Вольтметр до 3000 вольт постоянного напряжения самоделки. Высоковольтный, высокоимпедансный вольтметр “Микрон-Гига-Вольт”

Простой вольтметр переменного напряжения с частотой 50 Гц, выполнен в виде встраиваемого модуля, который может использоваться как отдельно, так и быть встроен в готовое устройство.
Вольтметр собран на микроконтроллере PIC16F676 и 3-разрядном индикаторе и содержит не очень много деталей.

Основные характеристики вольтметра:
Форма измеряемого напряжения - синусоидальная
Максимальное значение измеряемого напряжения - 250 В;
Частота измеряемого напряжения - 40…60 Гц;
Дискретность отображения результата измерения - 1 В;
Напряжение питание вольтметра - 7…15 В.
Средний ток потребления - 20 мА
Два варианта конструкции: с БП на борту и без
Односторонняя печатная плата
Компактная конструкция
Отображение измеряемых величин на 3-разрядном LED-индикаторе

Принципиальная схема вольтметра для измерения переменного напряжения

Реализовано прямое измерение переменного напряжения с последующим вычислением его значения и вывода на индикатор. Измеряемое напряжение поступает на входной делитель, выполненный на R3, R4, R5 и через разделительный конденсатор C4 поступает на вход АЦП микроконтроллера.

Резисторы R6 и R7 создают на входе АЦП напряжение 2,5 вольта (половина питания). Конденсатор C5, относительно малой ёмкости, шунтирует вход АЦП и способствует уменьшению ошибки измерения. Микроконтроллер организует работу индикатора в динамическом режиме по прерываниям от таймера.

--
Спасибо за внимание!
Игорь Котов, учредитель журнала «Датагор»

▼ 🕗 01/07/14 ⚖️ 19,18 Kb ⇣ 239 Здравствуй, читатель! Меня зовут Игорь, мне 45, я сибиряк и заядлый электронщик-любитель. Я придумал, создал и содержу этот замечательный сайт с 2006 года.
Уже более 10 лет наш журнал существует только на мои средства.

Хорош! Халява кончилась. Хочешь файлы и полезные статьи - помоги мне!

Как самому изготовить киловольтметр?

Простой киловольтметр для измерения напряжений до 50 – 100 киловольт и более можно изготовить самому. Такой прибор может пригодиться при регулировке режимов электронно-лучевых трубок, ионизаторов воздуха, флокаторов и прочих устройств, где используются высокие питающие напряжения.

Для изготовления киловольтметра потребуются следующие основные компоненты:

1. Палка лыжная из стеклотекстолита полая (Такие палки когда-то продавались в комплекте с самыми бюджетными лыжами. Возможно, что такая палка валяется у вас на балконе).
2. Резисторы высоковольтные типа С3-14-1-(Б) (Именно эти резисторы точно подходят под внутренний диаметр лыжной палки).
3. Мультиметр «китайский» с входным сопротивлением 10 МОм. Мультиметры размером поменьше того, что изображён на картинке, как правило, стоят меньше и имеют входное сопротивление всего 1 МОм.
4. Кое-какие мелкие детали.

Самые интересные ролики на Youtube

Исходная схема киловольтметра.

1. Резисторы R1 – Rn - верхнее плечо делителя напряжения;
2. Резисторы R*(грубо), R*(точно) и входное сопротивление измерительного прибора (10 МОм) – нижнее плечо делителя.
3. Неоновая лампочка защищает киловольтметр от превышения безопасного напряжения в нижнем плече делителя при обрыве последнего. Если расчётное напряжение, подводимое к мультиметру, выше 50 Вольт (например, 100 Вольт), то последовательно следует подключить ещё одну неоновую лампочку.

О резисторах верхнего плеча делителя.

Резисторы С3-14-1 (группа Б) Это одноваттные резисторы, которые могут выдерживать напряжение до 10 киловольт. Диапазон сопротивлений от 470 МОм до 5,6 ГОм. При покупке, следует знать, что эти резисторы отличаются не очень высокой надёжностью, как в работе, так и при хранении. Поэтому, лучше приобретать их с некоторым запасом. Я бы рекомендовал купить раза в два большее количество, чем требуется.

Как рассчитать делитель высокого напряжения?

В любительской практике, чаще всего, приходится собирать подобные устройства исходя из имеющихся в наличии деталей. Поэтому, преступать к изготовлению щупа высоковольтного делителя следует только тогда, когда резисторы куплены и проверены. Исходя из имеющихся высоковольтных резисторов и следует производить окончательный расчёт делителя.

Примерный, предварительный расчёт верхнего плеча делителя.

Выбираем предельное напряжение, например, 50 киловольт. При таком напряжении, нам понадобится использовать 5 - 6 резисторов, каждый из которых выдерживает до 10-ти киловольт.

Рассчитываем делитель напряжения для шкалы мультиметра, например, 200 Вольт. Для удобства отсчёта, желательно, чтобы на 1 вольт шкалы приходился один киловольт измеряемого напряжения.

Входное сопротивление мультиметра 10 МОм. Однако для настройки делителя нам понадобится шунтировать это его плечо.

Поэтому, примем это плечо равным, например, 8 МОм.

8 (МОм) * 50 000 (Вольт) / 50 (Вольт) = Х+8 (МОм)

Х = 7992 МОм

7992 (МОм) / 6 (штук) = 1332 МОм

Конечно, найти требуемый номинал резисторов вряд ли удастся и возможно придётся выбирать из имеющихся в продаже резисторов. Делитель можно собрать и из разных номиналов резисторов, но тогда потребуется рассчитать падение напряжения для каждого резистора. Из своего опыта могу добавить, что резисторы С3-14-1-Б при своей длине 29мм могут выдерживать напряжение в полтора и даже в два раза превышает допустимое, однако их надёжность при этом уменьшается.

Для того чтобы уменьшить протекающий через киловольтметр ток, можно на порядок или два увеличить сопротивление верхнего плеча делителя. При этом нужно будет выбрать шкалу прибора, соответственно, 20 Вольт или 2 Вольта.

Предварительный расчёт шунта к мультиметру (R* грубо + R*точно).

R тестера + R шунта = 8 МОм;

R шунта = 10 * 8 / 10 - 8 = 40 (МОм)

Изображение части щупа киловольтметра в разрезе.

1. Наконечник;
2. Гайка;
3. Шайба гетинаксовая или стеклотекстолитовая (подойдёт от узла крепления резисторов ПЭВ);
4. Втулка металлическая с резьбой внутри (подойдёт любая подходящая по размеру с внутренней резьбой М2,5 - М3(мм);
5. Разъём «мама» подходящего размера для присоединения к выводу высоковольтного резистора. Разъём требуется для того, чтобы можно было в период эксплуатации прибора легко заменить вышедший из строя резистор;
6. Первый резистор верхнего плеча делителя;
7. Отрезок лыжной палки (длину заготовки рекомендую выбрать в зависимости от предварительно рассчитанного и уже имеющегося в наличии количества резисторов).

Приступаем к окончательной сборке.

Сначала изготавливаем узел крепление наконечника, для чего припаиваем разъём «5» к втулке «4».

Затем вклеиваем в торец трубки, с использованием эпоксидной смолы, детали «3» и «4».

При склейке нужно проследить, чтобы эпоксидная смола не затекла в разъём «5».

Резисторы верхнего плеча делителя спаиваем последовательно и вставляем внутрь лыжной палки так, чтобы первый резистор вошёл в разъём расположенный внутри. Последний резистор закрепляем пайкой у основания щупа.

Собираем остальные элементы схемы, расположив в подходящей металлической или пластмассовой коробке.

1. Две клеммы для подключения заземления;
2. Разъём СР-50 для подключения тестера или осциллографа;
3. Резистор R*(грубо);
4. Резистор R* (точно);
5. Неоновая лампа;
6. Сменный наконечник.

Калибруем делитель.

Для калибровки удобно использовать источник постоянного образцового напряжения на 1000 Вольт, так как это максимальное напряжение, которое можно измерить, обычно, имеющимися в распоряжении радиолюбителя приборами. Если такого не имеется, то можно воспользоваться другим менее высоковольтным источником.

Калибровка сводится к подбору резисторов в нижнем и верхнем плече делителя. Разброс параметров высокомегаомных резисторов велик, поэтому может понадобится сделать повторный расчёт по результатом предварительной калибровки, чтобы внести поправки.

Использование киловольтметра.

1. Щуп киловольтметра в собранном виде;
2. Провода для подключения заземления и мультиметра;
3. Два варианта наконечников;
4. Пример подключения киловольтметра к аноду кинескопа с использованием сменного наконечника в виде крючка.

При использовании прибора следует соблюдать меры техники безопасности.

Подключение и отключение киловольтметра следует производить при обесточенной аппаратуре, после снятия заряда с высоковольтных токоведущих частей.

При подключении киловольтметра к измеряемым цепям, заземление следует подключать в первую очередь!

При отсоединении щупа от измеряемых цепей, заземление следует отключать в последнюю очередь!

При подключении киловольтметра к аноду кинескопа следует одну клемму заземления соединить с графитовым покрытием кинескопа, а другую с общим проводом шасси телевизора.

Близкие темы.

БМК-Миха , самый главный недостаток этого прибора это низкое разрешение - 0,1Ом которое невозможно повысить чисто программным путём. Если бы не этот недостаток, прибор был бы идеальным!
Диапазоны оригинальной схемы: ESR=0-100Ом, C=0pF-5000µF.
Хочу обратить особое внимание на то что прибор до сих пор находится в процессе доработки как программной так и аппаратной, однако продолжает активно эксплуатироваться.
Мои доработки относительно :
Аппаратные
0. Убрал R4,R5. Сопротивление резисторов R2,R3 уменьшил до 1,13К, и подобрал пару с точностью до одного ома (0,1%). Таким образом увеличил тестовый ток с 1мА до 2мА, при этом уменьшилась нелинейность источника тока (за счёт удаления R4,R5), повысилось падение напряжение на конденсаторе что способствует увеличению точности измерения ESR.
Ну и конечно подкорректировал Кусил. U5b.
1. Ввёл фильтры питания на входе и выходе преобразователя +5V/-5V (на фото платка стоящая вертикально и есть преобразователь с фильтрами)
2. поставил разъём ICSP
3. ввёл кнопку переключения режимов R/C (в "оригинале" режимы переключались аналоговым сигналом поступающим на RA2 , происхождение которого в статье описывается крайне туманно...)
4. Ввёл кнопку принудительной калибровки
5. Ввёл зуммер подтверждающий нажатие кнопок и подающий сигнал включённости каждые 2 минуты.
6. Умощнил инверторы их параллельным попарным включением (при тестовом токе в 1-2мА не обязательно, просто мечтал повысить ток измерения до 10мА, что до сих пор не удалось)
7. Последовательно с Р2 поставил резистор 51ом (во избежании КЗ).
8.Выв. регулировки контрастности зашунтировал конденсатором 100нф(напаял на индикатор). Без него при касании отвёрткой движка Р7 индикатор начинал потреблять 300мА! Чуть LM2930 не спалил вместе с индикатором!
9.на питание каждой МС поставил блокировочный конденсатор.
10. скорректировал печатную плату.
Программные
1. убрал режим DC (скорее всего верну его обратно)
2. Ввёл табличную коррекцию нелинейности (при R>10Ом).
3. ограничил диапазон ESR до 50Ом (с оригинальной прошивкой прибор "зашкаливал" при 75,6 Ом )
4. дописал подпрограмму калибровки
5. написал поддержку кнопок и зуммера
6. ввёл индикацию заряда батареи - цифры от 0 до 5 в последнем разряде дисплея.

В блок измерения ёмкости не вмешивался ни программно ни аппаратно, за исключением добавления резистора последовательно с Р2.
Принципиальную схему отражающую все доработки пока не начертил.
прибор был очень чувствителен к влажности! как дыхнёшь на него так показания начинают "плыть" .Всему виной большое сопротивление R19, R18,R25,R22. Кстати может мне кто нибудь объяснить, нах*ена каскаду на U5a такое большое входное сопротивление???
Короче говоря, аналоговую часть залил лаком - после чего чувствительность полностью пропала.

Журнал ELEKTOR насколько я знаю, немецкий, авторы статей немцы и печатают его в Германии, по крайней мере немецкую версию.
m.ix , давайте шутить во флейме

И то, что ко всему привыкаешь и то, что с кем поведешься от того и наберешься - прописные истины. Вот и я привык к своему мультиметру и когда его кто-то хватает (извините, берёт попользоваться) - меня «жаба душит». Сказать ничего не могу, это от меня домочадцы подцепили некоторое количества вируса радиолюбительства и теперь имеют потребность померить напряжение батареек в пульте, аккумулятора в телефоне и т.д. Терпел. Пока не услышал, что некоторые граждане заинтересовались напряжением в розетках.

Откуда появилась эта измерительная головка уже не помню, но всегда считал её «убитой в ноль» - ошибался. При проверке выяснилась её полная адекватность. Вот только внешний вид...

Разобрал по максимуму. Корпус отмыл, верхнюю часть подклеил. Со шкалы кончиком лезвия маленького канцелярского ножа соскрёб лишние нолики. Получилась шкала на 15 вольт. Вместо сопротивления на 150к запаял в колодку перемычку. Отломанный кончик стрелки вернул на место при помощи кусочка изоляции и клея.

Стрелка, конечно, нуждалась в балансировке. Сделал по следующей технологии уравновешивания стрелки имеющимися противовесами с капельками припоя на них (двигаем хорошо разогретым паяльником, эти самые капельки).

1. Куда двигать - стрелку располагаем горизонтально и смотрим, что перевешивает, если стрелка, то каплю передвинуть от центра. Если противовес - то каплю к центру.
2. Какую каплю двигать - стрелку располагаем вертикально.

• а) нужно двигать «к центру». Стрелка отклонилась вправо - двигаем правую каплю. Влево - левую.
• б) нужно двигать «от центра». Стрелка отклонилась вправо - двигаем левую каплю. Влево - правую.

Имеющиеся углубления в верхней части корпуса заполнил при помощи паяльника пластмассой и выровнял напильником, затем мелкой и потом самой мелкой шкуркой, наконец, покрасил и вставил в неё на клей вырезанное стекло. Покрасил и внутреннюю металлическую планку (чтоб всё в цвет), просушил и собрал.

Внешний шарм появился. А для придания технического изыска дополнил измерительную головку переключателем на три положения и тремя резисторами.

Измерительная головка стала обладательницей трёх пределов измерения: на 3, 15 и 30 вольт. Вот картинка печатной платы и схемы по совместительству:

Остановлюсь на моменте сборки. Как оказалось, научиться выколупывать компаунд из зазора между нижней и верхней частями измерительных головок и тем самым их разъединять не проблема, проблема их соединить. Ну не заморачиваться же, в самом деле, их заливкой компаундом по новой. Соединяю так:

В самом уголке сверлю отверстие несколько меньшее диаметром, чем приготовленные саморезы (исключительно алюминиевые) и... А если кого смущает возможность проникновения вовнутрь пыли, то для этого есть пластилин. По готовности измерителя (назвал его вольтметром первого уровня) проинструктировал причастных и выдал в пользование. Прибор понравился, особенно тем, что всего одна «кнопочка». В розетку просил щупы не толкать - лучше сразу гвоздики. С пожеланием успеха, Babay .

Обсудить статью СТРЕЛОЧНЫЙ ВОЛЬТМЕТР

Простой самодельный вольтметр

Самодельный вольтметр постоянного и переменного тока.

Здравствуй дорогой читатель. Иногда возникает необходимость иметь «под рукой» небольшой простенький вольтметр. Сделать такой вольтметр своими руками не составит большого труда.

О пригодности вольтметра для измерения напряжений в тех или иных цепях судят по его входному сопротивлению, которое складывается из сопротивления рамки стрелочного прибора и сопротивления добавочного резистора. Так как на разных пределах добавочные резисторы имеют разные номиналы, то и входное сопротивление прибора будет другим. Чаще вольтметр оценивают его относительным входным сопротивлением, характеризующим отношение входного сопротивления прибора к 1В измеряемого напряжения, например 5кОм/В. Это удобнее: входное сопротивление вольтметра на разных пределах измерений разное, а относительное входное сопротивление постоянное. Чем меньше ток полного отклонения стрелки измерительного прибора Iи, используемого в вольтметре, тем больше будет его относительное входное сопротивление, тем точнее будут производимые им измерения. В транзисторных конструкциях приходится измерять напряжение от долей вольта до нескольких десятков вольт, а в ламповых еще больше. Поэтому однопредельный вольтметр неудобен. Например, вольтметром со шкалой на 100В нельзя точно измерить даже напряжения 1- 5В, так как отклонение стрелки получится малозаметным. Поэтому нужен вольтметр, имеющий хотя бы три — четыре предела измерений. Схема такого вольтметра постоянного тока показана на рис.1. Наличие четырех добавочных резисторов R1, R2, R3 и R4 свидетельствует о том, что вольтметр имеет четыре предела измерений. В данном случае первый предел 0-1В, второй 0-10В, третий 0-100В и четвертый 0-1000В.
Сопротивления добавочных резисторов можно рассчитать по формуле, вытекающей из закона Ома: Rд= Uп/Iи — Rп, здесь Uп — наибольшее напряжение данного предела измерений, Iи – ток полного отклонения стрелки измерительной головки, а Rп – сопротивление рамки измерительной головки. Так, например, для прибора на ток Iи = 500мкА (0,0005А) и рамкой сопротивлением 500 Ом сопротивление добавочного резистора R1, для предела 0-1В должно быть 1,5кОм, для предела 0-10В — 19,5кОм, для предела 0-100В — 199,5кОм, для предела 0-1000 – 1999,5кОм. Относительное входное сопротивление такого вольтметра будет 2кОм/В. Обычно, в вольтметр монтируют добавочные резисторы с номиналами, близкими с расчетными. Окончательно же «подгонку» их сопротивлений производят при градуировке вольтметра путем подключения к ним параллельно или последовательно других резисторов.

Если вольтметр постоянного тока дополнить выпрямителем, преобразующим переменное напряжение в постоянное (точнее — пульсирующее), получим вольтметр переменного тока. Возможная схема такого прибора с однополупериодным выпрямителем показана на рис.2. Работает прибор следующим образом. В те моменты времени, когда на левом (по схеме) зажиме прибора положительная полуволна переменного напряжения, ток идет через диод Д1 и далее через микроамперметр к правому зажиму. В это время диод Д2 закрыт. Во время положительной полуволны на правом зажиме, диод Д1 закрывается, и положительные полуволны переменного напряжения замыкаются через диод Д2, минуя микроамперметр.
Добавочный резистор Rд рассчитывают так же, как и для постоянных напряжений, но полученный результат делят на 2,5-3, если выпрямитель прибора однополупериодный, или на 1,25-1,5, если выпрямитель прибора двухполупериодный — рис.3. Более точно сопротивление этого резистора подбирают опытным путем во время градуировки шкалы прибора. Можно рассчитать Rд и по другим формулам. Сопротивление добавочных резисторов вольтметров выпрямительной системы, выполненных по схеме на рис.2, вычисляют по формуле:
Rд = 0,45*Uп/Iи – (Rп + rд);
Для схемы на рис.3 формула имеет вид:
Rд = 0,9*Uп/Iи – (Rп + 2rд); где rд – сопротивление диода в прямом направлении.
Показания приборов выпрямительной системы пропорциональны средне выпрямленному значению измеряемых напряжений. Шкалы же их градуируют в среднеквадратических значения синусоидального напряжения, поэтому показания приборов выпрямительной системы равны среднеквадратичному значению напряжения лишь при измерении напряжений синусоидальной формы. В качестве выпрямительных диодов используются германиевые диоды Д9Д. Такими вольтметрами можно измерять и напряжение звуковой частоты до нескольких десятков килогерц. Шкалу для самодельного вольтметра можно начертить с помощью программы FrontDesigner_3.0_setup.