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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Voltmètre numérique avec sélection automatique. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Technique de mesure Dans divers appareils, des LSI spécialisés ont commencé à être utilisés pour mettre en œuvre la fonction de conversion analogique-numérique (ADC). L'une des variantes d'un multimètre assemblé sur un LSI similaire est connue - KR572PV2, (K572PV2) [1]. Actuellement, la branche de production nationale produit un autre LSI de cette série - le KR572PV5. Il dispose de sorties pour travailler avec des indicateurs à cristaux liquides (LCD) et peut fonctionner à partir d'une alimentation asymétrique de 9 V, ce qui lui permet d'être utilisé dans des instruments de mesure de petite taille et économiques (multimètres). L'ADC KR572PV5 convertit la tension continue d'entrée (Uin.max. = ±199,9 mV) en un code parallèle à sept segments qui contrôle directement un écran LCD à 3,5 chiffres. La tension d'alimentation unipolaire de 9 V est convertie en interne en une tension positive stabilisée et une tension négative non régulée (2,8 et -6,2 V) par rapport à la broche 32 (bus commun analogique). Ces tensions sont nécessaires pour alimenter la partie analogique du KR572PV5. La partie numérique est également alimentée par une source ADC 5 V interne stabilisée avec les broches 1 et 37 (bus commun numérique). Le générateur d'horloge LSI est connecté à la broche. 21 via un diviseur de 1:800 et à une fréquence de générateur de 50 kHz sur la broche. 21 a reçu un signal rectangulaire d'une fréquence de 62,5 Hz, nécessaire au fonctionnement de l'écran LCD. Le principe de fonctionnement du KR572PV5 est similaire à celui décrit dans [1] pour le KR572PV2 et n'est pas pris en compte dans cet article. L'appareil de mesure proposé à l'attention des lecteurs est conçu pour mesurer la tension continue et la résistance. Caractéristiques techniques principales:
Le schéma de principe de l'appareil est présenté sur la fig. 1. Il se compose d'un commutateur de mode de mesure SA1, de commutateurs analogiques DD2-DD6 avec des exemples de résistances R2-R5 et R7-R10, d'un ADC DD1 avec une source de tension exemplaire VT1, d'un LCD HG1 et d'un dispositif de sélection automatique de limite de mesure (UAVPI) sur microcircuits DD7-DD11 . Par souci de simplicité, le schéma montre la connexion uniquement des segments de l'indicateur qui contiennent les informations nécessaires au fonctionnement de l'UAVPI.
La numérotation complète des broches LCD est indiquée sur la fig. 2.
Le principe de fonctionnement de l'UAVPI est basé sur l'évaluation de l'état des centaines et des milliers de chiffres du code parallèle de sortie 3,5 bits KR572PV5 (segments a, b, g, f - centaines et b, c - milliers). Si la tension d'entrée UBX de l'ADC est supérieure à 199,9 mV en valeur absolue, alors le mode surcharge s'active et l'indicateur affichera 1 dans le chiffre des milliers, et il n'y a aucune indication dans le chiffre des centaines (et dans les autres chiffres). Un tel signal à la sortie du LSI fait passer le compteur à la limite la plus grossière. En revanche, si |UBX| <20 mV, l'écran affiche alors 0 ou 1 dans le chiffre des centaines, alors qu'il n'y a aucune indication dans le chiffre des milliers. De telles combinaisons de codes de sortie autorisent le passage à une limite plus sensible. Le signal surcharge et "sous-charge" ADC génère un décodeur sur les éléments DD7, DD8, DD9.1. Les signaux du décodeur contrôlent le fonctionnement du compteur DD10.1 et du compteur-décodeur DD11. Les compteurs connectés en série DD10.1 et DD10.2 (ce dernier n'utilise qu'un seul bit) divisent la fréquence de 62,5 Hz (broche 21 DD1) par 32. La fréquence reçue (environ 2 Hz) est transmise à l'entrée de comptage DD11 et est cadencée lors de la commutation des limites de mesure. Lorsque l'ADC est surchargé, la sortie DD8.4 a un niveau 1, ce qui remet le compteur DD11 à zéro, tandis que le niveau 1 en sortie du bit de poids faible de ce compteur correspond à la prise en compte de la plus grande limite de mesure. Parallèlement, le niveau 0 en sortie de DD8.3 désactive le compte DD10.1. Lorsque l'ADC est "sous-chargé", l'entrée du SR DD10.1 sera 1, autorisant le compte, tandis que le compteur DD11 est également inclus dans le travail. A sa sortie, à chaque cycle de comptage dans le bit correspondant au numéro de cycle, il y aura un niveau logique haut. Le nombre de bits utilisés DD11 est égal au nombre de limites de mesure. Si la limite de mesure optimale est atteinte, alors 0 à la sortie de DD8.3 arrêtera le compteur DD10.1, et avec lui DD10.2 et DD11. Lorsque la limite minimale est atteinte, DD10.1 est bloqué via l'entrée R, même si l'ADC est toujours dans l'état "sous-charge". La commutation des limites de mesure du volt-ohmmètre s'effectue par les touches analogiques DD2-DD5. Leur état détermine le code de sortie DD11. Les touches ont une résistance à l'état conducteur suffisamment élevée (plusieurs centaines d'ohms), mais elles sont connectées de telle manière qu'elles n'introduisent pratiquement aucune erreur dans aucune des limites de mesure. La tension mesurée est fournie à l'entrée DD1 via le commutateur de fonctionnement de type SA1 (position supérieure) et un diviseur dont le bras supérieur est la résistance R1, le bras inférieur est l'une des résistances R2-R5, selon l'état des touches DD2, DD3. La tension maximale du bras inférieur du diviseur est limitée par les diodes VD1-VD4. L'exemple de source de tension est réalisé sur un transistor VT1 fonctionnant en un point thermostable. Une tension exemplaire de 100 mV provenant de la résistance R16 est appliquée à la broche. 36 DD1 par l'intermédiaire d'une des touches DD6. Le volt/ohmmètre utilise une méthode non conventionnelle pour mesurer la résistance [2]. Il est illustré par le schéma de la Fig. 3.
Un certain courant 06 circule à travers l'exemple de résistance R10P connecté en série et la résistance mesurée Rx sous l'action de la tension U0. Étant donné que le même courant traverse les résistances R0gp et Rx, le rapport des chutes de tension à leurs bornes est égal au rapport de leurs résistances. Ainsi, Aind \uXNUMXd Ux / Uobr \uXNUMXd IoRx / IoRobr \uXNUMXd Rx / Robr où : Aind - lectures de l'indicateur. L'avantage de cette méthode de mesure de résistance réside dans la simplicité de sa mise en œuvre et l'indépendance de la précision de la mesure vis-à-vis de l'instabilité de la tension U0. En mode mesure de résistance, le commutateur SA1 est déplacé vers la position inférieure. La tension positive de l'alimentation est appliquée via VD7 et R6 aux touches DD4, DD5, qui effectuent la commutation nécessaire des exemples de résistances R7-R10, en fonction de la limite de mesure de l'UAVPI sélectionné. La tension sur les résistances de référence et mesurées est limitée par les diodes VD5 et VD6 pour exclure le mode surcharge de l'intégrateur ADC. Dans le même but, la touche inférieure (selon le schéma) DD6 sert. Avec son aide, la constante de temps de l'intégrateur lors de la mesure des résistances est doublée. Le transistor VT2 sert de signal inverseur qui contrôle les touches DD6. Le volt-ohmmètre est alimenté par une pile 9 V ("Krona VTs", "Korund") ou par une pile 7D-0,115-U 1.1. Tous les microcircuits, à l'exception du DD6, sont alimentés par le régulateur interne DD1, car le courant qu'ils consomment est extrêmement faible lorsqu'ils fonctionnent à basse fréquence de découpage. La conception est conçue pour des radioamateurs formés, donc la description du circuit imprimé et la conception de l'appareil ne sont pas données. Il suffit de faire attention au fait que l'interrupteur SA1 dispose d'une isolation fiable entre les groupes de contacts, conçue pour la tension maximale mesurée. La résistance R1, sur laquelle chute la majeure partie de la tension mesurée, doit également être conçue pour la même tension. Il peut être constitué de plusieurs résistances basse tension de calibres adaptés. Il convient de noter que la précision de l'appareil n'est pratiquement limitée que par la précision et la stabilité de la source de tension de référence et des résistances R2-R5, R7-R10, qui doivent être précises. Dans des cas extrêmes, elles peuvent être choisies parmi des résistances courantes avec une tolérance d'au moins 5 %, mais la stabilité en température et dans le temps de ces résistances sera faible. En tant que résistance R16, vous pouvez utiliser une résistance multitours sans fil SDR-37. Dans le cas de l'utilisation d'une résistance filaire de type SP5-2, sa valeur doit être réduite à 100 ... 150 Ohms et une résistance constante de 300 ... 360 Ohms doit être connectée en série avec elle, sinon elle sera Il est difficile de régler avec précision la tension de référence en raison de la grande discrétion de son changement de résistance lors du réglage. Les condensateurs C4, C5 doivent avoir un faible coefficient d'absorption diélectrique - K71-5, K72-9, K73-16, etc. Avant d'installer le transistor VT1 dans le circuit de l'appareil, vous devez trouver son point de fonctionnement thermostable. Pour ce faire, vous devez collecter une source de tension de référence (VT1, R13, R16), connecter un milliampèremètre avec un courant maximum de 16 mA en série avec la résistance R1 et appliquer une tension de +1 V à la grille VT2,8 par rapport au sortie inférieure (selon le circuit) de la résistance R16 à partir de toute tension source stabilisée. De plus, en modifiant la température du transistor VT1 (par exemple, en touchant son corps d'abord avec un objet métallique chaud, puis froid), obtenez le plus petit changement du courant de drain dans la plage de température de fonctionnement (0 ... 40 ° C) en sélectionnant la résistance R13. La valeur de cette résistance peut différer sensiblement de celle indiquée sur le schéma. Un volt/ohmmètre correctement assemblé commence à fonctionner immédiatement et doit seulement être réglé par la résistance R19 sur la fréquence du générateur d'horloge KR572PV5 de 50 kHz et par la résistance R16 d'une tension de référence de 100 mV (en mode mesure de tension). Le volt-ohmmètre peut également mesurer des tensions alternatives, pour cela il faut prévoir l'inclusion d'un détecteur de valeurs moyennes redressées dans la rupture du fil allant de SA1 à la résistance R14. Du fait que le détecteur introduit avec son filtre une constante de temps supplémentaire (inertie) dans le circuit du système de sélection automatique de la limite de mesure, des oscillations peuvent se produire dans ce circuit, à la suite desquelles le voltmètre peut « dépasser » la limite de mesure souhaitée. Pour éliminer cet inconvénient, il suffit de réduire la capacité du filtre, ce qui n'est possible que jusqu'à une certaine limite, ou de réduire la fréquence d'horloge pour commuter les limites de mesure. La dernière méthode est très simple à mettre en œuvre. Il suffit de commuter l'entrée CN DD11 sur la sortie du prochain bit inutilisé DD10.2 (broche 12) lors du passage à la mesure de la tension alternative. En conséquence, les commutations de fin de course seront deux fois plus lentes. Cela augmentera le temps de stabilisation à 5 s et garantira un fonctionnement fiable de l'UAVPI. Littérature 1. Multimètre Anufriev L. sur VIS - Radio, 1906, n ° 4, p. 34-39. 2. Oswald G. Widerstand-Messung mit DVM.- Funkschau, 1981, n° 8, S. 98. 3. Raatsch P. Bereichsautomatik fur C7136D.- Radio fernsehen elektronik, 1986, n° 10, S. 636-638. Auteur : V.Tsibin
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