Panelowy amperomierz i woltomierz oraz jego zastosowanie.

Moje zamówienie dotarło zapakowane w foliową kopertę, w której znajdował się taki niewielki pakuneczek z samym zamówieniem.


Urządzenie było zapakowane w woreczek strunowy — prosto i schludnie.

W tym celu zmontowałem niewielkie stanowisko, w którego skład wchodziły:
Dwa multimetry: jeden mierzy prąd (po lewej), drugi napięcie (po prawej).
Dwa zasilacze laboratoryjne: jeden pracował jako źródło prądowe (u góry), drugi jako źródło napięciowe (na dole).
Zasilacz, który zasilał sam amperomierz z woltomierzem (stoi osobno)


Pierwszy test pokazał, że pomiar prądu nie wypada najlepiej.
A właściwie dokładność pomiaru mieściła się w całkiem dopuszczalnych granicach jak na amperomierz, ale skoro można uzyskać lepszy wynik, to dlaczego z tego nie skorzystać.
Cztery pomiary przed korektą —
Na zasilaczu pracującym jako źródło napięciowe ustawiałem po prostu napięcia będące wielokrotnością 4 V, a na zasilaczu pracującym jako źródło prądowe ustawiałem prąd według mojego multimetru.


Po tym etapie wprowadziłem niewielką korektę. Moim zdaniem jest lepiej.

Postanowiłem wykorzystać ten przyrząd w ciekawym i przydatnym urządzeniu — obciążeniu elektronicznym.
Nie powiem, że ten przyrząd jest mi potrzebny. Może się przyda, ale początkowo spodobał mi się po prostu sam pomysł i chciałem zrobić coś dla moich czytelników.
Nie ma w tym urządzeniu nic niezwykłego, wszystkie rozwiązania są dobrze opisane w literaturze, a ja po prostu „przyrządziłem” je po swojemu.
Początkowo zrobiłem je bardzo kompaktowe i zastosowałem elementy SMD, ale później postanowiłem je przerobić tak, aby jego wykonanie było wygodne nawet dla początkujących radioamatorów.
Nie ma tu mikrokontrolerów ani rzadkich czy drogich elementów. Najdroższy jest sam amperomierz z woltomierzem, a nawet wszystkie elementy są przewlekane.

Układ zbudowałem z wykorzystaniem wzmacniacza operacyjnego. Układ scalony zawiera dwa identyczne wzmacniacze operacyjne.
Na jednym z nich zbudowany jest układ porównujący, który ustawia takie napięcie na bramce tranzystora mocy, aby prąd w obwodzie był równy nastawionej wartości.
Drugi wzmacniacz wykorzystałem jako wzmacniacz prądowy dla źródła napięcia odniesienia. Można było się bez niego obejść, ale skoro już był, nie chciałem, żeby się marnował.
Źródło napięcia odniesienia jest potrzebne po to, aby ustawiona wartość prądu nie zmieniała się podczas pracy, na przykład wskutek nagrzewania.
Cały układ jest zasilany napięciem 8 V, stabilizowanym przez stabilizator liniowy 78L08.

Układ pozwala ustawić prąd obciążenia do 5 A. Napięcie wejściowe powinno być przy tym tak dobrane, aby moc wydzielana na tranzystorze mocy nie przekraczała 30-40 W.
Po zastosowaniu mocniejszego tranzystora i aktywnego chłodzenia moc można łatwo zwiększyć do 50-100 W.
Na płytce przewidziano miejsca na termistor sterujący wentylatorem oraz jego podłączenie. Ponieważ przygotowałem wersję demonstracyjną, nie montowałem tych elementów.
Można zastosować praktycznie dowolny tranzystor polowy, a nawet bipolarny (potrzebny jest jednak tranzystor o dużym wzmocnieniu, na przykład KT827).
Praktycznie wszystkie elementy można stosować z wartościami odbiegającymi od nominalnych nawet o 50-100%. Wyjątkiem jest tylko zestaw rezystorów R2 + R3 oraz rezystory pomiarowe prądu R7, R8.

Schemat urządzenia
Złącze wejściowe ma trzy styki, dzięki czemu można zwiększyć moc obciążenia, podłączając zewnętrzny rezystor obciążający. Na płytce znajduje się zwora między dwoma stykami, ale w rzeczywistości nie jest potrzebna — powinna być założona bezpośrednio na złączu.


Płytka drukowana.


Płytkę wykonuje się bardzo łatwo, nie ma na niej wąskich gardeł, cienkich ścieżek itp.
Na płytce znajduje się również obrys do wycięcia otworu pod amperomierz-woltomierz panelowy.


A oto komplet komponentów.
Wszystkie rezystory mają moc 0.125-0.25 W, wyjątkiem są R7 i R8, które powinny mieć moc 1 W.


A oto zmontowana płytka. Radiator nie do końca pasował wymiarami, więc wziąłem pierwszy, który mniej więcej się nadawał.
Tranzystor mocy jest odizolowany od radiatora. Przy montażu płytki w obudowie nie jest to konieczne, ale przy pracy bez obudowy warto to zrobić, ponieważ obudowa tranzystora jest podłączona do wejścia płytki i występuje na niej napięcie mierzonego obwodu.


Płytka z nieco bliższej perspektywy.
Po lewej złącze do podłączenia tego, co chcemy obciążyć: zasilacza, akumulatora lub czegoś innego.
Obok wskaźnika znajduje się pokrętło potencjometru. Najlepiej użyć potencjometru o liniowej charakterystyce regulacji: A w przypadku krajowych i B w przypadku importowanych.
Po prawej jest wyłącznik zasilania i wejście do podłączenia zasilania urządzenia. Użyłem najzwyklejszego zasilacza 12 V.


Z tyłu nie ma nic szczególnie ciekawego. Przewody od wskaźnika wyprowadziłem górą płytki — wydawało mi się, że tak będzie schludniej i pewniej. W rzeczywistości można je po prostu przylutować od spodu.
Płytka była projektowana pod tranzystor w obudowie TO247, ale użyłem tranzystora w obudowie TO220.


Pierwsze uruchomienie. Jeśli komponenty są sprawne, urządzenie powinno zadziałać od razu. Jedynym elementem, który może wymagać dobrania, jest rezystor R2. W moim przypadku nie trzeba było nic dobierać.


Do testów użyłem zasilacza laboratoryjnego. Regulacja prądu obciążenia zaczyna się od 20 mA, co widać na wskazaniach urządzenia. Potencjometr nie pozwala ustawić mniejszej wartości.

Kilka zdjęć z testowania gotowego urządzenia.
Napięcie na wyjściu zasilacza się nie zmieniało. To, że napięcie wskazywane przez urządzenie pod obciążeniem jest niższe, jest normalne — wynika ze spadków napięcia na przewodach, zaciskach itp.
1. Prąd obciążenia 1 A.
2. Prąd obciążenia 2 A
3. Prąd obciążenia prawie maksymalny, 5.07 A.
4. Maksymalny prąd obciążenia, 5.1 A. Zasilacz przeszedł w tryb ograniczenia prądu, a wskaźnik urządzenia pokazuje minimalny spadek. W praktyce jest to minimalne napięcie wejściowe, przy którym urządzenie zapewnia prąd obciążenia 5 A.


Napięcie na zaciskach wejściowych odpowiada wartości wskazywanej przez amperomierz-woltomierz (z uwzględnieniem jego błędu pomiaru).


Na koniec, dla eksperymentu, sprawdziłem stabilizację prądu obciążenia przy zmianie napięcia wejściowego. Działa idealnie.
Napięcie wejściowe 3 i 12 V, prąd obciążenia 2 A.


Materiały dodatkowe: schemat, ścieżki i kilka kart katalogowych — pobierz.

To chyba wszystko, jeśli chodzi o opis urządzenia. Jeśli macie pytania, chętnie odpowiem :)