Вч щуп для мультиметра: Широкополосный щуп — приставка к мультиметру для измерения переменного напряжения

Содержание

Широкополосный щуп — приставка к мультиметру для измерения переменного напряжения

Цифровые мультиметры широко применяются в радиолюбительской практике и помогают решать большинство задач по проведению измерений. Однако при измерении переменного напряжения зачастую возникают большие проблемы. Хотя большинство мультиметров и имеют такую функцию, диапазон частот у них, как правило, ограничен частотой несколько сот герц или единицами килогерц.

Для устранения такого «пробела» предлагается снабдить мультиметр выносным щупом-приставкой, который преобразует переменное напряжение (в том числе и высокочастотное) в постоянное. Самый простой вариант такого щупа — детекторная головка на основе чувствительного германиевого диода или диода Шоттки [1, 2].

Применив специализированные микросхемы, можно сделать щуп [3] с большим частотным (до 500 МГц) и динамическим диапазонами и обеспечивающий индикацию напряжения в децибелах относительно 1 В (дБВ).

Самый простой и доступный вариант — это, конечно, щуп с детектором (выпрямителем). Описание такого щупа в виде приставки к мультиметру приводится далее. За основу была взята конструкция ВЧ-пробников, описания которых приведены в [4, 5].

 

Щуп для мультиметра с входным сопротивлением 10 МОм

Схема щупа показана на рис. 1. Он предназначен для совместной работы с мультиметром, у которого входное сопротивление не менее 10 МОм и который включён в режим измерения постоянного напряжения. Для повышения удобства измерений он должен иметь автоматический переключатель пределов измерения. В наличии был мультиметр APPA 61, который отвечает этим требованиям и у которого минимальная единица измерения 1 мВ и высокая точность.

Рис. 1. Схема щупа

 

Щуп собран на одном германиевом диоде VD1, который и определяет основные параметры, в первую очередь чувствительность. Максимальная амплитуда входного напряжения ограничена значением допустимого обратного напряжения применённого детекторного диода. Для диода КД507А это напряжение — 20 В, поэтому амплитуда входного напряжения не должна превышать 10 В. Для развязки мультиметра от измеряемой цепи установлены резисторы R1 и R2. Поскольку они установлены в каждый из проводов, последние оказываются развязанными от контролируемой цепи, что позволяет измерять переменное напряжение не только относительного общего провода, но и на отдельном элементе. Подстроечный резистор R3 — калибровочный. Конденсатор С1 обеспечивает развязку по постоянному току, а его ёмкость задаёт нижнюю граничную частоту. Верхняя граничная частота определяется, в первую очередь, параметрами диода. В отличие от пробников [4, 5], ёмкость разделительного конденсатора увеличена, что обеспечило нижнюю граничную частоту около 100 Гц. Но пробник можно сделать чисто высокочастотным, для этого ёмкость конденсатора С1 должна быть 300…500 пФ.

Для выравнивания передаточной характеристики применена цепь из резистора R4 и коллекторного перехода транзистора VT1. При входном напряжении до 0,3…0,5 В эта цепь практически не влияет на выходное напряжение щупа. С ростом входного напряжения p-n переход открывается и совместно с резистором R4 шунтирует вход мультиметра, уменьшая его показания. В схеме пробника [3] для этой цели использован кремниевый диод, но в предлагаемой конструкции лучшие результаты получены с коллекторным переходом кремниевого маломощного транзистора, поскольку прямое напряжение у него оказалось больше.

Коэффициент передачи щупа — 1, это означает, что при подаче на вход переменного напряжения с действующим значением 1 В мультиметр будет индицировать постоянное напряжение 1 В. Вблизи этого напряжения рекомендуется проводить калибровку.

В щупе применены постоянные резисторы Р1-4, С2-23, МЛТ, подстроечный резистор — СП3-19а, конденсатор — К10-17 или импортный, диод — высокочастотный германиевый, транзистор — кремниевый маломощный. Для корпуса щупа был использован пластмассовый корпус от авторучки. Чтобы все применённые элементы разместились в нём, внутренний диаметр корпуса должен быть не менее 8 мм. Чертёж двухсторонней печатной платы из стеклотекстолита толщиной 1 мм для этого варианта показан на рис. 2. Все элементы размещены на отрезке платы длиной 80 мм, но её общая длина может быть больше, в зависимости от корпуса и желания радиолюбителя.

Рис. 2. Чертёж двухсторонней печатной платы и элементы на ней

 

Штырь ХP1 — припаянная к печатной площадке швейная игла или отрезок жёсткой металлической проволоки. Штырь XP2 — это отрезок лужёного провода, который выведен через боковое отверстие в корпусе щупа и который можно снабдить каким-либо разъёмом, например, зажимом «крокодил» или металлическим штырём. Чем выше желаемая частота работы щупа, тем короче должны быть все соединения и разъёмы.

Внешний вид смонтированной платы и элементов корпуса до сборки показан на рис. 3. Для подключения к мультиметру применён тонкий гибкий двухпроводный кабель, снабжённый на концах вилками XP3 и XP4. В данном случае подошли вилки ШП-4. Соединительный кабель размещён со стороны установки элементов и припаян к печатным проводникам на плате. После этого он закреплён на ней с помощью термоклея. Для возможности периодической калибровки щупа в корпусе, напротив движка подстроечного резистора, сделано отверстие диаметром 3…3,5 мм, которое можно заклеить отрезком липкой ленты (скотча). Вид смонтированного щупа показан на рис. 4.

Рис. 3. Внешний вид смонтированной платы и элементов корпуса до сборки

 

Рис. 4. Вид смонтированного щупа

 

Следует отметить, что для другого экземпляра диода VD1, возможно, потребуется замена транзистора VT1 кремниевым маломощным диодом. Поэтому перед сборкой щупа следует провести предварительный подбор этих элементов, проводя калибровку и снимая при каждой замене амплитудную характеристику. Сделать это можно на низкой частоте.

Зависимость отклонений показаний системы щуп-мультиметр от входного напряжения показана на рис. 5. Калибровка проводилась на частоте 1 МГц при напряжении 2 В. В зависимости от наиболее часто используемого интервала измеряемых напряжений, калибровку можно проводить и при другом напряжении. Следует учесть, что эти отклонения складываются или вычитаются с погрешностью установки выходного напряжения генератора. Входное сопротивление этого щупа — около мега-ома, входная ёмкость зависит от ёмкости диода и конструктивной ёмкости.

Рис. 5. Зависимость отклонений показаний системы щуп-мультиметр от входного напряжения

 

Для повышения точности измерений можно сделать корректировочную таблицу или график и периодически проводить калибровку щупа. При частом использовании можно просто запомнить значения погрешности в процентах и корректировать показания в уме. Точно определить верхнюю граничную частоту не удалось, но до частоты 300 МГц отклонения показаний не превышали нескольких процентов.

 

Щуп для мультиметра с входным сопротивлением 1 МОм

Щуп можно сделать и для мультиметров серий DT-83x, М830х и аналогичных. Поскольку у них при измерении напряжения входное сопротивление около 1 МОм, номиналы элементов требуется изменить в сторону уменьшения. Соответственно уменьшится и входное сопротивление щупа. Схема щупа для этого случая показана на рис. 6. Если не требуется высокой верхней граничной частоты, в качестве детектора можно применить германиевые диоды серии Д9. Если планируется измерять переменное напряжение до 20 В, предпочтение следует отдать диодам с допустимым обратным напряжением не менее 50 В.

Рис. 6. Схема щупа для мультиметра с входным сопротивлением 1 МОм

 

Для корпуса щупа был применён пластмассовый корпус от фломастера меньшего диаметра, поэтому часть элементов — для поверхностного монтажа. Чертёж печатной платы этого варианта показан на рис. 7. Она — двухсторонняя, и её максимальная длина может быть любой подходящей для установки в корпусе, но не менее 60 мм. Крепление платы, проводов аналогично описанному в [6]. Применены конденсатор К10-17в и постоянные резисторы типоразмера 0805 или 1206, подстроечный резистор — PVZ3A, транзистор — любой маломощный кремниевый, в том числе и для поверхностного монтажа, например, серии КТ3130. Внешний вид смонтированной платы показан на рис. 8, а щупа в сборе — на рис. 9.

Рис. 7. Чертёж печатной платы щупа для мультиметра с входным сопротивлением 1 МОм

 

Рис. 8. Внешний вид смонтированной платы

 

Рис. 9. Внешний вид щупа в сборе

 

Коллекторный p-n переход транзистора в этих щупах можно заменить кремниевым диодом. Для примера взамен транзисторного перехода был установлен диод КД522Б (выделен на рис. 6 цветом), что, конечно, привело к изменению передаточной характеристики. Зависимости отклонений показаний системы щуп-мультиметр от входного напряжения для транзистора и диода показаны на рис. 10. Видно, что положение точек перегиба характеристик различаются. Верхняя частота щупа с указанным на схеме детекторным диодом — около 50 МГц. Входное сопротивление этого щупа — несколько сотен килоом, входная ёмкость зависит от ёмкости диода и конструктивной ёмкости.

Рис. 10. Зависимости отклонений показаний системы щуп-мультиметр от входного напряжения для транзистора и диода

 

Проводя эксперименты с различными типами и экземплярами детекторного и выравнивающего диода (или двух, соединённых последовательно) и подбирая резисторы, можно добиться повышения точности измерения. Кроме того, следует учесть, что при замене мультиметра на аналогичный рекомендуется провести калибровку и снять передаточную характеристику.

Чтобы сделать один из проводов общим для мультиметра и измеряемой цепи, взамен резистора R2 устанавливают проволочную перемычку, а сопротивление резистора R1 увеличивают в два раза. Полярность подключения щупа в этом случае будет иметь значение.

Налаживание и калибровку проводят вместе с тем мультиметром, с которым планируется эксплуатировать щуп. Их проводят в соответствии с рис. 11 на частоте, превышающей нижнюю частоту в несколько раз. Для этого потребуются генератор с нормированным выходным напряжением (или поверенный высокоомный ВЧ-вольтметр), ВЧ-кабель или его отрезок с волновым сопротивлением, соответствующим выходному сопротивлению генератора (как правило, 50 Ом), и проходная согласованная нагрузка (или безындукционный резистор R1 соответствующего сопротивления).

Рис. 11. Налаживание и калибровка устройства

 

Подключая щуп к выходу проходной нагрузки (резистору R1) и установив желаемое выходное напряжение, например 1 В, подстроечным резистором устанавливают показания мультиметра — 1 В. Затем, изменяя выходное напряжение, снимают передаточную характеристику и при необходимости подбирают резисторы для её корректировки. Если установлены резисторы R1 и R2, полярность подключения щупа не имеет значения, просто в одном из вариантов на табло мультиметра будет индицироваться знак минус. В авторском варианте калибровка и измерение основных параметров щупа проводились с помощью ВЧ-генератора Г4-153 (максимальное выходное напряжение — 11 В) и проходной нагрузки 50 Ом.

В заключение следует отметить, что хотя предложенные щупы и не претендуют на высокую точность измерений, они просты в изготовлении и с их помощью можно существенно расширить функциональные возможности мультиметра.

Чертежи печатных плат в формате Sprint-Layout и литературные источники [4, 5] имеются здесь.

Литература

1. Степанов Б. ВЧ головка к цифровому мультиметру. — Радио, 2006, № 8, с. 58, 59.

2. Степанов Б. ВЧ вольтметр на диоде Шотки. — Радио, 2008, № 1, с. 61, 62.

3. Нечаев И. Высокочастотный щуп-приставка к цифровому мультиметру. — Радио, 2004, № 11, с. 24, 25.

4. Instruction Sheet 85RF. — URL: http:// elcodis.com/parts/885531/85RF_dt1344-35.html#datasheet (23.04.19).

5. 85RF II High Frequency Probe Instruction Sheet. — URL: https://www.instrumart.com/ assets/85RF-II-manual.pdf (23.04.19).

6. Нечаев И. Высокоомный щуп для осциллографа с входным сопротивлением 50 Ом. — Радио, 2019, № 7, с. 9-11.

Автор: И. Нечаев, г. Москва

Советуем повторить. Приставка к мультиметру для измерения ВЧ напряжений — Измерения — Другое — Каталог статей и схем

Еще одна приставка к мультиметру —  ВЧ вольтметр на диоде Шотки.

На страницах нашего сайта уже приводилось описание прибора «ВЧ милливольтметр-вольтметр на ОУ», теоретической основой которого стали публикации Б.Степанова в журнале «Радио» (см. список литературы в конце заметки) [1 — 3]. В то время в качестве измерительных головок применялись аналоговые стрелочные приборы. В 90-х годах ХХ и первом десятилетии ХXI века в связи с массовым распространением малогабаритных и недорогих цифровых мультиметров, началось их широкое применение в радиолюбительской практике.

 

В 2006 году в  журнале «Радио» №8 Б.Степанов привел схему ВЧ головки к цифровому мультиметру с достаточно хорошей линейностью для применения на частотах до 30 мГц и чувствительностью до 0,1 В и менее. В ней применяется германиевый диод ГД507.

В «Радио» №1 — 2008, с. 61-62, Б.Степанов в статье «ВЧ вольтметр на диоде Шотки» привел схему пробника с диодами BAT-41 [4]. Автором была реализована идея: при пропускании через диод небольшого постоянного тока в прямом направлении вольтметр с таким пробником (головкой) уже позволяет измерять ВЧ напряжение до 50 мВ.

 

Несколько слов о технологии изготовления пробника. Корпус выполнен из луженной упругой жести (разрезан и изогнут корпус СКД-24). Посередине его разделяет перегородка из односторонне фольгированного стеклотекстолита. На стороне перегородки, где осталась фольга, поверхностным монтажом выполнена схема ВЧ пробника (рис.1, 3).

 

 

Рис.1

 

Два диода Шотки для минимизации температурной зависимости (падение напряжения) размещены плотно друг к другу в общей ПХВ-трубке. С другой стороны перегородки — отсек питания. По размерам в него входит два элемента питания типа АА.

 

Рис.2

 

 Соединение пробника с мультиметром осуществляется двухжильным экранированным проводом (рис.2). После балансировки пробника с помощью резистора R2 проводят измерение ВЧ напряжения. Его отсчет осуществляется по шкале вольтметра 200 (2000) мВ.

Рис.3

 

 Рис.4

 

 

Рис.5

 

Заранее информируем  радиолюбителей — полное авторское описание работы этой конструкции, ее теоретическое обоснование и практическое воплощение Вы можете найти в указанном в заметке номере журнала «Радио».

 

Литература:

1. Б.Степанов. Измерение малых ВЧ напряжений. Ж. «Радио», № 7, 12 – 1980, с.55, с.28.

2. Б.Степанов. Высокочастотный милливольтметр. Ж. «Радио», № 8 – 1984, с.57.

3. Б.Степанов. ВЧ головка к цифровому вольтметру. Ж. «Радио», № 8, 2006, с.58.

4. Б.Степанов. ВЧ вольтметр на диоде Шотки. «Радио»,  №1 — 2008, с. 61-62.

Схема высокочастотного пробника » Паятель.Ру


В радиолюбительской практике часто бывает необходимо измерять высокочастотное напряжение. Это могут быть измерения высокочастотного напряжения на контурах передающих устройств при их наладке. При наладке антенн измерение напряжения на антенне дает возможность определить её резонансные частоты. Если определить сопротивление антенны, например, с помощью высокочастотного моста, можно определить мощность, поступающую в антенну, и при сравнении измерений напряженности электромагнитного поля по сравнению с напряженностью, создаваемой другими антеннами, можно судить о эффективности настраиваемой антенны.


При измерении ВЧ напряжения на известной нагрузке можно определить выходную мощность передатчика.

Схема самого простого устройства, позволяющего измерять ВЧ напряжение при помощи цифрового вольтметра с входным сопротивлением 10 Мом, показана на рисунке. Это устройство представляет собой высокочастотный детектор, нагрузкой которого является вольтметр. Если использовать детали с номиналами, указанными на рисунке, то в диапазоне измеряемых напряжений от 1 до 25 Вольт показания цифрового прибора будут соответствовать истинным значениям высокочастотного напряжения.

Приставка измеряет среднее значение напряжения, равное 0,7 от пикового значения. Исходя из этого и следует выбирать используемые в пробнике диоды. Для измерения более высоких напряжений, величина которых больше обратного пробивного напряжения имеющегося диода, нужно последовательно с ним включить несколько таких же диодов.

Пробник работает в диапазоне от 20 кГц до 200 Мгц. Верхняя частота ограничена свойствами диода, нижняя — применяемым конденсатором С1. Пробник имеет входную емкость примерно 2-4 пф.

Конструктивно пробник собран в керамической ламповой панельке с экраном. К центральному выводу панельки припаян щуп из медной проволоки толщиной 1 мм и длиной 60 мм. Все остальные выводы панельки паяны кольцом из медной проволоки, к которому припаян короткий медный монтажный провод с зажимом типа крокодил на конце. Соединение с вольтметром при помощи коаксиального кабеля длиной 1 М и толщиной 5 мм.

Для измерения выходной мощности передатчиков на нагрузке 50 ом можно воспользоваться таблицей 1. Если входное сопротивление измерительного прибора отличается от 10 Мом необходимо соответствующим образом подобрать сопротивление R1.

Выбор мультиметра с точки зрения условий измерения и безопасности его применения

Выбор мультиметра с точки зрения условий измерения и безопасности его применения

Новая модель карманного мультиметра от компании APPA — APPA iMeter 5
 

Шиганов А.А. АО «ПриСТ». По материалам бюллетеня «Основы техники безопасности при обращении с мультиметром» корпорации Fluke

Выбор мультиметра похож на выбор мотоциклетного шлема – если вы оцениваете свою голову в десять долларов, то и выбираете десятидолларовый шлем. Но если вы оцениваете своё здоровье и жизнь выше, то покупаете не только красивый, но и безопасный шлем. Опасности, связанные с гонками на мотоцикле очевидны, но что с точки зрения безопасности можно сказать о мультиметрах, и что надо знать, чтобы почувствовать себя защищённым?

Специалисты, занимающиеся вопросами повышения безопасности мультиметров, часто замечают, что причиной неисправности приборов явился тот факт, что реальные напряжения оказывались гораздо выше пределов измерений, которые выбрал пользователь. Прибор с номинальным напряжением, например, до 1000 В применялся для измерения больших напряжений. Налицо пресловутый человеческий фактор.  Другой общей причиной повреждения, не связанной с нарушениями правил эксплуатации прибора, является мгновенный высоковольтный выброс (переходный процесс) или  наводка, которые на входе прибора могут появиться внезапно.

Риск возникновения импульсного перенапряжения возрастает по мере того, как системы электроснабжения и потребители нагрузки становятся более сложными, энергоёмкими. Основными источниками опасных импульсов напряжения могут быть мощные электродвигатели, накопительные конденсаторы, преобразователи, оборудование и приводы с регулируемой скоростью вращения. Удары молний также могут вызвать предельно опасные высокоэнергетические переходные процессы в линиях электропередач. При проведении измерений в электрических системах эти переходные процессы неизбежны и что более опасно — зримо не проявляются, но они регулярно возникают в низковольтных цепях электропитания, а их пиковые значения могут достигать порядка несколько тысяч вольт. В подобных случаях всё зависит от запаса электрической прочности и степени безопасности измерительного прибора.

Указанное на корпусе номинальное напряжение ничего не говорит о том, сможет ли прибор выдержать высоковольтные выбросы  напряжения во время переходных процессов.

Первые свидетельства об опасности импульсов напряжения были получены при проведении измерений на шине питания в пригородных электропоездах. Номинальное напряжение на шине составляло ~600 В, но мультиметры с номинальным напряжением 1000 В выходили из строя уже через несколько минут при проведении измерений во время движения поезда. Было  обнаружено, что во время разгона и торможения электропоезда в цепи формировались выбросы напряжения амплитудой до 10 000 В. Переходные напряжения такой величины «расправлялись» с входными цепями и приводили мультиметры в негодность. Знания, полученные в результате исследования этих процессов, привели к серьёзным конструктивным улучшениям во входных цепях мультиметров.

Тезис о том, что защита от переходных процессов должна быть предусмотрена внутренней схемой измерительного прибора – не вызывает сомнений. Возникает вопрос, какие технические характеристики подлежат проверке, с учётом возможности их применения в высокоэнергетических цепях? Задача формулирования новых стандартов безопасности для измерительного оборудования была решена Международной электротехнической комиссией (МЭК/IEC). В течение нескольких лет в области разработки оборудования использовался стандарт IEC 348. Ему на смену пришёл  стандарт IEC61010 (EN61010). Несмотря на то, что разработанные и изготовленные по стандарту IEC 348 приборы успешно эксплуатировались специалистами в течение многих лет, EN61010 обеспечивает гораздо более высокую степень защиты

низковольтного  (Low Voltage) измерительного оборудования (до 1000 В).

Процедуры испытаний измерительных приборов на  соответствие МЭК/EN61010 учитывают три главных критерия: установившееся напряжение, пиковое импульсное переходное напряжение и импеданс источника. Эти три критерия в совокупности дадут истинное значение показателя защиты по напряжению.

Реальная проблема состоит не только в защите цепей от максимального рабочего напряжения в допустимом диапазоне измерений, но и в способности мультиметра выдержать суммарное воздействие стационарных и переходных перегрузок по напряжению. Защита от переходных перегрузок имеет без преувеличения — жизненно важное значение. Переходные процессы наиболее опасны в мощных и энергоёмких объектах, цепи в которых рассчитаны на протекание больших токов. В случае образования электрической дуги из-за переходного процесса в цепи с мощной индуктивной нагрузкой она обладает способностью поддерживать плазменный разряд. При этом окружающий воздух мгновенно ионизируется и становится проводником электричества. В результате, возникает дуговой разряд — катастрофическое явление, приводящее к пробою или взрыву элементов ЭУ.

Наиболее важным аспектом для понимания стандартов и оценке безопасности является «категория электрооборудования по перенапряжению». В стандарте МЭК определены категории I — IV, часто обозначаемые CAT I, CAT II и т.д. (см. рис. 1). При структурировании системы электроснабжения на категории подразумевается, что опасные импульсы высокого напряжения, например из-за удара молнии, будут ослаблены или демпфированы по мере их прохождения через импеданс системы  (полное сопротивление переменному току). Больший номер категории относится к электрической среде с более высоким значением доступной мощности и, соответственно, более мощными бросками напряжения. Следовательно, прибор, разработанный по нормам CAT III, выдерживает более мощные выбросы напряжения, чем мультиметр по стандарту CAT II.  Категории электрооборудования по защите от перенапряжения приведены в

таблице 1.

Рисунок 1. Схема категорирования электрооборудования
(по удалённости от ввода питания) 

 

Таблица 1
Категория  Описание Примеры
Категория IV
(CAT IV)
Точка соединения к трёхфазной сети, любые наружные линии 0,4 кВ
  • Относится к “начальной точке”; т.е. к точке присоединения низковольтной сети к энерговводу (разграничения).
  • Электросчётчики, первичное оборудование защиты от перегрузки по току.
  • Наружный и технологический вводы, технологический отвод от столба к зданию, шина между счётчиком и щитом.
  • Воздушная ЛЭП к отдельно стоящему зданию, подземная линия к насосу в колодце.
Категория III
(CAT III)
Трёхфазное энергоснабжение, в том числе однофазные линии освещения
  • Установочное коммутационное оборудование и трёхфазные двигатели.
  • Шины и питающие фидера на заводах.
  • Линии питания и короткие отводы, щитовые распределительные устройства.
  • Системы освещения в больших зданиях.
  • Розетки для бытовых электроприборов на небольшом расстоянии от технологического входа.
Категория II
(CAT II)
Нагрузки, подключаемые к
однофазным розеткам
  • Бытовые электроприборы, переносные электроинструменты и другие потребители (нагрузки).
  • Розетки и длинные отводы:
  • Розетки более чем в 10 метрах от источника категории III.
  • Розетки более чем в 10 метрах от источника категории IV.
Категория I
(CAT I)
Электроника, оргтехника и бытовые приборы
  • Защищённое электронное оборудование.
  • Оборудование, присоединённое к питающим цепям, в которых имеется схема ограничения переходных напряжений до сравнительно низкого уровня.
  • Любой высоковольтный маломощный источник, использующий  трансформатор с высокоомной  обмоткой, например, высоковольтный блок копировального аппарата.

В пределах одной категории более высокое номинальное напряжение означает стойкость к воздействию более мощных выбросов (импульсов с большей амплитудой в пике). Например, прибор категории CAT III-1000 В имеет более высокую степень защиты по сравнению с прибором категории CAT III-600 В. Недоразумения начинаются тогда, когда пользователь выбирает прибор категории CAT II-1000 В, будучи убеждённым, что он превосходит по защите  прибор CAT III-600 В. На рисунке 1 техник, работающий с офисным оборудованием в помещении категории I (CAT I), подвергается опасности поражения напряжением постоянного тока гораздо более высокого уровня по сравнению с напряжением сети переменного тока, которое измеряет техник, обслуживающий двигатель в подвальном помещении категории III (CAT III). При этом переходные явления в электрических цепях категории I, представляют явно меньший риск, так как энергия, необходимая для образования дуги, достаточно ограничена. Это не означает, что оборудование категорий I или II не представляет никакой опасности. Основной риск обусловлен только поражением электрическим током, а не потенциальными импульсами напряжения и дуговым разрядом.

Другим примером может служить воздушная ЛЭП, проведённая из здания к отдельно стоящей постройке, которая даже при номинальном напряжении 240 В всегда является объектом категории IV. Почему? Любые наружные линии электропередачи подвержены риску возникновения высокоэнергетических переходных процессов из-за удара молнии. По этой причине даже подземные кабели относятся к категории IV, хотя они не подвержены опасности прямого удара молнии, но такой удар поблизости КЛС и растекание заряда в землю может индуцировать выброс напряжения (наведённый импульс перенапряжения).

Основное правило на практике заключается в следующем: чем ближе вы находитесь к вводу электропитания, тем выше риск, связанный с переходными процессами и соответственно выше номер категории. Из этого следует, что чем больше вероятный ток петли короткого замыкания в данной точке, тем выше номер категории. Это правило можно сформулировать также следующим образом: чем больше импеданс в цепи источника, тем ниже номер категории (т.к. импеданс гасит выбросы напряжения).

Рассмотрим случай, когда техник производит измерения с помощью мультиметра (см. рис. 2) на действующем трёхфазном электродвигателе без применения необходимых мер безопасности.

Рисунок 2.  Хронология образования дуги и её последствия
  1. Удар молнии создаёт выброс напряжения в подводящей линии электропитания, который, в свою очередь, становится причиной возникновения дугового разряда между входными гнёздами внутри прибора. Цепи или устройства, которые должны были предотвратить это, дают сбой или вовсе отсутствуют. Возможно также предположить, что использовался прибор, не соответствующий категории III. Результат — короткое замыкание через входные гнёзда прибора и измерительные провода.
  2. Через только что созданную цепь пробоя протекает ток короткого замыкания величиной, возможно, в несколько тысяч ампер. Всё это происходит в тысячную долю секунды. При формировании и развитии дуги создаётся ударная волна высокого давления, сопровождающаяся характерным громким звуком, похожим на выстрел из ружья или хлопок в глушителе автомобиля при детонации. В этот момент техник увидит ярко синие вспышки на наконечниках измерительных щупов прибора; при прохождении тока короткого замыкания наконечники начинают обгорать, создавая плазменную дугу между щупом и точкой контакта.
  3. Человек рефлексивно отскакивает назад, чтобы прервать контакт с опасной цепью. Но когда он притягивает руки к себе, возникают две дуги между контактными зажимами двигателя и каждым из измерительных щупов. Если эти две дуги соединяются и формируют одну дугу, то возникает другая цепь межфазного короткого замыкания, на этот раз между контактными зажимами двигателя.
  4. Температура дуги ~6 000 °C, что выше температуры пламени ацетиленокислородной сварки! По мере разрастания дуги, которая формируется громадным током короткого замыкания, происходит мгновенный разогрев окружающего воздуха, образуется сгусток плазмы и происходит взрыв.

В самом благоприятном варианте развития аварийной ситуации фронт ударной волны откинет техника далеко от места образования дуги, при этом возможны травмы, но без серьёзной угрозы жизни и здоровью. В худшем же случае, при стечении определённых условий, он может получить обширные ожоги от высокотемпературной плазмы или газодинамической  ударной волны  — вплоть до летального исхода.

Импульсные переходные процессы не являются единственной причиной возникновения коротких замыканий или дуговых разрядов. Другой причиной вышеперечисленных  событий может стать ошибка применения портативных мультиметров, как одна из наиболее распространённых предпосылок аварий. Рассмотрим пример использования прибора для измерения тока в сигнальных цепях. Обычная процедура состоит из следующих последовательных шагов: выбор функции измерения тока (режим «амперметр»), подключение измерительных проводов ко входным гнёздам измерения тока (мА или А), разрыв цепи и подключение щупов к объекту. Входное сопротивление в цепи измерения должно быть достаточно малым, чтобы не оказывать существенного влияния на величину тока. Входное сопротивление на входе 10 А для мультиметров АРРА и Fluke составляет 0,01 Ом. Сравните это значение с входным сопротивлением 10 МОм (10.000.000 Ом) при измерении напряжения.

Рисунок 3. Неправильное использование мультиметра для измерения силы тока (положение «А»)

Если измерительные провода остались в токовых входах, а затем случайно или ошибочно щупы соединяются с источником напряжения, то низкое входное сопротивление становится коротким замыканием! Даже последующий перевод переключателя режимов в положение для измерения напряжения не будет иметь значения, т.к. провода по-прежнему остаются физически подключёнными к низкоомной цепи. По этой причине входы, предназначенные для измерения тока, должны быть защищены специализированными предохранителями. Они являются единственной преградой на пути развития аварийных событий, обеспечивая в качестве итога  перегоревшие предохранители, а не возможный несчастный случай. Вывод: необходимо пользоваться мультиметрами, у которых токовые входы защищены быстросгораемыми, специально разработанными для больших мощностей предохранителями. Они рассчитаны на требуемое номинальное напряжение и обладают способностью прерывания коротких замыканий при большой мощности, что гарантирует защиту пользователя. По этой причине запрещается заменять перегоревший предохранитель изделием несоответствующего типа, номинала и размера.

В качестве примера можно привести некоторые модели мультиметров Fluke и АРРА с защитной функцией звукового предупреждения, которая включает сигнал тревоги при ошибке коммутации (т.е. при несоответствии положения переключателя  и фактического  подключения измерительных проводов). Сигнал может быть в виде постоянного или прерывистого тонального зуммера. В мультиметре АРРА 91 данная защитная функция именуется BeepGuard.

Для моделей APPA 300-серии и 107N/109N в дополнение к звуковой сигнализации, предусмотрена индикация на дисплее контекстного сообщения «Probe» (пробник).

Аналогичным порядком функционирует сигнализация об опасности в мультиметрах Fluke 87V, 287/289 и др. Причём в самой совершенной серии 287/289, имеющей дисплей на базе графической матрицы (¼VGA), на экране появляется предупреждающая надпись с конкретным указанием ошибочной операции (рис. 4). Эта функция, кстати, активна даже для случая  расхождения выбранного диапазона измерений по току («мА/?А» или «А») и некорректно используемых входных гнёзд прибора.

Рисунок 4. Предупреждение о некорректном подсоединении щупов на дисплее мультиметра Fluke 287 / 289

Предохранители защищают прибор от перегрузок по току. Высокий импеданс входов для измерения напряжения и сопротивления гарантирует защиту по току, поэтому на этих гнёздах предохранители не нужны. Однако, здесь  требуется защита от перенапряжения. Такая защита обеспечивается специальной схемой, которая фиксирует высокие входные напряжения на допустимом уровне. Кроме того, имеется схема тепловой защиты, которая также обнаруживает состояние превышения напряжения, защищает прибор путём его автовыключения до устранения причины превышения, затем восстанавливает нормальное состояние.

Иногда на практике могут возникнуть трудности с категорированием реального оборудования. В одном устройстве часто могут присутствовать  несколько различных категорий. Например, офисное оборудование от ввода 220 В до сетевой розетки относится к категории II. Электронный блок этого же оборудования относится к категории I. В системах управления зданиями — например, панели управления освещением, или контроля промышленного оборудования — например, в программируемых контроллерах, электронные схемы (категория I) и мощные цепи (категория III) очень часто находятся в непосредственной близости друг от друга.

Как поступить в подобных случаях? В реальной жизни необходимо руководствоваться здравым смыслом и в данном конкретном примере необходимо пользоваться прибором более высокой категории безопасности. Такой выбор настоятельно рекомендуется специалистами — необходимо выбрать мультиметр наивысшей категории безопасности для данной области применения. Другими словами, если уж ошибаться, то в безопасную сторону.

В ответе на вопрос «Когда 600 В больше, чем 1000 В?» и определении истинного значения электрической стойкости прибора по перенапряжению поможет таблица 2. В ней указаны значения переходных импульсных напряжений для различных категорий электрооборудования.

  1. Внутри категории более высокое рабочее (установившееся) напряжение сочетается с более высоким переходным напряжением, что неудивительно. Например, измерительный прибор категории III 600 В проверяется переходным напряжением 6000 В, а измерительный прибор категории III 1000 В проверяется переходным напряжением 8000 В.
  2. Что не так очевидно, это разница между переходным напряжением 6000 В для прибора категории III-600 В и переходным напряжением 6000 В для прибора категории II-1000 В. Это не одно и то же.
    Здесь в дело вступает импеданс источника. Закон Ома (I = U/R) показывает, что испытательный источник с внутренним сопротивлением 2 Ом для категории III имеет вшестеро больший допустимый ток (!!!), чем испытательный источник с внутренним сопротивлением 12 Ом для категории II.

Таки образом измерительный прибор категории III 600 В заведомо имеет более эффективную защиту от переходных явлений, чем измерительный прибор категории II 1000 В, несмотря на то, что его так называемый “класс по напряжению” может восприниматься как более низкий. Действительно, только сочетание установившегося напряжения (называемого рабочим напряжением) и категории определяет полную стойкость прибора по напряжению, включая самый важный параметр — стойкость к воздействию выбросов напряжения.

Таблица 2
Категория
электрооборудования
по перенапряжению
Рабочее
напряжение
(пост. / ср. кв. зн.)
Пиковое импульсное
переходное напряжение
(20 повторений)
Испытательный
источник
(R = U/I)
Категория I 600 В 2500 В Источник с Rвн = 30 Ом
Категория I 1000 В 4000 В Источник с Rвн = 30 Ом
Категория II 600 В 4000 В Источник с Rвн = 12 Ом
Категория II 1000 В 6000 В Источник с Rвн = 12 Ом
Категория III 600 В 6000 В Источник с Rвн = 2 Ом
Категория III 1000 В 8000 В Источник с Rвн = 2 Ом
Категория IV 600 В 8000 В Источник с Rвн = 2 Ом
* Примечание: для наглядности и  краткости представления данных в таблице взяты только рабочие напряжения 600 В и 1000 В.
                                                                                                               

Автор:  Шиганов А.А. по материалам бюллетеня «Основы техники безопасности при обращении с мультиметром» корпорации Fluke
Дата публикации:  23.07.2008


ESR метр своими руками — измеритель емкости конденсаторов. Схема и описание


ESR метр своими руками. Есть широкий перечень поломок аппаратуры, причиной которых как раз является электролитический конденсатор. Главный фактор неисправности электролитических конденсаторов, это знакомое всем радиолюбителям «высыхание», которое возникает по причине плохой герметизации корпуса. В данном случае увеличивается его емкостное или, иначе говоря, реактивное сопротивление в следствии уменьшения его номинальной емкости.

Помимо этого, в ходе работы в нем проходят электрохимические реакции, которые разъедают точки соединения выводов с обкладками. Контакт ухудшается, в итоге образуется «контактное сопротивление», доходящее иногда до нескольких десятков Ом. Это точно также, если к исправному конденсатору последовательно подключить резистор, и к тому же этот резистор размещен внутри него. Такое сопротивление еще именуют «эквивалентное последовательное сопротивление» или же ESR.

Существование последовательного сопротивления отрицательно влияет на работу электронных устройств, искажая работу конденсаторов в схеме. Чрезвычайно сильное влияние оказывает повышенное ESR (порядка 3…5 Ом) на работоспособность импульсных источников питания, приводя к сгоранию дорогих микросхем и транзисторов.

Ниже в таблице приведены средние величины ESR (в миллиоммах) для новых конденсаторов различной емкости в зависимости от напряжения, на которое они рассчитаны.

Тестер транзисторов / ESR-метр / генератор Многофункциональный прибор для проверки транзисторов, диодов, тиристоров…

Не секрет, что реактивное сопротивление уменьшается с повышением частоты. К примеру, при частоте 100кГц и емкости 10мкФ емкостная составляющая будет не более 0,2 Ом. Замеряя падение переменного напряжения имеющего частоту 100 кГц и выше, можно полагать, что при погрешности в районе 10…20% итогом замера будет активное сопротивление конденсатора. Поэтому совсем не сложно собрать ESR метр конденсаторов своими руками.

Теория

Итак, обо всем по порядку.

Для начала позвольте немного теории, чтобы полнее представлять суть проблемы. ESR — это аббревиатура от английских слов Equivalent Serial Resistance, в переводе означает «эквивалентное последовательное сопротивление».

В упрощенном виде электролитический (оксидный) конденсатор представляет собой две алюминиевые ленточные обкладки, разделенные прокладкой из пористого материала, пропитанного специальным составом — электролитом.

Диэлектриком в таких конденсаторах является очень тонкая оксидная пленка, образующаяся на поверхности алюминиевой фольги при подаче на обкладки напряжения определенной полярности.

К этим ленточным обкладкам присоединяются проволочные выводы. Ленты сворачиваются в рулон, и все это помещается в герметичный корпус. Благодаря очень малой толщине диэлектрика и большой площади обкладок оксидные конденсаторы при малых габаритах имеют большую емкость.

В процессе работы внутри конденсатора протекают электрохимические процессы, разрушающие место соединения вывода с обкладками.

Контакт нарушается, и в результате появляется так называемое переходное сопротивление, достигающее значения десятков ом и более, что эквивалентно включению последовательно с конденсатором резистора, причем последний находится в самом конденсаторе.

Зарядные и разрядные токи вызывают нагрев этого «резистора», что еще больше усугубляет разрушительный процесс. Другая причина выхода из строя электролитического конденсатора — это известное радиолюбителям «высыхание», когда из-за плохой герметизации происходит испарение электролита.

В этом случае возрастает реактивное емкостное (Хс) сопротивление конденсатора, так как емкость последнего уменьшается.

Наличие последовательного сопротивления негативно сказывается на работе устройства, нарушая логику работы конденсатора в схеме. (Если включить, например, последовательно с конденсатором фильтра выпрямителя резистор сопротивлением 10…20 Ом, на выходе последнего резко возрастут пульсации выпрямленного напряжения.).

Особенно сильно сказывается повышенное значение ESR конденсаторов (причем всего до 3…5 Ом) на работе импульсных блоков питания, выводя из строя более дорогостоящие транзисторы или микросхемы.

Принцип работы описываемых измерителей ESR основан на измерении емкостного сопротивления конденсатора, т.е., по сути, это омметр, работающий на переменном токе. Из курса радиотехники известна формула:

где Хс — емкостное сопротивление, Ом; f -частота, Гц; С — емкость, Ф. Например, конденсатор емкостью 10 мкФ на частоте 100 кГц будет иметь емкостное сопротивление 0,16 Ом, 100 мкФ — 0,016 Ом и т.д. В реальном конденсаторе это значение будет несколько выше из-за наличия паразитной индуктивности (сопротивления потерь), однако для наших целей особая точность измерений не нужна.

Выбор частоты измерения 100 кГц обусловлен тем, что многие фирмы, производящие конденсаторы с низким ESR, максимальный импеданс конденсатора (т.е. ESR) задают именно на этой частоте.

Следует отметить, что формула (1) справедлива для переменного тока синусоидальной формы, описываемые же измерители работают с генераторами прямоугольных импульсов. Но, как было замечено выше, нам нужно не точность измерений, а возможность различать конденсаторы с ESR, например, 0,5 и 5 Ом.

Возможные неисправности конденсатора

Прибор для измерения емкости аккумулятора

Как и всякие элементы электрических схем, ёмкостные тоже выходят из строя, что влечёт за собой отказ в работе аппаратуры. Чаще отказываются работать электролитические конденсаторы. К их основным неисправностям можно отнести:

  • обрыв конденсатора, в этом случае ёмкости нет вообще, или она снижена;
  • пробой элемента в результате короткого замыкания обкладок;
  • снижение максимально возможного напряжения;
  • увеличение ёмкостного сопротивления Rc.

Неисправный элемент обнаружить не всегда просто, но возможно.

Схема простейшего измерителя ESR

Рассмотрим работу схемы простейшего измерителя ESR, показанную на рис.1. На микросхеме DD1 собран генератор прямоугольных импульсов (элементы D1.1, D1.2) и буферный усилитель (элементы D1.3, D1.4). Частота генерации определяется элементами С1 и R1 и приблизительно равна 100 кГц.

Рис. 1. Схема простейшего измерителя ESR.

Прямоугольные импульсы через разделительный конденсатор С2 и резистор R2 подаются на первичную обмотку повышающего трансформатора Т1. Во вторичную обмотку после выпрямителя на диоде VD1 включен микроамперметр РА1, по шкале которого отсчитывают значение ESR.

Конденсатор С3 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения. При включении питания стрелка микроамперметра отклоняется на конечную отметку шкалы (добиваются подбором резистора R2). Такое ее положение соответствует значению «бесконечность» измеряемого ESR.

Если подключить исправный оксидный конденсатор параллельно обмотке I трансформатора Т1, то благодаря низкому емкостному сопротивлению (помните, при С=10 мкФ, Хс=0,16 Ом на частоте 100 кГц) конденсатор зашунтирует обмотку, и стрелка измерителя приблизится к нулю.

При наличии же в измеряемом конденсаторе какого-пибо из описанных выше дефектов, в нем повышается значение ESR. Часть переменного тока потечет через обмотку, и стрелка будет все меньше отклоняться от значения «бесконечность».

Чем больше ESR, тем больший ток протекает через обмотку и меньший через конденсатор, и тем ближе к положению «бесконечность» находится стрелка.

Шкала прибора нелинейная и напоминает шкалу омметра обычного тестера. В качестве измерительной головки можно использовать любой микроамперметр на ток до 500 мкА, хорошо подходят головки от индикаторов уровня записи магнитофонов. Градуировать шкалу не обязательно, достаточно засечь, где будет находиться стрелка, подключая калибровочные резисторы.

Благодаря разделительному повышающему трансформатору напряжение на измерительных щупах прибора не превышает значения 0,05…0,1 В, при котором еще не открываются переходы полупроводниковых приборов. Это дает возможность проверять конденсаторы, не выпаивая их из схемы.

Обозначения на конденсаторах

От размеров элемента зависит количество данных, характеризующих его параметры. На корпус элемента наносятся обязательные электрические характеристики:

  • ёмкость конденсатора, С;
  • максимальное напряжение, на которое рассчитан элемент, В.

Маркировка конденсаторов

На очень мелких деталях может быть отмечена только ёмкость, по стандарту EIA. Если нарисованы только цифры и буква, то цифры обозначают ёмкость, буквы могут иметь расшифровку, применимую к типу конструкции. При наличии трёх цифр первые две – это ёмкость. Третья цифра, лежащая в пределах 0-6, – это множитель нуля (505 – 55*100000). Когда третья цифра 8, значение умножают на 0,01, если 9 – на 0,1.

К сведению. Буква, обозначающая ёмкость, может стоять как после числового значения, так перед ним и между цифрами. Например, Н15; 1Н5; 15Н. Таким образом, может обозначаться десятичный разряд числа – 0,15нФ; 1,5нФ; 15нФ.

Дополнительно могут быть обозначены значения:

  • тип – конструктивное исполнение;
  • вид тока – постоянный, переменный, AC – DC;
  • рабочая частота, Гц;
  • величина допустимых отклонений ёмкости, %;
  • полярность выводов у электролитических конденсаторов, « + » и « – ».


Обозначения на корпусе электролитического конденсатора

Доработанная схема измерителя

Схема, показанная на рис. 1, вполне работоспособна, однако имеет один существенный недостаток. Нетрудно заметить, что если к схеме подключить неисправный конденсатор, имеющий пробой диэлектрика, стрелка прибора так же, как и в случае проверки исправного конденсатора, приблизится к нулевой отметке. Для устранения указанного недостатка в схему введен переключатель S1 (рис.2).

Рис. 2. Модернизированная схема измерителя ESR для оксидных конденсаторов.

В верхнем положении контактов переключателя (как показано на схеме) прибор работает как измеритель ESR, и стрелка измерительной головки отклоняется под воздействием выпрямленного напряжения

генератора. В нижнем же положении контактов переключателя S1 стрелка измерителя отклоняется под воздействием постоянного напряжения источника питания, а измеряемый конденсатор подключают параллельно головке.

Процедура измерения выглядит так: подключают щупы к измеряемому конденсатору и наблюдают за стрелкой. Допустим, стрелка приблизилась к нулю, по части ESR конденсатор исправен. Переключают S1 в нижнее положение.

При исправном конденсаторе стрелка измерительного прибора должна вернуться в положение «бесконечность», так как конденсаторы не проводят (вернее, не должны проводить) постоянный ток. Пробитый же конденсатор зашунтирует головку, и стрелка измерителя останется в нулевом положении. Отклонения стрелки на конечную отметку шкалы на постоянном токе (в нижнем положении S1) добиваются подбором резистора R3.

Для защиты измерительной головки от механических повреждений импульсом разрядного тока (при случайном подключении измерительных щупов к заряженному конденсатору) служат кремниевые диоды VD2, VD3. Заряженный конденсатор будет разряжаться через обмотку I трансформатора Т1.

Будьте внимательны, не подключайте щупы к заряженному конденсатору! Автор как-то подключил прибор к конденсатору на 220 мкФх400 В в схеме компьютерного монитора, только что отключенного от сети. Прибор выдержал, но щупы приварились к выводам конденсатора. Пришлось менять «цыганские» иголки, которые служили щупами.

Естественно, подключать щупы к измеряемому конденсатору нужно в верхнем положении переключателя S1, чтобы он разрядился через обмотку трансформатора, в противном случае можно сжечь головку и диоды! Чтобы не задумываться, в каком положении находится переключатель, в качестве S1 лучше применить кнопку (или переключатель типа П2К) без фиксации. Подключают щупы, измеряют ESR, конденсатор разрядился, затем нажимают кнопку и проверяют конденсатор на пробой.

Наличие переключателя S1 дает возможность «прозванивать» проводники печатной платы, позволяя выявлять обрывы, микротрещины или случайные замыкания между дорожками.

На переменном токе этого сделать нельзя, так как, например, из-за наличия в схеме блокировочного конденсатора прибор покажет замыкание между общим проводом и проводником питания.

Существуют и другие области применения прибора. С его помощью, благодаря наличию генератора импульсов, можно проверять исправность трактов РЧ и ПЧ радиоприемников и телевизоров, а также видеоусилители, формирователи импульсов и т.д.

Спектр гармоник сигнала прямоугольной формы генератора, работающего на частоте 100 кГц, простирается вплоть до сотен мегагерц. Телевизор реагирует на подключение щупов прибора даже к антенному входу ДМВ диапазона! В диапазоне МВ на экране телевизора отчетливо просматриваются горизонтальные полосы.

Снижение напряжения пробоя конденсатора

Снижение максимально возможного напряжения – это так называемый обратимый пробой. Его не определить тестером. Но в схеме при работе при номинально допустимом значении напряжения элемент ведёт себя как пробитый. При этом он будет измеряться тестером как рабочий.

Определить можно постепенной подачей напряжения от отдельного источника питания до величины, указанной на корпусе. У неисправного конденсатора пробой будет происходить раньше этой величины. Электролит закипит, и корпус начнёт греться.

Внимание! Если на маркировке стоит значение «60V», то при плавной подаче напряжения на выводы от нуля до 50V элемент должен вести себя нормально. Пробоя быть не должно.

Измерение ёмкости конденсаторов с помощью измерительных приборов заводского изготовления или самодельных устройств позволяет производить ремонт и наладку электронных схем. Выявление неисправного конденсатора путём измерения его физических ёмкостных значений сохранит работоспособность электронного устройства и снизит время, затраченное на ремонт.

Третий вариант схемы измерителя ESR

Чтобы иметь возможность проверять тракты ЗЧ, в схему прибора необходимо ввести еще один переключатель, с помощью которого частота генератора импульсов понижается до 1 кГц.

Кроме того, измерения показали, что потребляемый прибором ток не превышает 3…5 мА, и его лучше сделать малогабаритным переносным, чтобы иметь всегда под рукой. Питать такой вариант прибора можно от батареи типа «Крона» через маломощный 5-вольтовый стабилизатор.

Схема такого варианта прибора показана на рис.З. Переключателем S2 выбирают частоту генератора, а переключателем S3 включают питание прибора.

Рис. 3. Схема самодельного измерителя ESR с питанием от батареи.

Длительная работа с прибором позволила выявить еще один «скрытый резерв»: с помощью него можно проверять катушки индуктивности (обмотки трансформаторов) на наличие короткозамкнутых витков.

При этом прибор измеряет все то же реактивное сопротивление, только на этот раз индуктивное Х|_. Индуктивное сопротивление можно рассчитать по формуле:

где Xl ~ индуктивное сопротивление, Ом; f — частота, Гц; L — индуктивность, Гн. Например, катушка индуктивностью в 100 мкГн на частоте 100 кГц имеет индуктивное сопротивление Хр=62,8 Ом.

Ели такую катушку подключить к нашему прибору, стрелка измерителя практически останется в положении «бесконечность», отклонение будет едва заметно. Наличие же в обмотке катушки короткозамкнутого витка (витков) приведет к резкому уменьшению индуктивного сопротивления, до единиц ом, и стрелка прибора в этом случае покажет какое-то малое сопротивление.

Индуктивность катушек, применяемых в радиотехнических устройствах, может находиться в очень широких пределах: от единиц микрогенри в ВЧ дросселях до десятков генри в силовых трансформаторах.

Поэтому проверка катушек с большой индуктивностью на частоте 100 кГц может вызвать затруднения. Чтобы проверять такие катушки (например, первичные обмотки маломощных силовых трансформаторов), частоту генератора нужно установить в 1 кГц (переключателем S2).

Вакансии

  • QA Middle Engineer или QA Junior Engineer

    ИнтелКон Москва

    от 100 000 до 160 000

  • Fullstack разработчик

    SoftMediaLab Екатеринбург Можно удаленно

    до 140 000

  • Full stack developer (JavaScript, PHP) — Vimbox

    Skyeng Москва Можно удаленно

    от 150 000 до 250 000

  • Руководитель разработки/ ИТ-архитектор

    ЭКОПСИ Консалтинг Москва

    от 150 000 до 300 000

  • Senior PHP developer (Yii2)

    Americor Можно удаленно

    от 150 000

Все вакансии

AdBlock похитил этот баннер, но баннеры не зубы — отрастут Подробнее

Детали

Трансформатор Т1 наматывают на ферритовом кольце с внешним диаметром 10… 15 мм и магнитной проницаемостью 600…2000 (значения не критичны). Первичная обмотка содержит 10 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,4…0,5 мм, вторичная -200 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,1 …0,15 мм.

В качестве провода для первичной обмотки идеально подходит монтажный провод марки МГТФ-0,5 или одножильный провод в ПВХ-изоляции («кроссировка»).

Диод VD1 обязательно должен быть германиевым, например, типов Д9, ДЗ10, Д311, ГД507. Кремниевые диоды имеют большое пороговое напряжение открывания (0,5…0,7 В), что приведет к сильной нелинейности шкалы прибора в области измерения малых сопротивлений. Германиевые же диоды начинают проводить ток при прямом напряжении 0,1…0,2 В.

Печатные платы для прибора не разрабатывались. Все варианты прибора собирались на макетных печатных платах с шагом отверстий 2,5 мм (продаются на радиорынках) методом навесного монтажа.

Правильно собранный прибор начинает работать сразу, нужно лишь подобрать сопротивление резисторов, как было указано выше. Чтобы облегчить настройку, в качестве резисторов R2 и R3 можно использовать подстроечные резисторы.

Задающий генератор может быть собран и по другой схеме. В радиолюбительской литературе подобные схемы встречаются часто. Важно, чтобы частота сигнала генератора была около 100 кГц. Можно вообще обойтись без внутреннего генератора, используя уже имеющийся в распоряжении стационарный генератор и стрелочный авометр, а прибор оформить в виде приставки к ним.

Градуировка прибора

Градуируют прибор с помощью нескольких постоянных резисторов сопротивлением 1 Ом. Замкнув щупы, отмечают, где будет нулевая отметка шкалы. Из-за наличия сопротивления в соединительных проводах, она может не совпадать с положением стрелки при выключенном питании.

Поэтому провода, идущие к щупам, должны быть по возможности короткими, сечением 0,75…1 мм2. Далее подключают два параллельно соединенных резистора на 1 Ом и отмечают положение стрелки, соответствующее измеряемому сопротивлению 0,5 Ом.

Затем подключают резисторы но 1, 2, 3, 5 и 10 Ом и отмечают положения стрелки при измерении этих сопротивлений. На этом можно остановиться, так как электролитические конденсаторы емкостью более 4,7 мкФ с ESR больше 10 Ом хотя и могут работать, например, в качестве разделительных в УНЧ, но, скорее, не очень долго.

Самое читаемое

  • Сутки
  • Неделя
  • Месяц
  • 10 признаков того, что хороший программист из вас не получится +104 151k 415 329
  • Дейкстра: Величайшей победой Запада в холодной войне над СССР был переход на IBM — myth busted
    +88 45,6k 73 331
  • О работе ПК на примере Windows 10 и клавиатуры ч. 1
    +53 22,4k 290 184
  • Какие английские слова IT-лексикона мы неправильно произносим чаще всего
    +98 19,8k 251 149
  • Новые фичи Python 3.8 и самое время перейти с Python 2
    +60 23,7k 127 61
  • 10 признаков того, что хороший программист из вас не получится +104 151k 415 329
  • Пропаганда тоталитарного режима, антисемитизм и гомофобия в учебнике по программированию 2020 года? — Это возможно
    +178 70,9k 82 187
  • Я был главой отдела международных отношений в Google. Вот почему я ушел
    +92 58k 137 117
  • Вентиляция с рекуперацией в квартире. Без воздуховодов и СМС
    +148 55k 455 194
  • Что делать, если забыт код от замка чемодана?
    +90 51,6k 181 90
  • [Обновлено в 10:52, 14.12.19] В офисе Nginx прошел обыск. Копейко: «Nginx был разработан Сысоевым самостоятельно» +791 294k 285 1489
  • 10 признаков того, что хороший программист из вас не получится
    +104 151k 415 329
  • Хроника противостояния Рамблера и Nginx (обновлено 23 декабря, в 12:00)
    +198 145k 77 262
  • Что значит наезд Rambler Group на Nginx и основателей и как это отразится на онлайн-индустрии
    +423 131k 101 525
  • 23 минуты. Оправдание тугодумов
    +341 127k 515 327

Работа с прибором

Автор не разделяет мнения, что электролитические конденсаторы с ESR более 1 Ом всегда нужно выбрасывать. Значение ESR новых исправных конденсаторов зависит от фирмы-производителя, типа, свойств применяемых при изготовлении материалов и др.

Как-то на радиорынке автор купил миниатюрные электролитические конденсаторы емкостью 10 мкфхі 6 В. ESR у них у всех оказалось на уровне 2,5…3 Ом, — это не брак. Повышенным (до 3…6 Ом) ESR обладает большинство конденсаторов емкостью 1 …4,7 мкФх50…400 В, а также низковольтные малогабаритные конденсаторы. Проверенный же конденсатор, например, емкостью 1000 мкф 16В, имеющий ESR 5 Ом, явно плохой и подлежит замене.

Как было отмечено выше, в особо ответственных узлах радиоаппаратуры, например в импульсных блоках питания, схемах развертки телевизоров, должны использоваться качественные конденсаторы с ESR не более 0,5… 1 Ом.

Для междукаскадных конденсаторов НЧ цепей эти требования могут быть не такими жесткими. Именно в УНЧ, собранном пару лет назад, благополучно работают упомянутые выше миниатюрные электролитические конденсаторы.

Для проверки возможности прибора обнаруживать короткозамкнутые витки проведите такой эксперимент: подключите прибор к исправному дросселю, например, ДМ-0,1 с индуктивностью 20…100 мкГн на измерительной частоте 100 кГц.

Стрелка прибора слегка отклониться в сторону уменьшения измеряемого сопротивления. Затем намотайте поверх дросселя 2-3 витка монтажного провода со снятой изоляцией и скрутите вместе его концы.

Снова подключите прибор. На этот раз стрелка должна отклониться на значительно больший угол, показывая сопротивление несколько ом. Следует подчеркнуть, что функция проверки катушек индуктивности является дополнительной для данного прибора, и полученные результаты могут быть весьма приблизительными.

Главная

Мы обеспечим весь комплекс услуг по поставке товара,
оперативно выполним заказ и предложим именно то, что вам необходимо!

  • Выберите необходимый товар, положите его в «корзину». Заполните форму заказа, указав максимально полную информацию.

Если вы не можете найти нужный вам товар в одной из категорий, воспользуйтесь поиском по всей базе.

Мы можем помочь решить все ваши проблемы свазанные с поставкой электронных компонентов.
Вам больше не надо беспокоиться о поставщиках, тратить нервы, деньги и время.

  • ОБШИРНАЯ СЕТЬ ПОСТАВЩИКОВ

    Благодаря разветвленной и обширнейшей сети поставщиков, мы найдем все необходимые комплектующие и детали для выполнения вашего заказа.

  • ПОДБОР АНАЛОГОВ

    Даже если что-то снято с производства, подберем идентичные элементы и сделаем вашу работу намного проще.

  • ДОСТУПНОСТЬ

    Компания Диамант ЭК рада предложить сотрудничество как крупным фирмам, так и частным производствам. Мы работаем с физическими, юридическими лицами, крупными корпорациями и заводами.

  • ГАРАНТИЯ ДОСТАВКИ

    Мы не срываем сроков, не высылаем неполные заказы и никогда не отказываем своим клиентам в их просьбах.

  • УДОБСТВО ЗАКАЗА

    Обеспечиваем полный пакет документов, простоту и оперативность оформления заявок, удобную транспортировку выбранным клиентом способом и различные формы оплаты.

  • НАЙДЕМ ВСЕ

    Даже если ваше производство отдано редчайшим моделям, требующим уникальных компонентов – мы найдем для вас все, что нужно.

Активный щуп для частотомера схема. Щуп для частотомера на алиэкспресс. Анализ технического задания

Цифровые мультиметры моделей М830 , М838, MV-63 и аналогичные широко распространены; радиолюбители их используют для проверки и настройки различной радиоэлектронной аппаратуры. Но у таких приборов, конечно же, есть недостатки и один из самых существенных с точки зрения радиолюбителя — это невозможность измерения напряжения радиочастотного диапазона.

Устранить этот недостаток поможет приставка к цифровому мультиметру, которая выполнена в виде высокочастотного щупа. Она имеет достаточно большое входное сопротивление (около 50 кОм), малую входную емкость (не более 1 пФ) и работает в диапазоне частот 0,1…200 МГц, а при снижении чувствительности — и до 500 МГц. Совместно с мультиметром она позволяет измерять действующее напряжение в пределах от 5…10 мВ до 10 В (диапазон 60…65 дБ), что в большинстве случаев вполне достаточно для любительской практики.

Главной особенностью устройства является то, что результаты измерений выводятся не в вольтах или милливольтах, а в относительных единицах — дБВ, то есть в децибелах относительно уровня напряжения, равного 1 В. Следует сразу отметить, что относительные единицы измерения широко используют в измерительной технике, например, для измерения мощности — дБВт (относительно 1 Вт), дБмВт или дБм (относительно 1 мВт), и для измерения напряжения — дБмкВ (относительно 1 мкВ) или, как в данном случае, дБВ (относительно 1 В).

Применение такой единицы измерения с предлагаемой приставкой имеет очевидные преимущества. Во-первых, отпадает необходимость в переключении поддиапазонов измерения мультиметра, так как достаточно одного: прибор устанавливают на предел 2 В постоянного напряжения. Во-вторых, становится очень простым определение коэффициента передачи четырехполюсника в децибелах, так как интересующий результат получается как разность двух значений на входе и выходе этого четырехполюсника. В-третьих, гораздо удобнее станет измерение полосы пропускания по различным уровням спада: -3 дБ, -6 дБ, -40 дБ или ином. К недостаткам можно отнести нераспространенность такой единицы измерения, как дБВ, но она достаточно удобная и к ней быстро привыкаешь. В табл. 1 приведены соответствия между относительными единицами измерения уровней (дБВ) и напряжениями в вольтах или милливольтах для нагрузки сопротивлением 50 Ом.


Схема щупа-приставки показана на рис. 1. На специализированной микросхеме DA1 (корпус SOT23-5) собран входной усилитель с большим входным сопротивлением и малой входной емкостью. Эта микросхема представляет собой буферный усилитель с коэффициентом усиления, который можно устанавливать в интервале 1…2, верхней граничной частотой около 200 МГц, большим входным сопротивлением (3 МОм на низкой частоте), малым выходным сопротивлением (6 Ом) и малой входной емкостью (1 пф). Кроме того, она имеет встроенную защиту от повышенного напряжения на входе. Резистивный делитель R2R3 обеспечивает режим микросхемы по постоянному току. Для увеличения входного сопротивления устройства на высокой частоте и возможности работы с входным напряжением до 10 В на входе установлен резистор R1.

На микросхеме DA2 выполнен логарифмический детектор . Она преобразует входное переменное напряжение высокой частоты в постоянное напряжение, пропорциональное напряжению входного сигнала. Закон преобразования — логарифмический. Эта микросхема работоспособна на высоких частотах до 900 МГц в диапазоне уровня входных сигналов от -72 дБмВт до 16 дБмВт . На выводе 4 DA2 формируется постоянное напряжение, пропорциональное напряжению входного сигнала с крутизной 25 мВ/дБ. При этом гарантируется отклонение от закона в пределах ±1 дБ во всем диапазоне входных напряжений. На микросхеме DA3 (корпус SOT23-5) собран стабилизатор напряжения, от которого питаются две первые микросхемы. Диод VD1 защищает устройство от неправильной полярности питающего напряжения.

Благодаря применению малогабаритных деталей для поверхностного монтажа размеры щупа-приставки удалось сделать небольшими. Большинство деталей размещено на плате из двусторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 115 мм и размерами 10×70 мм, эскиз которой показан на рис. 2. На второй стороне размещены дроссели и конденсаторы СЮ, С11. Большая часть металлизации второй стороны используется в качестве общего провода и соединена через края и отверстия с общим проводом со стороны монтажа. Плату соединяют с мультиметром двухпроводным экранированным проводом, питающее напряжение также желательно подать через экранированный кабель.

Для подключения к точкам контролируемого узла на входе устройства припаивают металлический щуп (XI), например, швейную иглу, а к общему проводу припаивают отрезок гибкого мягкого провода или малогабаритный зажим (Х2). Плату можно разместить в пластмассовом корпусе от маркера (см. фото на рис. 3), в этом случае для уменьшения наводок на плате над микросхемами DA1, DA2 надо установить экран из фольги.

В устройстве можно применить и некоторые другие детали: микросхему DA1 можно заменить на AD8079 или ОУ AD9631, AD849, но топологию платы придется изменить; кроме того, будет необходимо применение двухполярного питания. Интегральный стабилизатор DA3 можно заменить на 78L05 или аналогичные, В качестве защитного диода можно применить любой выпрямительный малогабаритный, полярные конденсаторы — танталовые для поверхностного монтажа, неполярные — К10-17в или аналогичные импортные. Постоянные резисторы — Р1-12 и аналогичные импортные, подстроенные — 330W-3, POZ3 или СПЗ-19, но в последнем случае габариты платы придется увеличить.


Налаживание проводят в следующей последовательности. Устройство подключают к генератору ВЧ с выходом, калиброванным в дБВ, и нагруженному на стандартную нагрузку, а выход — на вход мультиметра (предел измерения — 2 В). Подают сигнал с частотой 20…30 МГц и уровнем в пределах от -30 дБВ до О дБВ. Изменяя выходное напряжение генератора ВЧ в указанных пределах, контролируют выходное напряжение и подстроенным резистором R6 устанавливают крутизну выходного сигнала 10 мВ/дБ. Затем подают сигнал с уровнем напряжения 0 дБВ и резистором R10 устанавливают на мультиметре нулевые показания. Настройку надо повторить несколько раз. После этого надо проверить показания в диапазоне частот и входных напряжений. В табл. 2 приведены показания авторского макета устройства при подаче на вход сигнала с напряжением 1 В в широком частотном диапазоне. Как видно из этой таблицы, устройство можно с успехом использовать до частоты 500 МГц, вводя соответствующие коррективы в показания мультиметра. Подбором емкости конденсатора С1 можно изменить нижнюю рабочую частоту устройства. Слишком низкой ее делать нежелательно, так как увеличится влияние низкочастотных наводок. Для коррекции АЧХ на высоких частотах между выводом 4 микросхемы DA1 и общим проводом можно установить конденсатор емкостью от нескольких единиц до нескольких десятков пикофарад.

Питать щуп-приставку можно от источника питания с напряжением 8…20 В, потребляемый ток составляет 12… 15 мА. При этом мультиметр и щуп не должны соединяться по цепям питания. Входные параметры щупа оценивались с помощью прибора для измерения индуктивности и добротности катушек индуктивности Е4-11. На частоте 100 МГц проводилось измерение добротности катушки индуктивности с подключенным щупом и без него. Входное сопротивление составило 40…45 кОм, входная емкость — 0,6-0,7 пф.

ЛИТЕРАТУРА
1. Афонский А., Кудреватых Е., Плешкова Т. Малогабаритный мультиметр М-830В. — Радио, 2001, № 9, с. 25-27.
2. Нечаев И. Индикатор напряженности поля на микросхеме AD8307. — Радио. 2003, № 3, с. 64, 65.

И. НЕЧАЕВ, г. Курск
“Радио” №11 2004г.

Частотомеры представляют собой необходимые приборы для каждого радиолюбителями. Они позволяют измерять период следования и длительность импульса, а также другие важные показатели. Для усиления чувствительности частотомера требуется специальный щуп, который можно купить на Алиэкспресс .

Выносной щуп для частотомера на Алиэкспресс: каталог, фото

Как мы уже сказали, частотомер важен для каждого радиолюбителями. Сегодня огромной популярностью пользуются устройства, собранные на микроконтроллерах. Они отличаются относительной простотой изготовления.

В зависимости от того, какой конкретно используется микроконтроллер, максимальная частота измерения может составлять от сотен килогерц до десятков мегагерц. Для стабильной работы входу микроконтроллера нужно подавать сигнал с логическими уровнями, поэтому у частотомера есть усилитель входного сигнала на ОУ или транзисторах, либо компаратор.

Для усиления чувствительности частотомера часто усилители и компараторы изготавливаются в виде специального выносного щупа. Приобрести это устройство можно и на Алиэкспресс .

Входной активный щуп для частотомера на Алиэкспресс: каталог, фото

Многие самодельные цифровые частотомеры обладают низким входным сопротивлением, большой входной ёмкостью и плохой чувствительностью. Все эти факторы плохо влияют на точность измерения частоты. Чтобы таких проблем не возникало, необходим широкополосный входной щуп с Алиэкспресс .

Он представляет собой входной щуп с высокой чувствительностью и формирователем прямоугольных импульсов. Он отличается высоким входным сопротивлением и небольшой входной ёмкостью. Устройство сохраняет рабочее состояние от 2 Гц до 38 МГц. Это позволяет использовать его во многих ситуациях, где другие устройства не справляются.

Щуп для частотомера на Алиэкспресс: распродажи, скидки, бесплатная доставка

Бесплатная доставка тоже даёт возможность неплохо экономить на покупках. Чтобы посмотреть товары, к примеру, тот же щуп для частотомера, с бесплатной доставкой, вам нужно под строкой поиска выбрать соответствующий фильтр:

Бесплатная доставка с Алиэкспресс

Щуп для частотомера на Алиэкспресс: лучшие продавцы и магазины

На Алиэкспресс представлено очень много магазинное, где можно приобрести щуп для частотомера. Наиболее надежными из них являются.

Автор предлагает выносные щупы, расширяющие пределы измерения частотомера. Они делят на 100 частоту измеряемого сигнала, имеют дифференциальные входы и в одном варианте такие же выходы. Во втором варианте выход обычный, несимметричный. Напряжение питания щупов — 5 В, потребляемый ток — 51 мА. Они построены на аналоговом компараторе ADCMP553 и делителях частоты МС12080 и КС193ИЕ3.

На рис. 1 изображена схема щупа с симметричным выходом. Измеряемый сигнал с входных контактов по цепям C1R1 и C2R2 поступает на симметричный вход компаратора напряжения ADCMP553 (DA1), выполненного на полевых транзисторах, изолированные затворы которых защищены обратно-смещёнными диодами. Выводы 1 и 2 DA1 управляют внутренней «защёлкой», позволяющей в нужный момент зафиксировать состояние выходов компаратора. При показанном на схеме подключении этих выходов «защёлка» отключена.

Рис. 1. Cхема щупа с симметричным выходом

Как установлено экспериментально, чувствительность компаратора ADCMP553 зависит от синфазного напряжения смещения на его входах, которое поступает от внутреннего источника положительного напряжения. Если в цепях входов нет резисторов R3 и R5, соединяющих их с общим проводом, напряжение на входах — более 3 В, а чувствительность компаратора понижена. Максимальная чувствительность достигается при напряжении смещения 1…1,15 В, которое устанавливают подборкой этих резисторов.

При указанном на схеме их сопротивлении 150 кОм входное сопротивление щупа — около 230 кОм. Размах входного сигнала, при котором щуп работает устойчиво в полосе частот от 1 МГц до 600 МГц, — не менее 0,3 В, 0,7 В на частоте 0,9 ГГц и 1 В на частоте 1,2 ГГц.

Максимальная рабочая частота компаратора ADCMP553, согласно техническому описанию в , — всего 800 МГц. Между его входами с помощью разъёма X1 можно подключить резистор R4 сопротивлением 51 Ом. При этом входное сопротивление щупа уменьшается до 1 кОм, а полоса расширяется в сторону высоких частот. На частотах от 0,6 ГГц до 1 ГГц чувствительность — не хуже 0,3 В, на частоте 1,4 ГГц — 0,7 В, на частоте 1,55 ГГц — 1 В. Однако на частотах ниже 0,6 ГГц частотомер, к которому подключён щуп, завышает показания.

Резисторы R6 и R7 в цепях выходов компаратора (выводов 5 и 6) соединены с общим проводом. Их сопротивление не 100 Ом, как рекомендовано, а 390 Ом, чтобы не допустить превышения допустимого выходного тока. Сопротивление нагрузки при этом не превышено, поскольку к выходам компаратора подключены входы первого делителя частоты — микросхемы МС12080 (DD1), имеющей входное дифференциальное сопротивление менее 100 Ом.

Эксперименты показали, что этот делитель работает на частотах от 1 МГц до 1,6 ГГц, хотя в его документации область устойчивой работы простирается от 100 МГц до 1,1 ГГц. Управляющие входы SW1-SW3 делителя МС12080 соединены с плюсом питания, что задаёт его коэффициент деления равным 10. С выхода первого делителя сигнал амплитудой 1,2 В с крутыми перепадами поступает на вход микросхемы КС193ИЕ3 (DD2) — второго делителя частоты на 10.

Плата щупа соединена с выходным разъёмом X2 жгутом из четырёх проводов длиной 80 см. Резистор R11 находится в непосредственной близости к контактам разъёма. Разъём X2 рассчитан на подключение к симметричному входу доработанного мной частотомера FC250 . По жгуту на щуп подано напряжение питания 5 В со стабилизатора напряжения, имеющегося в FC250, а на дифференциальные входы этого частотомера, доработанного в соответствии с , с выходов делителя DD2 щупа поступает противофазный сигнал размахом 0,6 В.

Поскольку время счёта входных импульсов в частотомере FC250 всего 0,1 с, без щупа-делителя на его индикатор выводится значение частоты в десятках герц (если не учитывать положение десятичной запятой). С учётом деления частоты щупом на 100, оно будет выражено в килогерцах.

Чертёж платы рассмотренного щупа изображён на рис. 2, а расположение деталей на нём — на рис. 3. Чертёж печатной платы для разъёма X2 и резистора R11 имеется на рис. 13 в . Платы изготовлены из стеклотекстолита толщиной 1,5 мм, покрытого фольгой с двух сторон (для платы щупа) или с одной стороны (для платы разъёма). Края платы щупа «обмётаны» медным лужёным проводом диаметром 0,5 мм, который припаян к фольге с обеих сторон платы. Из такого же провода сделаны и припаяны к фольге показанные на рис. 3 перемычки. Входные контакты щупа выполнены из жёсткого лужёного провода диаметром 0,75 мм.

Рис. 2. Чертёж платы щупа

Рис. 3. Расположение деталей на плате щупа

Резистор R4 — МЛТ-0,25. Его выводы перед припайкой к контактам вилки разъёма X1 следует обрезать до минимальной длины. Остальные резисторы и конденсаторы — типоразмеров 0805 или 1206 для поверхностного монтажа. Разъём X1 — любая четырёхконтактная пара вилка — розетка с шагом расположенных в один ряд контактов 2,54 мм (например, CHU-4 и CWF-4), у которой оставлены только крайние контактные пары, а средние удалены. Вилка X2 — WF-4R. Корпусы разъёмов приклеены к соответствующим платам.

Под корпусами микросхем DA1 и DD1 плату перед их пайкой покройте лаком или тонким слоем термоклея. Конденсатор C8 и резистор R9 устанавливают на плату в процессе налаживания щупа.

Вставив вилку X2 с резистором R11 в соответствующий разъём частотомера, подбирают сопротивление резистора R9 до прекращения счёта микросхемой DD2, после чего монтируют на плату конденсатор C8. Затем основную плату проверенного в действии щупа и платы разъёмов обезжиривают и покрывают влагозащитным лаком. Основную плату помещают в термоусаживаемую трубку диаметром 25/12,5 мм, а плату разъёма X2 — в такую же трубку диаметром 12,5/7 мм. Экранирование щупа не предусмотрено, оно увеличило бы его входную ёмкость и уменьшило чувствительность. Внешний вид щупа показан на фотоснимке рис. 4.

Рис. 4. Внешний вид щупа

Для работы с частотомером, имеющим обычный несимметричный вход, был изготовлен второй вариант щупа, отличающийся лишь тем, что его выходные цепи выполнены по схеме, изображённой на рис. 5. Этот щуп соединяют с частотомером жгутом из трёх проводов. Нагрузка (резистор R11) на конце провода «Вых.», подключаемого к частотомеру, отсутствует. Уровни выходного сигнала — ТТЛ. Чертёж печатной платы этого щупа изображён на рис. 6. Элементы расположены на ней в соответствии с рис. 7.

Рис. 5. Схма выходных цепй

Рис. 6. Чертёж печатной платы второго варианта щупа

Рис. 7. Расположение элементов на плате

На рис. 8 показано измерение частоты гетеродина средневолнового радиоприемника, настроенного на радиостанцию, работающую на частоте 612 кГц. Измеренная частота гетеродина (1077 кГц) на 465 кГц (значение промежуточной частоты приёмника) выше несущей частоты радиостанции.

Рис. 8. Измерение частоты гетеродина средневолнового радиоприемника

Рис. 9. Демонстрация работы щупа

Частоту сигнала источника, создающего вокруг себя достаточно мощное электромагнитное поле (например, беспроводной телефонной трубки), можно измерять, не подключая к нему щуп, а превратив его входные выводы в антенну — полуволновый вибратор. На рис. 9 это сделано с помощью зажимов «крокодил». Рабочая частота передатчика телефонной трубки — 927076 кГц.

Литература

1. Single-Supply, High Speed PECL/ LVPECL Comparators ADCMP551 /ADCMP552/ ADCMP553. — URL: http://www.analog. com/media/en/technical-documentation/ data-sheets/ADCMP551_552_553.pdf (27.02.17).

2. MC12080 1,1 GHz Prescaler. — URL: http://www.nxp.com/assets/documents/ data/en/data-sheets/MC12080.pdf (27.02.17).

3. Паньшин А. Предварительный усилитель-формирователь для частотомера FC250. — Радио, 2015, № 2, с. 18-20.

4. Паньшин А. Доработка частотомера FC250. — Радио, 2016, № 3, с. 23, 24.

Дата публикации: 23.06.2017

Мнения читателей
  • Паньшин а.в. / 30.07.2017 — 20:21
    В тексте статьи есть неточность: 3-й абзац после рис.1. Написано «частотомер к которому подключён щуп, завышает показания». Следует читать: «частотомер к которому подключён щуп с подключённым к нему R4, завышает показания».

Активный Щуп

Активные щупы с малой входной ёмкостью. И. Шиянов.

________________________________________________________________________

http://nowradio. *****/pribory%20dly%20nastroyki%20KV-UKV%20apparatury. htm

http://*****/forum/download/file. php? id=16793

Налаживание радиоприемных устройств часто требует проверки гетеродинов измерения параметров генерируемою им ВЧ-напряжения. К сожалению, сделать это непосредственно с помощью ВЧ — осциллографа или милливольтметра бывает затруднительно. Очень большое влияние из работу микромощного генератора (гетеродина) оказывает входная емкость прибора, входное сопротивление. Например, вход популярного осциллографа С1-65 емкостью 30 pF и сопротивлением 1М может не только исказить результаты измерения, но даже сорвать генерацию гетеродина. А тут еще и коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50 Ом. Конечно, можно подключить вход через конденсатор 1 pF, но это может очень сильно исказить результат измерения (уровень ВЧ-напряжения достигший входа измерительного прибора может быть и 100 раз и более заниженным). Лучше всего пользоваться активным щупом, представляющим собой истоковый повторитель на высокочастотном полевом транзисторе имеющим входную емкость менее 1 pF, и входном сопротивлением более 10 МОм при выходном сопротивлении 50 Ом. Такой щуп, выполненный в виде отдельной экранированной коробки можно расположить в непосредственной близости от точки измерения, соединить с ней кратчайшими проводниками, полностью исключив влияние волнового сопротивления кабеля емкости прибора и кабеля входного сопротивления прибора на результат измерения. Более того, сам измерительный прибор может быть расположен на значительном расстоянии от точки измерения (можно использовать очень длинный соединительный кабель).

Принципиальная схема активного щупа на полевом транзисторе BF998 показана на рисунке. На схеме транзистор показан в корпусе так чтобы была понята его цоколёвка. Входная емкость щупа примерно 0,7 pF она образована тремя последовательно включенными конденсаторами С1-С3. Входное сопротивление 10 мегаом. Измеряемое ВЧ напряжение поступает на первый затвор транзистора. Напряжение смещения на этом затворе равно половине напряжения питания и создано резистивным делителем R2-R3. На затвор напряжение смещение подается через резистор R1 сопротивлением 10 Мом. Входная емкость транзистора BF998 равна 2,1 pF, поэтому напряжение, полученное в результате измерения нужно умножать на 3. Нагрузкой является резистор R4 его сопротивление должно быть таким как волновое сопротивление кабеля. Щуп работает в частотном диапазоне от 100 kHz до 1 GHz с неравномерностью коэффициента передачи по напряжению не более 7 5dB. На частотах более 1 GHz погрешность значительно возрастает. Источником питания служит сетевой адаптер от телеигровой приставки типа «Денди» (выходное постоянное нестабильное напряжение 8-11V) Напряжение стабилизируется на уровне 5V интегральным стабилизатором А1. Диод VD1 служит для защиты от ошибочного неправильного подключения источника. Питать щуп можно и от лабораторного источника напряжением 8…20V. Конструктивно щуп выполнен в экранированном корпусе неисправного всеволнового тюнера телевизора «LG» Монтаж печатно-объемным используя демонтированную плату данного тюнера. Монтаж первого затвора полевого транзистора на R1 и конденсаторы С1-С3 нужно сделать «на воздухе», чтобы исключить влияние емкости печатной платы и экранированного корпуса на входную цепь. Вход — два монтажных провода длиной не более 10 см. Провод, соединенный с С1 не должен соприкасаться изоляцией с платой или экраном корпуса.

Для питания 5V лучше использовать BF 1005 или BF 1012 S есть в Платане.

Радиоконструктор №12 2007г

Активный Щуп Осциллографа

Журнал «Радио», номер 6, 1999г.

http://www. *****/literature/radio/199906/p28_29.html

Широкополосные усилители с высоким входным сопротивлением, малой входной емкостью и низким выходным сопротивлением используются в различных устройствах. Одно из применений — входные щупы для осциллографов и другой измерительной аппаратуры. Как показано в этой статье, современные ОУ фирмы Analog Device позволяют решить эту задачу простыми средствами.

Осциллограф является одним из наиболее универсальных приборов, позволяющих измерять самые различные параметры электрического сигнала, а зачастую и значительно упрощать процедуру настройки электронных устройств. В некоторых случаях он просто незаменим. Однако многим знакома ситуация, когда подключение осциллографа к настраиваемому устройству приводит к нарушению его режимов. Виной тому в первую очередь служат вносимые в исследуемую цепь емкость и сопротивление входа осциллографа и его соединительного кабеля.

Большинство осциллографов, используемых радиолюбителями, имеют высокое входное сопротивление (1 МОм) и входную емкость 5…20 пФ. В сочетании с соединительным экранированным входным кабелем длиной около метра суммарная емкость возрастает до 100 пФ и более. Для устройств, работающих на частотах выше 100 кГц, такая емкость может оказать существенное влияние на результаты измерений.

Для устранения этого недостатка радиолюбители пользуются неэкранированным проводом (если уровень сигнала достаточно большой) или специальным активным щупом, в состав которого входит усилитель с высоким входным сопротивлением, выполненный, как правило, на полевых транзисторах . Применение такого щупа значительно снижает величину вносимой в устройство емкости. Однако недостатками некоторых из них являются низкий коэффициент передачи или наличие на выходе сдвига уровня, затрудняющего измерение постоянного напряжения. Кроме того, они имеют узкий диапазон рабочих частот (до 5 МГц), что также ограничивает их применение и требует коротких соединительных кабелей. Несколько лучшие параметры имеет щуп, описанный в . Следует отметить, что все эти щупы могут эффективно работать и с осциллографами, имеющими высокое входное сопротивление.

В настоящее время все большее распространение получают широкополосные осциллографы с диапазоном рабочих частот до 100 МГц и выше, имеющие низкое входное сопротивление — 50 Ом, поэтому их подключение к настраиваемому устройству зачастую становится практически невозможным. Не все из них комплектуются активными щупами, а применение резистивных делителей приводит к заметному снижению чувствительности.

Активный щуп, описание которого предлагается вниманию читателей, свободен от указанных недостатков. Он работает с различными осциллографами, входное сопротивление которых может быть низкоомным — 50 Ом или высокоомным — до 1 МОм, имеет диапазон рабочих частот 0…80 МГц и достаточно высокое входное сопротивление на низких частотах — 100 кОм. Его коэффициент передачи — 1 или 10, т. е. он не только не ослабляет, но и усиливает сигнал.Гц), защиту от К3 (ток ограничен до 100 мА), рассеиваемая небольшим корпусом мощность достаточно велика — 1 Вт. К этому следует добавить, что цена микросхемы, содержащей два ОУ с такими параметрами, относительно невысока ($3…4).

Схема активного щупа приведена на рис. 1. В основном она соответствует стандартной схеме включения ОУ. Коэффициент передачи КU изменяется переключением SA1 элементов цепи обратной связи и имеет два значения: 1 и 10. Переключателем SA2 выбирают режим работы: с «закрытым» входом, когда на входе включен конденсатор С1 и постоянная составляющая напряжения на вход не проходит, или с «открытым» входом, когда она проходит.

Зарядные устройства» href=»/text/category/zaryadnie_ustrojstva/» rel=»bookmark»>блок питания с выходным напряжением %12…15 В. Надо заметить, что потребляемый ток при отсутствии сигнала составляет 10…15 мА, при работе на низкоомную нагрузку при подаче сигнала ток может возрастать до 100 мА.

Литература

1. Гришин А. Активный щуп для осциллографа. — Радио, 1988, # 12, с. 45.

2. Иванов Б. Осциллограф — ваш помощник (активный щуп). — Радио, 1989, # 11, с. 80.

3. Турчинский Д. Активный щуп к осциллографу. — Радио, 1998, # 6, с 38.

Осциллографический ВЧ пробник с Свх = 0.5 пф

http://www. *****/ot07_19.htm

При осциллографических измерениях в высокочастотных устройствах входная емкость делителя может вносить значительные искажения в настраиваемый узел (например, при подключении пробника к контуру ВЧ генератора и т. п.). Делители с коэффициентом 1:1 имеют входную емкость порядка 100 пф и более (емкость кабеля плюс входная емкость осциллографа), что существенно ограничивает их частотный диапазон. В то же время стандартные пассивные делители 1:10 с входной емкостью 12 – 17 пф снижают чувствительность осциллографа до 50 мВ на деление (при максимальной чувствительности по входу равной 5 мВ / деление, типичной для большинства промышленных осциллографов), а также имеют все еще слишком большую входную емкость для проведения неискажающих измерений в ВЧ цепях, где емкости контуров могут иметь такое же значение.

Данная проблема решается использованием для измерений специальных активных пробников, выпускаемых для этой цели (например, фирмой Tektronix). Однако, эти устройства довольно трудно найти и их цена (от $150 и выше) сопоставима с ценой хорошего б/у осциллографа. В то же время не представляет большой сложности самостоятельно изготовить простой активный осциллографический пробник с малой входной емкостью, что и было сделано автором.

Активный осциллографический пробник предназначен для измерений переменных напряжений в низковольтных ВЧ схемах и имеет следующие характеристики:

    Диапазон измеряемых амплитудных значений сигнала – от 10 мВ до 10 В Частотная характеристика – линейна от 10 КГц до 100 МГц при малом сигнале Выходной сигнал – инвертированный, с коэффициентом деления 1:2 Напряжение питания – 12 вольт (4 * CR2025) или внешний источник Входная емкость – 0.5 пф (0.25 пф с внешним делителем 1: 10) Входное сопротивление – 100 килоом Потребляемый ток – 10 мА Размеры 60 х 33 х 16 мм

Внешний вид изготовленного прибора приведен на фото.

Конструкция прибора

Принципиальная схема пробника приведена на рисунке. Прибор собран на трех малошумящих СВЧ транзисторах 2SC3356 с граничной частотой 7 ГГц. Коэффициент усиления по напряжению составляет около 23 дб. Выходной эмиттерный повторитель служит для дополнительной развязки усилителя от нагрузки и может быть исключен, если пробник будет использоваться с одним и тем же осциллографом. Цепочка из светодиода, стабилитрона на 9 вольт и резистора служит индикатором включения и пороговым индикатором напряжения батареи питания. Питающее напряжение 12 вольт необходимо и достаточно для того, чтобы получать на выходе прибора максимальное амплитудное значение измеряемого сигнала до 5 вольт, и тем самым обеспечивать максимальный динамический диапазон до 50 дб при проведении измерений с установкой коэффициента отклонения, начиная от 5 мВ на деление (чувствительность большинства осциллографов).

https://pandia.ru/text/79/067/images/image004_5.jpg»>


Налаживание

Этот этап работы должен быть проведен весьма тщательно для получения нужного результата.

После сборки усилителя необходимо прежде всего точно установить его рабочую точку подбором резистора на 120 килоом для получения максимальной амплитуды неискаженного сигнала на выходе. В данной схеме и при свежих элементах питания этот режим достигается при установке постоянного напряжения от +5.2 до +5.3 вольта на эмиттере второго транзистора. Рабочая точка второго эмиттерного повторителя не требует настройки при указанных номиналах резисторов. Далее следует точно подобрать значение нижнего по схеме резистора (в данном случае 20 килоом) входного делителя для получения требуемого маштаба (1: 2) передачи сигнала между входом и выходом прибора на относительно низкой частоте (порядка 100 КГц). Заметим, что входное сопротивление усилителя при указанных номиналах деталей составляет около 5 килоом (на той же частоте), так что при отсутствии указанного резистора коэффициент передачи устройства будет выше требуемого примерно на 3 дб (величина ослабления входного сигнала равняется (105 / 5) = 26 дб, в то время как общий коэффициент усиления схемы равен 23 дб, а требуемый коэффициент передачи всего устройства должен быть равен 0.5, т. е. минус 6 дб). Подбор компенсирущих емкостей (0.5 пф параллельно резистору на 100 килоом, и подстроечный конденсатор в нижней ветви входного делителя) осуществляется путем сравнения коэффициента передачи на двух частотах, например, 1 МГц и 30 МГц, и подбора емкостей до получения нужного постоянного коэффициента передачи устройства. Далее производится окончательная проверка устройства на верхней рабочей частоте, если у радиолюбителя имеется такая возможность. В заключение проверяется фактическая входная емкость пробника на высокой частоте (например, подключением его к контуру с известными параметрами работающего генератора и контролем изменения частоты выходного сигнала по цифровому частотомеру или приемнику). При правильном выполнении конструкции прибора она не должна существенно отличаться от указанного на схеме значения (суммарная входная емкость в изготовленном автором пробнике, измеренная на частоте 20 МГц, составила 0.505 пф).

Замечания

Данный пробник создавался автором для измерений в цепях синусоидальных ВЧ сигналов в контурах генераторов и усилительных каскадов транзисторных схем, и он в целом решает поставленную задачу. Именно по этой причине в пробнике и был выбрано указанное выше соотношение между всеми основными параметрами прибора – его частотным диапазоном, высокой чувствительностью, достаточно большим входным сопротивлением и минимально возможной входной емкостью измерителя, а также небольшим потребляемым током. Радиотехника – это всегда компромисс при заданных разработчиком предельных значениях параметров.

Активный щуп для С1-94.

http://*****/izmeren/369-tri-pristavki-k-s1-94.html

Алюминий» href=»/text/category/alyuminij/» rel=»bookmark»>алюминиевый стаканчик из-под валидола. С осциллографом щуп соединяют любым высокочастотным экранированным кабелем, желательно небольшого диаметра.

При налаживании щупа сначала подбирают (если это понадобится) резистор R1, чтобы обеспечить указанный на схеме режим работы транзистора VT2. Коэффициент передачи устанавливают подбором резистора R4, а верхнюю границу полосы пропускания — подбором конденсатора С4. Нижняя граница полосы пропускания зависит от емкости конденсатора С1.

Желательно проверить амплитудно-частотную характеристику щупа. Если на ней будет обнаружен подъем иа частотах, соответствующих верхней границе полосы пропускания, придется включить последовательно с конденсатором С4 резистор сопротивлением 30Ом

Взято отсюда: http://www. *****/lcmeter3.htm

Частотометр, измеритель ёмкости и индуктивности – FCL-meter

На транзисторе VT1 собран усилитель сигнала частотометра F1. Схема особенностей не имеет за исключением резистора R8 (100 Ом), необходимого для питания выносного усилителя с малой входной ёмкостью, во многом расширяющего область применения прибора. Его схема показана на рис. 2 .

При пользовании прибором без внешнего усилителя необходимо помнить, что его вход находится под напряжением 5 Вольт, и поэтому необходим развязывающий конденсатор в сигнальной цепи.

Предделитель частотометра F2 собран по типовой для большинства подобных прескалеров схеме, лишь введены ограничительные диоды VD3, VD4. Необходимо заметить, что при отсутствии сигнала предделитель самовозбуждается на частотах около 800-850 МГц, что является типичным для высокочастотных делителей. Самовозбуждение пропадает с подачей на вход сигнала от источника с входным сопротивлением близким к 50 Ом. Сигнал с усилителя и прескалера поступает на DD2.

Выносной щуп к осциллографу.

http://forum. /index. php? showtopic=13268&st=440

На рис. 3 представлена принципиальная схема повто­рителя напряжения, выполненного в виде электронного щупа к осциллографу. Схема повторителя содержит че­тыре транзистора. Согласованная пара полевых тран­зисторов VT1, VT2 с n-каналом работает в дифферен­циальном каскаде, транзистор VT3 является источником тока для указанного каскада, а транзистор VT4 включен в схему усилителя напряжения с общим эмиттером.

Устройство работает следующим образом. Входной сигнал подается на затвор транзистораVT1. Напряже­ние, усиленное полевым транзистором VT1, поступает на базу транзистора VT4.Выходное напряжение повто­рителя снимается с коллекторной нагрузки — резистора R10.Одновременно выходное напряжение прикладыва­ется к затвору второго транзистора дифференциальной пары VT1, VT2. Глубокая отрицательная обратная связь и большое дифференциальное сопротивление источника тока обеспечивают близкий к единице коэффициент пе­редачи повторителя. Выбором тока коллектора транзи­стора VT4 (около 4 мА) снижается нелинейность повто­рителя в области высоких частот. Температурная ста­бильность устройства обеспечивается за счет глубокой отрицательной обратной связи и введения источника то­ка на транзисторе VT3.

Основные характеристики повторителя напряжения представлены на рис. 4. Кривыми 1 -4 показана ампли­тудно-частотная характеристика устройства для различ­ных значений емкости нагрузки. С увеличением емкости от 15 до 100 пФ полоса пропускания повторителя, изме­ренная на уровне 3 дБ, сужается от 25 до 10 МГц. Указанная выше емкость нагрузки складывается из емкости кабеля и входной емкости осциллографа.

Рис. 3. Вариант схемы повторителя напряжения — щупа к осцилло­графу

Необходимо иметь в виду, что современные радио­частотные кабели с полиэтиленовой изоляцией имеют по­гонную емкость, увеличивающуюся с уменьшением вол­нового сопротивления. Так, например, типичное значение погонной емкости кабеля с волновым сопротивлением 50 Ом равно ПО…125 пФ, с волновым сопротивлением 75 Ом — в пределах 60…80 пФ. У высокоомных кабелей и кабелей с полувоздушной изоляцией погонная емкость может быть ниже, однако они сравнительно малодо­ступны

https://pandia.ru/text/79/067/images/image011_6.gif» alt=»589×432, 6,8Kb — 589×432, 6,8Kb»>

Fluke 85RF II Высокочастотный пробник, 0,25


Временно нет на складе.
Мы прилагаем все усилия, чтобы товар снова появился на складе как можно скорее.
Марка Fluke
Источник питания Проводной электрический
Вес предмета 0.28 фунтов
Размеры изделия ДхШхВ 9 х 3,3 х 1,3 дюйма
Тип измерения Вольтметр

  • Убедитесь, что это подходит введя номер вашей модели.
  • Высокочастотный пробник предназначен для преобразования вольтметра постоянного тока с входным сопротивлением 10 МОм в высокочастотный (от 100 кГц до 500 МГц) ВЧ-вольтметр.
  • Преобразование из переменного тока в постоянный выполняется по принципу «один к одному» и включает диапазон 0.От 25 до 30 В (среднеквадр.)
  • Выход постоянного тока датчика откалиброван так, чтобы соответствовать среднеквадратичному значению входного синусоидального сигнала.
  • Диапазон напряжения от 0,25 до 30 В (среднеквадр.)
  • 30 В RMS, максимальное входное напряжение 200 В постоянного тока
› См. Дополнительные сведения о продукте Высокочастотный пробник

для преобразования вольтметра постоянного тока в высокочастотный радиочастотный вольтметр

Кол-во Цена Сохранить
{{pricebreak.breakQty}} {{pricebreak.breakPriceDisplay}} {{pricebreak.savingsMessage}}
{{vm.product.inventoryDetail.poQty}} Прибытие от производителя: {{vm.product.inventoryDetail.poArrivalDate! = null? vm.product.inventoryDetail.poArrivalDate: vm.product.inventoryDetail.leadDate | date: «ММ / дд / гггг»}}

Срок поставки производителем, когда его нет на складе: {{vm.product.inventoryDetail.leadTime}} дн.

Вес продукта: {{vm.product.shippingWeight}} фунтов на {{vm.product.unitOfMeasureDisplay}} Страна происхождения: {{vm.product.countryOfOrigin}}

Единица измерения:

Количество

недоступно для этого варианта.

Минимальное количество заказа: {{vm.product.minimumOrderQty}} Товар должен быть заказан в количестве, кратном {{vm.product.minimumOrderQty}}.

{{section.sectionName}}:

{{option.description}}

{{section.sectionName}} Выберите {{section.sectionName}}

.

{{styleTrait.nameDisplay}} {{styleTrait.unselectedValue? «»: «Выбрать»}} {{styleTrait.unselectedValue? styleTrait.unselectedValue: styleTrait.nameDisplay}}

Информация о продукте

Техническая информация

Видео о продукте

Запчасти и аксессуары

Сопутствующие товары

Делиться

Электронное письмо было успешно отправлено.Электронное письмо не было отправлено, проверьте данные формы.

× Зонд

Rf для мультиметра

Оставьте свои комментарии?

Измерение ВЧ-напряжений с помощью мультиметра JD Technologies,…

2 часа назад Зонд очень прост в использовании, но следует помнить о нескольких вещах. Не используйте зонд в цепи, где напряжение питания постоянного тока больше, чем напряжение обратного пробоя диода.Не измеряйте пиковую ВЧ-мощность в цепи, где пиковое напряжение будет…

Веб-сайт: Jdtechsales.com