Щитовий ампервольтметр і його застосування.

Моє замовлення прийшло в поліетиленовому пакеті, усередині якого був такий собі невеликий згорток, у якому й лежало замовлення.


Прилад був упакований у пакет із застібкою, усе просто й акуратно.

Для цього я зібрав невеликий стенд, у якому взяли участь:
Два мультиметри: один вимірює струм (ліворуч), другий — напругу (праворуч).
Два лабораторні блоки живлення: один працював як джерело струму (верхній), другий — як джерело напруги (нижній).
Блок живлення, від якого живився сам ампервольтметр (стоїть окремо)


Перша перевірка показала, що струм вимірюється не надто добре.
Точніше, похибка вимірювання була цілком прийнятною для амперметра, але якщо є можливість зробити краще, то чому б нею не скористатися.
Чотири вимірювання до корекції —
На БЖ, який працював як джерело напруги, я просто виставляв напругу, кратну 4 В, а на БЖ, який працював як джерело струму, виставляв струм за своїм мультиметром.


Після цього етапу я трохи підкоригував налаштування. На мій погляд, стало краще.

Застосувати цей прилад я вирішив в одному цікавому й корисному пристрої — електронному навантаженні.
Не скажу, що цей прилад мені потрібен, можливо, ще й стане в пригоді, але спочатку мені просто сподобалася сама ідея, і хотілося зробити щось для моїх читачів.
У цьому пристрої немає нічого незвичайного, усі рішення добре описані в літературі, а я просто «приготував» його по-своєму.
Спочатку я зробив його дуже компактним і використав компоненти SMD, але потім вирішив переробити так, щоб його було зручно повторити навіть радіоаматорам-початківцям.
Тут немає мікроконтролерів чи якихось рідкісних і дорогих компонентів, найдорожчий — власне ампервольтметр, та й усі деталі використані вивідні.

Схему зібрано на операційному підсилювачі. Мікросхема містить два однакові ОП.
На одному зібрано схему порівняння, яка встановлює таку напругу на затворі силового транзистора, за якої струм у колі дорівнює заданому.
Другий підсилювач я використав як підсилювач струму для джерела опорної напруги. Можна було обійтися і без нього, але він уже був, та й не хотілося, щоб простоював.
Джерело опорної напруги потрібне, щоб задане значення струму не змінювалося під час роботи, наприклад, через нагрівання.
Уся схема живиться від 8 В, які стабілізуються лінійним стабілізатором 78L08.

Схема дає змогу встановлювати струм навантаження до 5 А, при цьому вхідна напруга має бути такою, щоб потужність, розсіювана на силовому транзисторі, не перевищувала 30-40 Вт.
Якщо використати потужніший транзистор і організувати активне охолодження, потужність можна легко збільшити до 50-100 Вт.
На платі передбачені місця для встановлення терморезистора керування вентилятором і його підключення. Оскільки я робив демонстраційний варіант, ці компоненти не встановлював.
Можна використати практично будь-який польовий транзистор або навіть біполярний (але тут потрібен транзистор із великим коефіцієнтом підсилення, наприклад КТ827).
Практично всі компоненти можна використовувати зі значним розкидом номіналів — до 50-100%. Виняток становить лише пара резисторів R2 + R3 і струмовимірювальні резистори R7, R8.

Схема пристрою
Вхідний роз'єм має три контакти. Це зроблено для того, щоб можна було збільшити потужність навантаження, підключивши зовнішній навантажувальний резистор. На платі є перемичка між двома контактами, але насправді вона не потрібна й має бути встановлена безпосередньо на роз'ємі.


Друкована плата.


Плата виготовляється дуже легко, не має вузьких місць, тонких доріжок тощо.
Також на платі є контур для вирізання віконця під установлення ампервольтметра.


А ось і весь комплект компонентів.
Усі резистори мають потужність 0.125–0.25 Вт, виняток — R7 і R8, які мають бути потужністю 1 Вт.


А ось і зібрана плата. Радіатор трохи не вписався за габаритами, узяв перший, який більш-менш підійшов.
Силовий транзистор ізольований від радіатора. Під час установлення плати в корпусі це робити необов’язково, але за відкритого монтажу бажано, оскільки корпус транзистора під’єднаний до входу плати й на ньому є напруга вимірюваного кола.


Плата трохи ближче.
Ліворуч — роз’єм для під’єднання того, що ми хочемо навантажити: блока живлення, акумулятора чи чогось іншого.
Біля індикатора — ручка змінного резистора. Краще використовувати резистор із лінійною характеристикою регулювання: А у вітчизняних і В в імпортних.
Праворуч — вимикач живлення та вхід для під’єднання живлення пристрою. Я використовував найзвичайніший блок живлення на 12 В.


Ззаду нічого особливо цікавого немає. Проводи від індикатора я вивів через верхній бік плати — мені здалося, що так буде охайніше й надійніше. Насправді їх можна просто припаяти знизу.
Плату виготовлено під транзистор у корпусі ТО247, але я використав транзистор у корпусі ТО220.


Перше ввімкнення. Якщо компоненти справні, пристрій має запрацювати одразу. Єдиний компонент, який, можливо, доведеться підібрати, — резистор R2. Мені нічого підбирати не довелося.


Для перевірки я використовував лабораторний блок живлення. Регулювання струму навантаження починається від 20 мА — це видно за показами індикатора пристрою. Менше встановити не дає змінний резистор.

Кілька фотографій процесу тестування пристрою, який у мене вийшов.
Напруга на виході блока живлення не змінювалася. Те, що на індикаторі пристрою напруга під навантаженням менша, — це нормально: позначається падіння напруги на проводах, клемах тощо.
1. Струм навантаження — 1 А.
2. Струм навантаження — 2 А.
3. Струм навантаження майже максимальний — 5.07 А.
4. Струм навантаження максимальний — 5.1 А. Блок живлення перейшов у режим обмеження струму, а індикатор пристрою показує мінімальне падіння. Фактично це мінімальна вхідна напруга, за якої пристрій забезпечує струм навантаження 5 А.


Напруга на вхідних клемах відповідає напрузі, яку показує ампервольтметр (з урахуванням його похибки).


Наприкінці заради експерименту перевірив стабілізацію струму навантаження зі зміною вхідної напруги. Працює ідеально.
Вхідна напруга — 3 і 12 В, струм навантаження — 2 А.


Додаткові матеріали, схема, трасування, кілька даташитів — завантажити.

На цьому з описом пристрою, здається, все. Якщо є запитання, буду радий відповісти :)