Каталог радиолюбительских схем

Большинство аналоговых измерительных приборов уступают по точности цифровым. Например, если необходимо измерить напряжение 35 В, то это обычно приходится делать на шкале 0...100 В, поскольку использование ближайшей шкалы 0... 30 приведет к зашкаливанию. Отметка же 35 В приходится на наименее точную, начальную часть шкалы 0... 100 В.

Увеличить точность аналоговых приборов можно, используя “растянутую” шкалу, например с пределами 0... 10, 10...20, 20...30 и т. д. Для этого достаточно применить алгебраический сумматор на ОУ (рис. 1). Если входное напряжение достигает значений, при которых происходит полное отклонение стрелки прибора PU1, на один из суммирующих резисторов R2...R4 подается напряжение такой полярности и величины, чтобы скомпенсировать входное, т. е. вернуть стрелку прибора на нуль. При увеличении входного напряжения компенсирующее напряжение подводится на резисторы с меньшим сопротивлением, чем достигается дальнейшая компенсация.

На принципиальной схеме вольтметра с “растянутой” шкалой (рис. 2) резисторы R3 и R4 определяют коэффициент усиления входной ступени на ОУ А1, а резистор R3 обеспечивает и требуемое входное сопротивление.

Сопротивления суммирующих резисторов (R11—R15) относятся как 1:2:4:8. Это дает возможность обеспечить двенадцать подднапазонов измерения (0...10, 10...20, ..., 110...120 В) путем соответствующей “двоичной” коммутации всего четырех прецизионных резисторов секциями переключателя S1.

Если включить один из “ненулевых” пределов измерения, например 10...20 В, а напряжение на вход вольтметра не подавать, то компенсирующее напряжение вызовет обратное зашкаливание стрелочного прибора. Для зашиты от этого в устройство введен транзистор V6. В рабочем (нормальном) режиме он закрыт и не влияет на работу стрелочного прибора, но если напряжение на выходе ОУ А1.1 станет отрицательным, то транзистор открывается по цепи базы и шунтирует выход ОУ. исключая зашкалнвание стрелочного прибора.

Диоды VI, V2 и светодиод V3 защищают прибор Р1 и при чрезмерном положительном (более 2,5 В) напряжении на выходе ОУ. О перегрузке свидетельствует свечение светодиода V3.

Для измерения переменного напряжения в устройство введен пиковый детектор на ОУ А2.

В отличие от детекторов средневыпрямленного значения, его показания не искажаются компенсирующим постоянным напряжением. Поскольку шкала в этом режиме работы прибора проградуирована в среднеквадратических значениях синусоидального напряжения, которые в 1,41 раз меньше пиковых, суммирующие резисторы R11—R15 необходимо подключать к источнику большего компенсирующего напряжения. Соответствующую коммутацию обеспечивает секция переключателя S2.4.

Нормальной для ОУ А1.1 является отрицательная полярность входного напряжения. При этом компаратор А1.2 вызывает свечение зеленого светодиода V5. При обратной полярности свечение красного светодиода V4 сигнализирует о необходимости изменить полярность входных щупов X1 и Х2 переключателем S2.

Светодиоды V4 и V5 расположены под одной и той же индикаторной линзой, поэтому при подаче на вход переменного напряжения одновременное свечение обоих светодиодов приобретает жёлтый цвет.

Для налаживания прибора на постоянном токе включают предел измерения 0...10 В и резистором R7 устанавливают стрелку прибора Р1 на нулевую отметку шкалы. Затем подают на вход постоянное напряжение 10 В и резистором R17 добиваются отклонения стрелки на конечную отметку шкалы. Далее, включив предел 10...20 В резистором R29, вновь устанавливают нулевое показание прибора.

Для калибровки на переменном токе включают предел 0...10 В и резистором R20 устанавливают стрелку прибора на нуль. Подавая на вход синусоидальное напряжение 10 В. резистором R26 устанавливают стрелку на конечную отметку, после чего включают предел измерения 10...20 В и резистором R30 снова устанавливают стрелку прибора Р1 на нулевую отметку- На этом налаживание вольтметра заканчивают.

Byers Т. 1. Expanded scale voltmeter.— Radio-Electronics, 1981, November, № II, p. 52—56.

Примечание редакции. В вольтметре можно использовать отечественные ОУ типов К140УД6, К140УД8, К544УД1, транзисторы КТ361Г(V6), диоды серий КД503, КД509, КД521 (V1, V2, V7), стабилитроны КС133А (V8), КС162А (V9). светодиоды АЛ102А, Б,Г; АЛ307А,В (V3 V4) и АЛ102В,Д; АЛ307В,Г (V5). В качестве стрелочного прибора можно использовать любой малогабаритный с током полного отклонения 1 мА.

Точность резисторов R11— R15 должна быть не хуже 0,5%.

РАДИО № 4, 1983 г., с.60.