Konverter zur Stromversorgung eines Digitalmultimeters. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Messtechnik

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Bei Funkamateuren und Profis erfreuen sich Digitalmultimeter aufgrund ihrer Vielseitigkeit und derzeit relativ geringen Kosten großer Beliebtheit. Zur Stromversorgung solcher Geräte wird in der Regel eine Neun-Volt-Krona-Batterie (6F22) verwendet, was nicht sehr praktisch ist, da diese Batterien eine geringe Kapazität, eine spürbare Selbstentladung und darüber hinaus im Vergleich zu anderen Elementen einen höheren Preis haben . Mit dem in der Beschreibung vorgeschlagenen Gerät können Sie die oben genannten „Nachteile“ vermeiden und das Multimeter mit nur zwei AA-Elementen (R6) betreiben.

Ein Merkmal digitaler Multimeter ist der geringe Stromverbrauch der Stromquelle. Nachfolgend finden Sie die Ergebnisse der Messung des Stromverbrauchs eines Multimeters (in mA) der M838-Serie aus einer 6F22-Batterie mit einer Spannung von 9,0 V bei Betrieb in den folgenden Modi:

• Messung von Gleich- und Wechselströmen und Spannungen in allen Grenzen, Widerstandswiderstände bei 20 kOhm... 2 MOhm und Temperatur...... 2,2
• Widerstandsmessung an der Grenze von 2 kOhm......2,3
• Messung des Widerstands an der Grenze von 200 Ohm......3,5
• Durchgang, Sonden kurzgeschlossen......4,5
• Messung von hFF-Transistoren......bis 9,5

Daher muss der Wandler nicht nur einen hohen Wirkungsgrad, sondern auch einen minimalen Ruhestrom im Leerlauf aufweisen. Darüber hinaus muss der Konverter so im Multimetergehäuse platziert werden, dass seine Leistung nicht beeinträchtigt wird. Unter Berücksichtigung der oben genannten Anforderungen wurde ein Konverter mit folgenden technischen Eigenschaften entwickelt:

• Versorgungsspannung, V ...... 1,8 ... 4
• Ruhestrom, mA......3,4
• Maximaler Laststrom, mA......20
• Umwandlungsfrequenz, kHz......45. .85
• Welligkeitsamplitude bei einem Strom von 10 mA, mV......30
• Relative Instabilität der Ausgangsspannung, wenn sich die Versorgungsspannung innerhalb von 1,8...4 V ändert, %......7

Die Abhängigkeit des vom Wandler aufgenommenen Stroms vom Laststrom ist in Abb. dargestellt. 1

Die Auswirkung des Laststroms auf den Wirkungsgrad bei festen Werten der Versorgungsspannung ist in Abb. dargestellt. 2.

Die Wandlerschaltung ist in Abb. dargestellt. 3. Die Elemente C1, T1, R1, R2, VD1 und VT2 bilden einen einzyklischen Selbstoszillator mit induktiver Rückkopplung. Die Umwandlungsfrequenz hängt von der Induktivität des Abschnitts 1-2 des Transformators T1 und der Kapazität des Kondensators C1 ab. Das Vorhandensein eines zusätzlichen Abschnitts 4-5 verdoppelt die Amplitude der Impulse an der Anode der VD2-Diode. Diese Lösung verbesserte die Umwandlungseffizienz geringfügig und ermöglichte vor allem, die erforderliche konstante Spannung am Ausgang des Wandlers bei einer niedrigeren Versorgungsspannung zu erreichen.

Die Ausgangsspannung wird durch die Elemente VT1, R3, R4 und VD3 stabilisiert. Sobald die Spannung am Ausgang des Wandlers die Summe der Durchbruchspannungen der Zenerdiode VD3 und die Sättigung des Basis-Emitter-Übergangs des Transistors VT1 erreicht, begrenzt dieser beim Öffnen den Basisstrom des Transistors VT2. Dadurch sinkt der Kollektorstrom des Transistors VT2, der Anstieg des Magnetflusses im Transformator wird begrenzt, wodurch die Ausgangsspannung auf einem bestimmten Niveau gehalten werden kann.

Die Zeichnung der Leiterplatte und die Anordnung der Elemente darauf sind in Abb. dargestellt. 4 (Maßstab 1:1). Kondensatoren C1, C3, C5 – Keramiktyp K10-176 oder ähnliche importierte. Der Kondensator C1 muss eine TKE-Gruppe haben, die nicht schlechter als M750 (vorzugsweise M47) ist. Widerstände können beliebiger Art sein und eine Leistung von 0,125 oder 0,25 W haben. Diode VD2 – jede Schottky-Diode mit geeigneten Abmessungen, zum Beispiel 1N5817, 1N5818, 1N5819. Der Einsatz einer herkömmlichen Siliziumdiode macht aufgrund der spürbaren Effizienzeinbußen keinen Sinn. Die Zenerdiode VD2 kann beliebig sein und eine Stabilisierungsspannung von 8...8,5 V haben.

Der Transistor VT2 - 2T665A9 ist für die Oberflächenmontage vorgesehen, daher müssen seine Anschlüsse mit Kupferdrahtstücken von 7 ... 10 mm Länge verlängert werden. Anstelle des Transistors 2T665A9 können Sie auch den Transistor KT961 oder KT961B verwenden, allerdings verschlechtert sich in diesem Fall der Wirkungsgrad, da die Kollektor-Emitter-Sättigungsspannung des KT961A um 0,2 V höher ist als die des 2T665A9. Der Transistor VT1 kann durch jede andere NPN-Struktur mit einer statischen Stromverstärkung von mindestens 100 ersetzt werden.

Der T1-Transformator besteht aus einem gepanzerten Magnetkern B14 aus Ferrit der Güteklasse M2000NM. Wicklung 1-2 hat sieben Windungen aus LESHO 10x0,07-Draht, Wicklung 3-4 und 4-5 haben 16 Windungen aus demselben Draht. Die Magnetkreisbecher werden mit BF-2- oder BF-19-Kleber ohne dielektrische Dichtung verklebt.

Bei der Anpassung des Wandlers kommt es darauf an, die Ausgangsspannung ohne Last zu überprüfen, die 8,9...9,4 V betragen sollte. Andernfalls muss eine Zenerdiode VD2 mit einer geeigneten Stabilisierungsspannung ausgewählt werden. Anschließend muss die Belastbarkeit des Konverters überprüft werden. Schließen Sie ihn an eine 1,9-V-Stromversorgung an und belasten Sie den Ausgang des Konverters mit einem 910-Ohm-Widerstand. Messen Sie die Ausgangsspannung. Wenn diese um mehr als 7...10 % von der Leerlaufspannung abweicht, verringern Sie den Wert des Widerstands R1 und wiederholen Sie die Messung. Wenn der beschriebene Konverter im Multimeter M838 verbaut ist, konnte kein Einfluss des Konverters auf die Messgenauigkeit festgestellt werden.

Die Platzierung des Konverters und der Batterien im Multimeter ist in Abb. dargestellt. 5.

Literatur

1. Pakhomov A. Konverter zur Stromversorgung von Funkempfängern. - Radio, 2000, Nr. 2, S. 19.
2. Biryukov S. Niederspannungs-Spannungswandler. – Radio, 2002, Nr. 2, S. 41,42.
3. Bukreev S. S., Golovatsky V. A., Gulyakovich G. N. Quellen der Sekundärstromversorgung. - M.: Radio und Kommunikation, 1983.

Autor: S. Belyaev, Tambow

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