Zaloguj się
Wszystkie
27 lutego 2025
110
- Napięcie referencyjne DC: 3,3 V ±0,1%
- Napięcie referencyjne AC: 1 V ±0,5% RMS
- Referencyjne źródło prądowe: 100 mA ±0,2%
- Rezystancja wzorcowa: 33 Ω ±0,1%
- Częstotliwość sygnału: 50 Hz, 60 Hz lub 100 Hz (±0,3%)
- Źródło częstotliwości odniesienia: rezonator kwarcowy
- Poziom częstotliwości harmonicznych: ≲40 dBV
- Sterowanie: przyciski z diodami LED i przez wirtualny port szeregowy USB
Multimetry są niezbędnymi narzędziami, przeważnie traktujemy ich dokładność jak coś oczywistego. W wielu przypadkach dokładność nie jest aż tak ważna, ale są chwile, kiedy ma ona kluczowe znaczenie.
W sierpniu 2015 r. zaprezentowaliśmy niedrogi, precyzyjny układ, dostarczający napięcie i prąd odniesienia (siliconchip.au/Article/8801) i pokazaliśmy, jak używać go do testowania i kalibracji multimetrów (siliconchip.au/Article/8832).
Wspomniany układ wytwarza stałe napięcie referencyjne równe 2,5 V z tolerancją ±1 mV (±0,04%), udostępnia wzorcową rezystancję o wartości 1 kΩ z tolerancją ±1 Ω (±0,1%) i prąd referencyjny o natężeniu 2,5 mA z tolerancją ±3,5 μA (±0,14%).
Stałe napięcie odniesienia pochodzi z wysoko stabilnego układu scalonego, który w połączeniu z precyzyjnym rezystorem dostarcza prąd o referencyjnym natężeniu. Ten rezystor może być również używany samodzielnie jako wzorzec rezystancji.
Urządzenie ma małe rozmiary i jest zasilane z ogniwa pastylkowego. Może być przechowywane w skrzynce narzędziowej i używane w razie potrzeby. Pozwala na sprawdzenie stałoprądowych zakresów pomiarowych, jednak nie zawiera źródła napięcia przemiennego, więc nie wszystkie typowe zakresy multimetru mogą być sprawdzane lub kalibrowane. Postanowiliśmy więc stworzyć nowy projekt, który dodaje tę funkcję.
W nowym testerze multimetrów użyty został specjalistyczny układ scalony, wytwarzający napięcie referencyjne o wartości 3,3 V służące do kalibracji zakresów stałoprądowych. W połączeniu z precyzyjnym rezystorem układ wytwarza prąd referencyjny o natężeniu 100 mA. Kolejny precyzyjny rezystor pełni rolę wzorca rezystancji.
Co ważne, do kalibracji zakresów pomiarowych napięcia przemiennego układ wytwarza precyzyjny przebieg sinusoidalny o wartości skutecznej 1 V, o częstotliwości 50 Hz, 60 Hz lub 100 Hz.
Różne multimetry wykorzystują różne metody pomiaru napięcia i prądu przemiennego. Dlatego niektóre multimetry są oznaczone jako True RMS, podczas gdy inne nie. Multimetry True RMS zapewniają dokładny pomiar wartości skutecznej napięcia przemiennego, niezależnie od jego kształtu. Tańsze multimetry mierzą napięcie szczytowe przebiegu i mnożą odczyt przez współczynnik kształtu równy 0,71, zakładając, że przebieg jest sinusoidalny. Wiąże się to jednak z błędami pomiarowymi.
Na przykład przebieg o kształcie prostokątnym da sztucznie zaniżony odczyt, ponieważ jego wartość szczytowa jest taka sama jak wartość skuteczna. Na podobnej zasadzie przebiegi trójkątne i piłokształtne będą miały tendencję do zbyt wysokich odczytów.
Niektóre inne mierniki mierzą wartość średnią wyprostowanego napięcia przemiennego i zakładają, że ma ono przebieg sinusoidalny, co skutkuje niewłaściwymi wskazaniami w przypadku przebiegów o innych kształtach.
W naszym układzie napięcie przemienne jest generowane przez obwód analogowy, więc nie ma cyfrowych artefaktów, które mogłyby powstawać w przypadku użycia układu syntezy cyfrowej.
Amplituda i częstotliwość przebiegu referencyjnego są kontrolowane i regulowane przez mikrokontroler, który porównuje je ze stałym napięciem odniesienia i z częstotliwością rezonatora kwarcowego. W efekcie uzyskiwany jest przebieg o stałej amplitudzie i częstotliwości równej 50 Hz, 60 Hz lub 100 Hz.
Szczegóły budowy układu
Obwody stałoprądowe, wytwarzające napięcie, prąd i rezystancję odniesienia działają tak samo jak w opisywanym wcześniej niedrogim, lecz nadal dokładnym układzie referencyjnym. Wyjaśnienia wymaga współdziałanie stałoprądowych obwodów referencyjnych z częścią przemiennego napięcia referencyjnego układu.
Napięcie zasilające o wartości 5 V jest pobierane ze złącza USB dostępnego w gnieździe CON1. Zasilanie jest doprowadzone między innymi do układu MCP1501 wytwarzającego precyzyjne napięcie odniesienia VREF1 o wartości 3,3 V.
Poprawna praca tego układu ma krytyczne znaczenie dla działania wszystkich innych obwodów kalibratora.
Układ MCP1501 ma obciążalność równą 20 mA, co ma kluczowe znaczenie dla stabilności pracy całego kalibratora, zwłaszcza że niektóre analogowe obwody generacyjne są zasilane z tego właśnie wzorca napięcia.
Wyjście referencyjne VREF1 jest filtrowane za pomocą kondensatora o pojemności 100 nF i jest podłączone do TP5. TP6 jest podłączony do masy układu, co pozwala na łatwy i wygodny pomiar tego napięcia. Miejsce to oznaczone jest na płytce drukowanej symbolem DCV.
Rozkład ścieżek na płytce drukowanej jest zaprojektowany w taki sposób, by spadki napięć powodowanych obciążeniem wyjścia referencyjnego nie miały wpływu na napięcie doprowadzane do pinu 8 układu MCP1501, czyli do wejścia sprzężenia zwrotnego. Dzięki temu napięcie 3,3 V dostępne w punkcje DCV ma niezmienną wartość, niezależnie od jakichkolwiek obciążeń.
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
