, для проверки таких конденсаторов и был создан прибор под названием ESR-метр. У меня например ESR-метр идет в комплекте с Транзистор-метром :

Минус данного прибора в том, что им можно замерять ESR только демонтированных конденсаторов. Если замерять прямо на плате, то он выдаст полную ахинею.

Схема и сборка

В интернете очень давно гуляет схема простенького ESR-метра, а точнее – приставки к . С помощью нее можно спокойно замерить ESR конденсатора, даже не выпаивая его из платы. Давайте же рассмотрим схемку нашей приставки. Кликните по ней, и схема откроется в новом окне и в полный рост:

Вместо “Cx” (в штриховом прямоугольнике) мы здесь ставим конденсатор, у которого замеряем ESR.

Для того, чтобы не травить лишний раз платку, я взял и спаял на ней. На Али я взял целый набор этих макеток. Это получается даже дешевле, чем покупать фольгированный текстолит.

С обратной стороны макетной платы для связи радиоэлементов использовал провод МГТФ

Вы легко его узнаете по розовой окраске. Хотя бывают и другого цвета, но в основном розовый.

Что это за “фрукт”? МГТФ расшифровывается как М онтажный, Г ибкий, Т еплостойкий, в Ф торопластовой изоляции. Этот провод отлично подходит для электронных поделок, так как при пайке его изоляция не плавится. Это только один из плюсов.

Обратную сторону с проводами МГТФ я показывать не буду). Там ничего интересного нет).

После сборки макетная плата выглядит вот так:

Микросхемы по привычке всегда ставлю в панельки:

При своей стоимости, панельки позволяют быстро сменить микросхему. Особенно это актуально для дорогих микроконтроллеров. Вдруг понадобится МК для других целей?)

Для подачи питания с батарейки на платку, я воспользовался стандартной клеммой от старого мультиметра:

Как быть, если у вас нет такой клеммы, а подать питание с Кроны необходимо? В таком случае, у вас наверняка есть старая батарейка Крона, так ведь? Аккуратно вскрываем корпус, снимаем клеммы батарейки, подпаиваем проводки и у нас готова клемма для подключения к новой батарейке. На крайний случай их можно также купить на Али. Выбор огромный.

Прибор выполнен в виде приставки к любому цифровому мультиметру:

Здесь есть одно “но”. Так как мы измеряем на пределе 200 милливольт постоянного напряжения (DCV), то и значения мы получим не в Омах или миллиомах, а в милливольтах, которые затем, сверяясь со значениями полученными при калибровке прибора, мы должны будем перевести в Омы.

А вот и мой самопальный щуп :

Подобные приборы не любят длинных проводов-щупов, идущих к ножкам конденсатора, и поэтому я был вынужден сделать подобие пинцета, собранное из двух половинок фольгированного текстолита.

Внутри корпуса платка выглядит примерно вот так:

Провода, идущие к пинцету, закреплены каплей термоклея . Между щупами, идущими к мультиметру, стоит конденсатор керамика 100 нанофарад с целью снизить уровень помех. В схеме применен подстроечный резистор на 1,5 Килоома. С помощью этого резистора мы и будем калибровать наш приборчик.

Калибровка прибора

После того как все собрали, приступаем к калибровке (настройке) нашего ESR-метра пошагово:

1)Если у вас есть осциллограф , замеряем на измерительных щупах напряжение с частотой 120-180 КилоГерц. Если замеряемая частота не укладывается в этот диапазон, то меняем значение резистора R3.

2) Цепляем мультиметр и ставим его крутилку на измерение милливольт постоянного напряжения.

3) Берем резистор номиналом в 1 Ом и цепляем его к измерительным щупам. В данном случае, к нашему самопальному пинцету.

4) Добиваемся того, чтобы мультиметр показал значение в 1 милливольт, меняя значение подстроечного резистора R1

5) Теперь берем сопротивление 2 Ома, и не меняя значение R1 записываем показания мультиметра

6) Берем 3 Ома и снова записываем показания и тд. Думаю, до 8-10 Ом вам таблички хватит вполне.

Например, мы можем выставить соответствие 1 милливольт – это 1 Ом, и т. д., хотя я предпочел настроить 4,8 милливольт – 1 Ом, для того чтобы была возможность точнее измерять низкие значения сопротивления. При замыкании щупов – контактов пинцета на дисплее мультиметра значение 2,8 милливольт. Сказывается сопротивление проводов-щупов. Это у нас типа 0 Ом;-).

Приведу для ознакомления значения измерений низкоомных резисторов: при измерении резистора 0,68 Ом значения равны 3,9 милливольт, 1 ом – 4,8 милливольт, 2 Ома – 9,3 милливольта. У меня получилась вот такая табличка, которую я потом и наклеил на свой прибор

При измерении сопротивления в 10 Ом на экране уже показание 92,5 миллиВольт. Как мы видим, зависимость не пропорциональная.

После того, как я сделал замеры, смотрю в другую табличку:

Слева – номинал конденсатора, вверху – значение напряжения, на которое рассчитан этот конденсатор. Ну и, собственно, в таблице максимальное значение ESR конденсатора, который можно использовать в ВЧ схемах.

Давайте попробуем замерить ESR у двух импортных и одного отечественного конденсатора

Как вы видите, импортные конденсаторы обладают очень маленьким ESR. Советский конденсатор показывает уже большее значение. Оно и не удивительно. Старость не в радость).

Поправки к схеме

1) Для более-менее точных измерений, желательно, чтобы питание нашего ESR-метра было всегда стабильное. Если батарейка разрядится хотя бы на 1 Вольт, то показания ESR также будут уже с погрешностью. Так что лучше постарайтесь давать питание на ESR-метр всегда стабильное. Как я уже сказал, для этого можно использовать внешний блок питания или собрать схемку на 7809 микросхеме. Например, блок питания можно собрать по этой схеме.

2) Показания, которые выдает наша самоделка, не говорят о том, что наш самопальный прибор с великой точностью замеряет ESR. Скорее всего, его можно отнести к пробникам. А что делают пробники? Отвечают в основном на два вопроса: да или нет;-). В данном случае прибор “говорит”, можно ли использовать такой конденсатор или лучше все-таки поставить его в НЧ (Н изкоЧ астотную) схему.

Данный пробник может собрать любой, даже начинающий радиолюбитель, если у него вдруг возникнет потребность заняться ремонтами. А вот и видео его работы:

Цифровой измерительный прибор в лаборатории радиолюбителя теперь не редкость. Однако не часто им можно измерить параметры конденсаторов и катушек индуктивности, даже если это мультиметр. Описываемая здесь простая приставка предназначена для использования совместно с мультиметрами или цифровыми вольтметрами (например, М-830В, М-832 и им подобными), не имеющими режима измерения параметров реактивных элементов.

Для измерения емкости и индуктивности с помощью несложной приставки использован принцип, подробно описанный в статье А. Степанова "Простой LC-метр" в "Радио" № 3 за 1982 г. Предлагаемый измеритель несколько упрощен (вместо генератора с кварцевым резонатором и декадного делителя частоты применен мультивибратор с переключаемой частотой генерации), но он позволяет с достаточной для практики точностью измерять емкость в пределах 2 пФ...1 мкФ и индуктивность 2 мкГн... 1 Гн. Кроме того, в нем вырабатывается напряжение прямоугольной формы с фиксированными частотами 1 МГц, 100 кГц, 10 кГц, 1 кГц, 100 Гц и регулируемой амплитудой от 0 до 5 В, что расширяет область применения устройства.

Задающий генератор измерителя (рис. 1) выполнен на элементах микросхемы DD1 (КМОП), частоту на его выходе изменяют с помощью переключателя SA1 в пределах 1 МГц - 100 Гц, подключая конденсаторы С1-С5. С генератора сигнал поступает на электронный ключ, собранный на транзисторе VT1. Переключателем SA2 выбирают режим измерения "L" или "С". В показанном на схеме положении переключателя приставка измеряет индуктивность. Измеряемую катушку индуктивности подключают к гнездам Х4, Х5, конденсатор - к ХЗ, Х4, а вольтметр - к гнездам Х6, Х7.

При работе вольтметр устанавливают в режим измерения постоянного напряжения с верхним пределом 1 - 2В. Следует учесть, что на выходе приставки напряжение изменяется в пределах 0... 1 В. На гнездах Х1, Х2 в режиме измерения емкости (переключатель SA2 - в положении "С") присутствует регулируемое напряжение прямоугольной формы. Его амплитуду можно плавно изменять переменным резистором R4.

Питается приставка от батареи GB1 с напряжением 9 В ("Корунд" или аналогичные ей) через стабилизатор на транзисторе VT2 и стабилитроне VD3.

Микросхему К561ЛА7 можно заменить на К561ЛЕ5 или К561ЛА9 (исключив DD1.4), транзисторы VT1 и VT2-на любые маломощные кремниевые соответствующей структуры, стабилитрон VD3 заменим на КС156А, КС168А. Диоды VD1, VD2 - любые точечные германиевые, например, Д2, Д9, Д18. Переключатели желательно использовать миниатюрные.

Корпус прибора - самодельный или готовый подходящих размеров. Монтаж деталей (рис. 2) в корпусе - навесной на переключателях, резисторе R4 и гнездах. Вариант внешнего вида показан на рисунке. Разъемы ХЗ-Х5 - самодельные, изготовлены из листовой латуни или меди толщиной 0,1...0,2 мм, конструкция их понятна из рис. 3. Для подключения конденсатора или катушки необходимо ввести выводы детали до упора в клиновидный зазор пластин; этим достигается быстрая и надежная фиксация выводов.

Налаживание прибора производят с помощью частотомера и осциллографа. Переключатель SA1 переводят в верхнее по схеме положение и подбором конденсатора С1 и резистора R1 добиваются частоты 1 МГц на выходе генератора. Затем переключатель последовательно переводят в последующие положения и подбором конденсаторов С2 - С5 устанавливают частоты генерации 100 кГц, 10 кГц, 1 кГц и 100 Гц. Далее осциллограф подключают к коллектору транзистора VT1, переключатель SA2 - в положении измерения емкости. Подбором резистора R3 добиваются формы колебаний, близкой к меандру на всех диапазонах. Затем переключатель SA1 снова устанавливают в верхнее по схеме положение, к гнездам Х6, Х7 подключают цифровой или аналоговый вольтметр, а к гнездам ХЗ, Х4 - образцовый конденсатор емкостью 100 пф. Подстройкой резистора R7 добиваются показаний вольтметра 1 В. Потом переводят переключатель SA2 в режим измерения индуктивности и к гнездам Х4, Х5 подключают образцовую катушку с индуктивностью 100 мкГн, резистором R6 устанавливают показания вольтметра, также равные 1 В.

На этом настройка прибора заканчивается. На остальных диапазонах точность показаний зависит только от точности подбора конденсаторов С2 -С5. От редакции. Налаживание генератора лучше начать с частоты 100 Гц, которую устанавливают подбором резистора R1, конденсатор С5 не подбирают. Следует помнить, что конденсаторы СЗ - С5 должны быть бумажными или, что лучше, метаплопленочными (К71, К73, К77, К78). При ограниченных возможностях в подборе конденсаторов можно использовать и переключение секцией SA1.2 резисторов R1 и их подбор, а число конденсаторов надо уменьшить до двух (С1, СЗ). Номиналы сопротивлений резисторов составят в этом случае 4.7, 47, 470 кОм.

Радио 12-98

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Примечание	Магазин	Мой блокнот
DD1	Микросхема	К561ЛА7	1			В блокнот
VT1	Биполярный транзистор	КТ361Г	1			В блокнот
VT2	Биполярный транзистор	КТ315Г	1			В блокнот
VD1, VD2	Диод	Д2Б	2			В блокнот
VD3	Стабилитрон	КС162А	1			В блокнот
С1	Конденсатор	100 пФ	1			В блокнот
С2, С7	Конденсатор	1000 пФ	2			В блокнот
С3	Конденсатор	0.01 мкФ	1			В блокнот
С4	Конденсатор	0.1 мкФ	1			В блокнот
С5, С6	Конденсатор	1 мкФ	2			В блокнот
С8, С9	Электролитический конденсатор	100 мкФ 10 В	2			В блокнот
R1	Резистор	4.7 кОм	1			В блокнот
R2, R3, R5	Резистор	470 Ом	3			В блокнот
R4	Переменный резистор	470 Ом	1

Для замера больших токов, как правило, применяют бесконтактный метод, — особыми токовыми клещам. Токовые клещи – измерительное устройство, имеющее раздвижное кольцо, которым охватывают электропровод и на индикаторе прибора отображается величина протекающего тока.

Превосходство подобного метода бесспорно, — чтобы замерить силу тока нет нужды разрывать провод, что в особенности немаловажно при измерении больших токов. В данной статье приводится описание токовые клещи постоянного тока , которые вполне возможно сделать своими руками.

Описание конструкции самодельных токовых клещей

Для сборки устройства понадобится чувствительный датчик Холла, к примеру, UGN3503. На рисунке 1 изображено устройство самодельной клещи. Необходим, как уже сказано, датчик Холла, а так же, кольцо ферритовое диаметром от 20 до 25 мм и крупный «крокодил», к примеру, подобный как на проводах для запуска (прикуривания) автомобиля.

Ферритовое кольцо необходимо точно и аккуратно распилить либо разломить на 2-е половинки. Для этого ферритовое кольцо необходимо сначала подпилить алмазным надфилем или пилкой для ампул. Далее, поверхности разлома ошкурить мелкой шкуркой.

С одной стороны на первую половинку ферритового кольца приклеить прокладку из чертежного ватман. С другой стороны на другую половинку кольца наклеить датчик Холла. Приклеивать лучше всего эпоксидным клеем, только нужно проследить, чтобы датчик Холла хорошо прилегал к зоне разлома кольца.

Следующий шаг – соединяем обе половинки кольца и обхватываем его «крокодилом» и приклеиваем. Теперь при нажатии на ручки «крокодила» ферритовое кольцо будет расходиться.

Электронная схема токовых клещей

Принципиальная электрическая схема приставки к мультиметру изображена на рисунке 2. При протекании тока по электропроводу, вокруг него появляется магнитное поле, и датчик Холла фиксирует силовые линии, проходящие через него, и формирует некоторое постоянное напряжение на выходе.

Данное напряжение усиливается (по мощности) ОУ А1 и идет на выводы мультиметра. Соотношение напряжения на выходе от протекающего тока: 1 Ампер = 1 мВольт. Подстроечные сопротивления R3 и R6 — многооборотные. Для настройки необходим лабораторный блок питания с минимальным током на выходе около 3А, и встроенным амперметром.

Сперва подсоедините данную приставку к мультиметру и выставьте её на нуль путем изменения сопротивления R3 и среднем положении R2. Далее, перед любым измерением необходимо будет выставлять ноль потенциометром R2. Выставьте на блоке питания наименьшее напряжение и подсоедините к нему большую нагрузку, например, электролампу, применяемую в фарах автомобиля. Затем на один из проводов, подсоединенный к данной лампе, зацепите «клещи» (рисунок 1).

Повышайте напряжение, до тех пор, пока амперметр блока питания не покажет 2 ампера. Подкрутите сопротивление R6 так, чтобы величина напряжения мультиметра (в милливольтах) соответствовала данным амперметра блока питания в амперах. Еще несколько раз проконтролируйте показания, меняя силу тока. Посредством этой приставки возможно мерить ток до 500А.

для измерения индуктивности

В настоящее время практически все радиолюбители имеют в своем распоряжении какие-нибудь мульти- метры. Чаще всего, это недорогие китайские приборы "серии 830". В частности, у меня давно и успешно эксплуатируется тестер "DT -830B ". Этот прибор по многим параметрам хорош для радиолюбительской практики, но не предназначен для измерения индуктивности. Не так уж часто, но такая потребность воз­никает. Именно поэтому вызвала интерес читателей статья по его доработке.

Получив журнал, стал разби­раться со схемой и я. В процессе анализа возникли замечания. Мик­росхема DA 1 типа МС34063 дав­но распространена за рубежом. Ее можно купить и на отечественных радиорынках по вполне приемле­мой цене, но, как мне кажется, ее применение приводит к неоправ­данному усложнению схемы при­ставки для измерения индуктивно­сти. Вполне достаточно восполь­зоваться более распространенной в радиолюбительской практике микросхемой интегрального ста­ билизатора напряжения, напри­мер, 78L 05. Тогда отпадет необхо­димость применения дефицитного низкоомного резистора на 0,33 Ом (R 1), диода Шоттки (VD 1 1N 5819) и малогабаритных дросселей (L 1, L 2).

Триггер Шмитта DD1.1 использо­ван в схеме генератора импульсов. Элемент DD1 .2 этой же микросхе­мы предназначен для согласования генератора и его нагрузки (R5, Lx). В статье предлагалось подавать на­пряжение с измеряемой индуктив­ности Lx на вход мультиметра "М830В" через развязывающие кас­кады на элементах DD1.3 и DD1.4, включенные последовательно. Учи­тывая, что входное сопротивление использованного мультиметра "М830" и аналогичных не менее 1 МОм, более целесообразно изменить схе­му (рис.1).

Теперь сигнал с измеряемой ин­дуктивности Lx подается на милли­вольтметр РА1 через однополупериодный выпрямитель на VD 1. Посто­янное напряжение на R4 и С2 зави­сит от напряжения на Lx. Для умень­шения влияния напряжения пита­ния микросхемы DD1 на точность измерений в схеме применен интегральный стабилизатор напряжения DA1 типа 78L05. В крайнем случае, вполне до­пустимо вообще ограничиться параметрическим стабилиза­тором напряжения, например, стабилитроном КС156А. Эле­менты DD1 .2.. .DD1 .4 включе­ны параллельно для умощнения выхода генератора DD1 .1 перед подачей сигнала с него на низкоомную нагрузку (R2, Lx).

Резисторы R3 и R4 образуют де­литель напряжения. Подбором со­противления R3 можно добиться того, что показания милливольтмет­ра РА1 численно будут соответство­вать величине индуктивности Lx в микрогенри. К сожалению, данная схема за счет нелинейности вольт - амперной характеристики полупро­водникового диода VD1 обуславли­вает довольно значительную по­грешность измерения индуктивнос­ти. Изменением номинала R3 при настройке калибруют устройство в одной точке (при конкретном значе­нии Lx). В качестве контрольных можно использовать промышлен­ные дроссели ДМ (ДПМ) с 5% до­пуском.

Доработанная приставка собра­на на печатной плате, чертеж ко­торой и расположение радиоком­понентов приведены на рис.2, а на рис.3 - внешний вид изготовлен­ной платы.

При экспериментах выявилась интересная особенность схемы. При макетировании диод VD1 ошибочно был запаян в печатную пла+у "наоборот" (в про­тивоположной указан­ной на рис.1 полярнос­ти), а схема работала! Впоследствии поляр­ность диода была изме­нена, и при этом схема тоже работала! При­шлось решать: - "А как надо?". Оказалось, что на измеритель надо подавать отри­цательные полуволны переменного напряжения, возникающие на изме­ряемой индуктивности Lx при ее ударном возбуждении положитель­ными импульсами с генератора. Только при таком включении диода VD 1 показания милливольтметра РА1 будут равны нулю, если к при­бору не подключена измеряемая индуктивность.

Раздел: [Измерительная техника]
Сохрани статью в: