Як відомо, застосування мережевих джерел для харчування широко розповсюджених цифрових мультиметров загрожує виходом останніх з ладу через пошкодження мікросхеми АЦП вимірювального приладу. Це відбувається тоді, коли виникає гальванічна зв'язок між вимірювальним приладом (ІП) і його блоком живлення (БП) при вимірюванні параметрів в ланцюгах випробуваного пристрою, також питомого від мережі ...

На практиці, якщо мультиметр підключений до зовнішнього, адаптер змінного струму, можливі три ситуації, коли мікросхема АЦП буде майже моментально пошкоджена. Цитата з [3]:

«Перша: до того ж джерела живлення підключено і настроюється пристрій. При цьому радіоаматор часто забуває, що висновок "СОМ" мультиметра, хоча він і "загальний", але не має прямого контакту ні з плюсом, ні з мінусом живлячої напруги.

Друга: спроби що-небудь виміряти в пристрої, гальванічно пов'язаний з мережею або саме напруга мережі 220 В.

Третя, вже згадана ситуація: мультиметром, що живиться від адаптера змінного струму, проводять вимірювання в апаратурі з власним або іншим трансформаторних блоком живлення від мережі ».

Аналіз подібних ситуацій детально проведено в [2]. Причини похибок вимірювання і можливі відмови мікросхем АЦП в мультиметр з мережевим живленням - паразитна ємність між первинною (мережевий) і вторинної обмотками мережевого трансформатора. Вона відносно стабільна і проходить через неї «наводка» в основному залежить від "полярності" включення вилки в розетку. Через ємність між загальним проводом АЦП (гніздо "СОМ" приладу) і навколишнього "масою" з істотною електричну провідність або заземленням харчування АЦП і його загальний провід виявляються під впливом напруги електромережі, яке може виявитися цілком достатнім для пошкодження мікросхеми. Причому для цього може виявитися достатньо торкнутися щупом від виведення "СОМ" приладу нульового проводу мережі або заземленою "маси" (часто сурогатне заземлення через водопровід, батареї опалення «допомагають» цього ..).

Таким чином, причиною виходу мультиметра з ладу є паразитна ємність між обмотками мережевого трансформатора.

А.Межлумян в [2] для її зменшення пропонують наступні способи:

1. Підбір готового трансформатора з мінімальною місткістю. Але межобмоточная паразитная ємність уніфікованих мережевих трансформаторів ТН30 і ТН32 приблизно 250-300 пФ, а орієнтовно допустиме значення повинно бути 10-20пФ.

C праведлівості заради, слід сказати, що існують досить прості методи вимірювання паразитної межбмоточной ємності трансформаторів непрямим методом [4] і, таким чином, можливий їх вибір для застосування в БП з інтегральними Мікросхемние стабілізаторами. Такий підхід є найдоступнішим, простим і привабливим, але доцільність застосування громіздких і важких трансформаторних БП для харчування легких і компактних цифрових мультиметров викликає великі сумніви.

2. Введення електричного екрана між первинною і вторинною обмотками прийнятний тільки для трансформаторів з кільцевих магніто-проводом. Справа в тому, що паразитная ємність утворюється не тільки ємністю безпосередньо між обмотками, а й ємностями обмотка-муздрамтеатр, які "обходять" екран. Екран обов'язково повинен бути підключений до загального проведення АЦП; в іншому випадку паразитная ємність може виявитися навіть більше, ніж без нього.

3. Виготовлення саморобного трансформатора або намотування додаткової обмотки на готовий трансформатор - більш реальний, але він також підходить тільки для трансформаторів з кільцевих магнітопроводів за вказаною вище причини. Якщо в трансформаторі є досить вільне "вікно", доцільно намотати ще кілька шарів ізоляції і вже на ній розмістити додаткову обмотку

4. Застосування перетворювача постійної напруги з мінімальною прохідний ємністю виявляється найкращим у всіх відносинах, крім одного - він трохи складніше. Але радіоаматори все ж краще самостійно виготовити пристрій, розроблене з урахуванням конкретних вимог ...

Таким чином, замість трансформаторних БП, що вимагають значних технологічних витрат по переробці трансформаторів, пропонуються більш надійні прилади з подвійним перетворенням харчування.

У БП з подвійним перетворенням харчування мережеве напруга через понижуючий трансформатор перетворюють в постійну напругу 12 В, яке потім подають на імпульсний перетворювач. Після чого слід його випрямлення і приведення до напруги акумуляторної батареї ВП. Знову ж, масогабаритні характеристики такого БП змушують задуматися про застосування бестрансформаторних схем для отримання постійної напруги.

Часто говорять, що при бестрансформаторних схемою різко збільшується ризик ураження струмом (електробезпека людини!). Це дійсно так, якщо в саморобному БП не дотримані елементарні вимоги до гасить конденсатором за робочою напругою та схемою (часто р / л збирають такі схеми з робочою напругою конденсатора всього 250 В, що явно недостатньо, і без гасить і обмежувального резисторів).

У схемах імпульсних джерел напруги, перетворення відбувається за допомогою генераторів, схеми яких досить складні, а самі генератори, особливо саморобні, зазвичай критичні до підбору елементів і погано запускаються. Але все ж доцільність їх застосування виправдана: змінна напруга вже не мережевий частоти знімається з вторинної обмотки трансформатора і далі випрямляється-стабілізується. І якщо шар міжвиткової ізоляції обраний (за матеріалом) правильно і виконаний технологічно грамотно, то всі перераховані недоліки зникають.

Порівняльна дорожнеча хороших 9-вольтів батарей змушує шукати альтернативні варіанти харчування малогабаритних цифрових мультиметров. У блоці живлення, описаному в статті С. Зоріна «Блок живлення для мультиметра» (Радіо, 2006, № 8, с. 21 -23) зазначені вище особливості враховані. Вийшов компактний, надійний і електробезпечний БП. Зібраний за рекомендаціями, викладеними в статті, він тривалий час працює в моїй домашній лабораторії.

Цитата з [1]: «Пропонований мережевий імпульсний блок живлення, крім того малої прохідний ємністю, має невеликі габарити і може бути розміщений безпосередньо в відсіку для батареї. Крім підвищення економічності експлуатації мультиметра в стаціонарних умовах, з таким блоком живлення можливі вимірювання в колах, безпосередньо пов'язаних з мережею, без додаткової похибки.

Основні технічні характеристики

Номінальна вихідна напруга, В ................... 9

Струм навантаження, мА, не більше ........ 10

Частота перетворення, кГц. .200 ... 250

Амплітуда пульсацій, мВ,

при струмі 10 мА, не більше ...... 100

Відносна нестабільність вихідної напруги при зміні струму навантаження в межах 0 ... 10мА, не більше,% ........... 2

Відносна нестабільність вихідної напруги при зміні вхідної напруги в межах 170 ... 240 В при струмі навантаження 1 (10) мА,% ....... 0,6 (1)

Прохідна ємність, пФ ............ 5

Опір ізоляції між первинною і вторинною ланцюгами, МОм, не менше .................... 500 »

Генератор на застосованої вітчизняної мікросхемі 561ТЛ1 без праці запускається і працює стабільно.

рис.1

У схемі, запропонованій С. Зоріна, зроблені лише деякі невеликі зміни (рис.1).

Ємність і робоча напруга конденсатора С1 збільшені (0,33 х 630 В).

При включенні джерела харчування виникає стрибок струму, так як конденсатор в початковий момент часу не заряджений і його опір вкрай мало. Тому, замість R 2 (за схемою в [1]) застосований терморезистор R 2 (схема тут, рис.1), також підключений по входу первинної ланцюга. Він обмежує пусковий струм при підключенні обмежувального конденсатора С1 БП.

R 2 (узятий з комп'ютерного БП) має негативний коефіцієнт опору і в момент включення джерела має максимальне значення опору. У міру його заряду рівень струму, що протікає через конденсатор блоку живлення, поступово знижується. Під дією струму терморезистор R 2 повільно розігрівається, а його опір знижується. Після виходу на робочий режим опір R 2 має значення десятих часток Ома і практично не впливає на загальні енергетичні показники блоку живлення.

Схема подвоєння випрямленої напруги після вторинної обмотки, як в [1], не застосовувалася. При зазначених в статті обмотувальних даних трансформатора його напруга на обмотці II виявилося достатнім для роботи однополупериодного випрямляча і стабілізатора на VD 3, VD 4 з навантаженням 2-4 мА мультиметра D Т890. Відповідно, «зайві» конденсатор і діод зі схеми [1] видалені. Виміряні струми в ланцюгах стабилитронов в працюючому БП наведені на схемі.

Схема БП (рис.1) зібрана навісним монтажем. Всі елементи, зазначені на схемі, помістилися в штепсель і батарейному відсіку мультиметра. Блок з мікросхемою перед приміщенням в відсік для батареї покритий лаком. Все видно на фото.

Фото 1 - 6.

PS. При проведенні вимірювань в схемах приймально-передавальних пристроїв, відмічено проникнення перешкоди з частотою роботи генератора на мікросхемі 561ТЛ1 (близько 200 кГц і її гармоніки) в тракти перетворення і посилення цих пристроїв. Тому, при проведенні вимірювань за допомогою ГСС, осцилографа, ВЧ-мілівольтметра та ін., А також при роботі з високочутливої ​​приймальною апаратурою, мультиметр з описаним БП рекомендується відключити. Вирішення цієї проблеми вбачається в ретельному підборі конденсаторів фільтрів описаного БП і застосуванні найпростіших ФНЧ.

джерела:

1. С. Зоріна. Адаптер змінного струму для мультиметра. - Радіо, 2006, № 8, с. 21 - 23.

2. А. Межлумян. Харчування цифрового мультиметра від електромережі. - Радіо, 2006, № 3, с. 25- 27.

2. А. Бутов. Про харчування мультиметров від мережевого блоку живлення. - Радіо, 2005, № 1, с. 25.

4. Л.Пісьман. Блок живлення цифрових вимірювальних приладів. - Радіо, 2001 № 8, с. 60.

В.Кононенко, RA0CCN