Eingebautes Digitalvoltmeter mit einem Messbereich von -199,9 ... +199,9 mV. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Messtechnik

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Ein eingebautes Digitalvoltmeter kann als Anzeigegerät in Messgeräten [5], zur Überwachung der Ausgangsspannung von Netzteilen sowie im Zusammenspiel mit verschiedenen elektronischen Wandlern [1, 2, 4, 7] eingesetzt werden. Es wurden zwei Arten von Voltmetern entwickelt – mit LED und Flüssigkristallanzeige.

Technische Eigenschaften:

• gemessene Spannung ist konstant, Messbereich 0 ... +199.9 mV, Anzahl der Abtastungen - 3 pro Sekunde
• Messfehler nicht schlechter als 0.2 %
• Die Stromversorgung des Voltmeters ist bipolar (+5 Volt), der Stromverbrauch beträgt nicht mehr als 2100 mW
• Betriebstemperaturbereich +10 0C ... +35 0C, relative Luftfeuchtigkeit bis 80 % bei 20 0C
• Abmessungen nicht mehr als 100 x 75 x 40 mm3
• Gewicht nicht mehr als 100 g

Elektrischer Schaltplan (zum Vergrößern anklicken)

Das Voltmeter ist nach einer Standardschaltung [6] auf der Mikroschaltung DA1 KR572PV2A (analog zu ICL7107) aufgebaut, die die Funktion eines Analog-Digital-Wandlers (ADC) mit doppelter Integration, automatischer Nullpunktkorrektur und Polaritätsbestimmung übernimmt des Eingangssignals. Eine 3.5-Dekaden-Digitalanzeige mit 7-Segment-LED-Anzeigen vom Typ ALS321B (ALS324B) ist direkt an den Ausgang der Mikroschaltung angeschlossen. Die Referenzspannungsquelle (RP) +100 mV ist nach der Schaltung eines Widerstandsteilers R1R2 aufgebaut, der direkt an die Versorgungsspannungsquelle +5 V angeschlossen ist und eine ausreichende Stabilität aufweisen muss. Die Betriebsart des ADC wird durch die Parameter der angeschlossenen Elemente R4, R5, C1 – C4 bestimmt. Die gemessene Spannung wird den Kontakten IN+, IN- zugeführt, deren Potenzial im Bereich der Versorgungsspannungen beliebig sein kann.

Design

Das Voltmeter besteht aus zwei Leiterplatten, auf deren einer ein ADC mit angeschlossenen Elementen und auf der anderen eine Digitalanzeige montiert ist. Die Bretter können im gewünschten Winkel zueinander befestigt oder im Abstand zueinander angebracht werden. Die Verbindung erfolgt durch Löten oder über ein Kabel.

Technische Eigenschaften:

• gemessene Spannung ist konstant, Messbereich -199.9 ... +199.9 mV, Anzahl der Abtastungen - 3 pro Sekunde
• Messfehler nicht schlechter als 0.2 %
• Die Stromversorgung des Voltmeters ist bipolar (+5 Volt), der Stromverbrauch beträgt nicht mehr als 12 mW
• Betriebstemperaturbereich +10 0C ... +35 0C, relative Luftfeuchtigkeit bis 80 % bei 20 0C
• Abmessungen nicht mehr als 100 x 75 x 40 mm3
• Gewicht nicht mehr als 100 g

Elektrischer Schaltplan (zum Vergrößern anklicken)

Das Voltmeter ist nach einer Standardschaltung [6] auf der Mikroschaltung DA1 KR572PV5A (analog zu ICL7106) aufgebaut, die die Funktion eines Analog-Digital-Wandlers (ADC) mit doppelter Integration, automatischer Nullpunktkorrektur und Polaritätsbestimmung übernimmt des Eingangssignals. Eine 3.5-dekadische Digitalanzeige mit 7-Segment-Flüssigkristallanzeigen vom Typ IZHTs5-4/8 ist direkt an den Ausgang der Mikroschaltung angeschlossen. Die Referenzspannungsquelle (RP) +100 mV ist nach der Schaltung eines Widerstandsteilers R1R2 aufgebaut, der direkt an die Versorgungsspannungsquelle +5 V angeschlossen ist und eine ausreichende Stabilität aufweisen muss. Die Betriebsart des ADC wird durch die Parameter der angeschlossenen Elemente R4, R5, C5 – C9 bestimmt. Die gemessene Spannung wird den Kontakten IN+, IN- zugeführt, deren Potenzial im Bereich der Versorgungsspannungen beliebig sein kann. Die Kondensatoren C1–C4 dienen als Filter in Stromkreisen. Die Schaltung am Transistor VT1 liefert rechteckige mehrpolare Impulse an den Dezimalpunkt der Flüssigkristallanzeige.

Design

Das Voltmeter besteht aus zwei Leiterplatten, auf deren einer ein ADC mit angeschlossenen Elementen und auf der anderen eine Digitalanzeige montiert ist. Die Bretter können im gewünschten Winkel zueinander befestigt oder im Abstand zueinander angebracht werden. Die Verbindung erfolgt durch Löten oder über ein Kabel.

Stromversorgungsschaltung für ein Voltmeter aus einer unipolaren 12,6-Volt-Quelle (Batterie)

Um eine bipolare Spannung von +5 Volt aus unipolaren +12.6 Volt (Batterie) zu erhalten, werden zwei Spannungsstabilisatoren verwendet: seriell – DA1 (KR142EN5A, 7805) und parallel – DA2 (TL431). Der Transistor VT1 (KT837U) dient zur Erhöhung der Belastbarkeit des Parallelstabilisators. Widerstandswerte: R1 – 680 Ohm, R2 – 680 Ohm, R3 – 62 Ohm, R4 – 300 Ohm; Kondensatoren: C1, C2 22 µF 16 V.

Entwicklungsstatus:

Das eingebaute digitale Voltmeter ist für den Einsatz bei der Konstruktion verschiedener Messgeräte vorgesehen, die über ein Wechselstromnetz oder das Bordnetz des Fahrzeugs, Netzteile und Batterien betrieben werden.

Quellen

1. Absoluter linearer Wegsensorbereich 0–10 mm mit linearem, variablem Differentialtransformator, imlab.narod.ru/MechSys/LVDT/LVDT_01.htm
2. Differenzieller kapazitiver Sensor für Winkel- und Linearverschiebungen, imlab.narod.ru/Electron/C_Sensor/C_Sensor.htm
3. Ivanov V. I. et al. Optoelektronische Halbleitergeräte: Handbuch / V. I. Ivanov, I. I. Aksenov, A. M. Yushin – 2. Auflage, überarbeitet. und zusätzlich - M.: Energoatomizdat, 1989. - 448 S.: Abb.
4. Induktiver Positionssensor und kleine lineare Verschiebungen, imlab.narod.ru/Electron/L_Sensor/L_Sensor.htm
5. Geräte zur Messung von Magnetfeldern, imlab.narod.ru/M_Fields/Magn_Meas/Magn_Meas.htm
6. Fedorkov B. G., Telets V. A. DAC- und ADC-Mikroschaltungen: Betrieb, Parameter, Anwendung. - M.: Energoatomizdat, 1990. - 320 Seiten: Abb.
7. Elektronischer Signalwandler für differenziellen kapazitiven Sensor, imlab.narod.ru/Electron/EP_C/EP_C.htm

Veröffentlichung: imlab.narod.ru

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