Главная » Измерения
Призовой фонд
на май 2017 г.
1. Тестер компонентов MG328
Паяльник
2. Осциллограф DSO138
Паяльник
3. Регулируемый паяльник 60 Вт
Паяльник
4. 100 руб.
От пользователей

Высоковольтный, высокоимпедансный вольтметр “Микрон-Гига-Вольт”

В своей практике я очень часто сталкиваюсь с задачей измерения высоковольтных слаботочных цепей. Как правило, в дозиметрах и источниках питания для ФЭУ мною применяются преобразователи, рассчитанные на очень малые токи потребления. Как результат, измерить их классическими методами с помощью мультиметров с сопротивлением входа 1 или 10 мегаом нельзя, они создают значительную нагрузку на измеряемую цепь и появляется просадка напряжения, а значит измерение производится с ошибкой, порой значительной.

Для решения этой задачи я разработал простой вольтметр с сопротивлением входа 5 ГигаОм, и максимально-измеряемым напряжением 2.5 кВ.


На элементах U1, U2, U3 собрана подсистема питания.
Микросхема U1 отвечает за зарядку встроенного Li-Po аккумулятора. Микросхема U2 - это простой LDO стабилизатор, обеспечивающий стабильные 3.0В для питания всех систем устройства. На микросхеме U3 собран инвертер, преобразующий +3В в -3В, для питания дисплея. Дело в том, что примененный в схеме внешний дисплей от Nokia 2760, для питания подсветки требует 6В, соответственно используя разность потенциалов, создаваемую инвертером U3, мы получаем две точки питания -3В и +3В, и это дает нам нужные 6В разницы потенциалов. Резистор R1 подбирается индивидуально под каждый дисплей, таким образом, чтобы ток не превышал 11-14 мА. Как правило, достаточно 10мА, чтобы подсветка светилась с нормальной яркостью.

На операционном усилителе U5 собран повторитель напряжения, который улучшает токовые характеристики высоковольтного высокоимпедансного делителя напряжения R7, R5 до достаточных значений для последующей обработки аналогово-цифровым преобразователем в МК.
Микроконтроллер U4 берет на себя задачи: компенсация напряжения смещения ОУ, обработка сигнала с делителя напряжения, вычисление минимума, максимума, прорисовка осциллограммы напряжения и т.п.

Разное:

Свежий вариант платы уже загружен на OSHPark и может быть там заказан "в один клик" ссылка.

Друг не так давно собирал его и снял про него небольшое видео, которое можно найти на YouTube по фразе "Самодельный высокоомный вольтметр".

Замену деталей на аналоги я производить не рекомендую, все детали хорошо подобраны друг к другу, и при замене аналогами могут всплыть разные неочевидные нюансы.
Пайку лучше производить с флюсом EFD FLUX PLUS 6-412-A, т.к. он имеет высокое объемное сопротивление.

Стоит отметить один нюанс. Вольтметр не любит резких скачков напряжения с нуля до нескольких киловольт на входе, и иногда создаваемая резким выбросом помеха может привести к зависанию МК. Поэтому для измерения высоковольтных каскадов с напряжениями свыше 500В я рекомендую подключать(или подпаивать) к ним устройство заранее, до того как они будут включены. Это обеспечит немногим более плавный подъем напряжения и не вызовет проблем при работе. Можно еще повысить емкость C8, но иголки с киловольтными потенциалами все равно очень неплохо распространяются по такой небольшой плате. Поэтому лучше избегать подключения "на горячую" к цепям с потенциалами свыше 500В, и подключать его заранее, до включения цепи.

Между контактами Batt+ и SW2 подключается выключатель питания, любой который вам будет удобен.

Для удобства работы с SMD деталями, плата разведена под возможность припайки тест-пинов, в качестве встроенных измерительных щупов.

Корпус применен классический для серии разработок "Микрон", это китайский корпус от продавца RFBAT с EBAY, они у него обычно называются "Plastic Project Box Enclosure Case DIY - -1.94"*1.08"*0.55"(L*W*H)"

В момент включения происходит само-калибровка прибора, надо отметить, что в этот момент потенциал на щупах прибора должен быть равен нулю.

При измерении отрицательных напряжений(к примеру при работе с ФЭУ) будьте бдительны, схема не имеет развязки по контакту "-", это означает что на USB разъеме и выключателе будет высокий отрицательный потенциал. Я такие измерения провожу не трогая голыми руками прибор, чего и Вам советую.

После сборки и проверки, рекомендуется покрыть плату несколькими слоями лака УР-231.

На экране отображается текущее напряжение, максимальное и минимальное за 4 секунды. А так-же график-осциллограмма напряжения с автоматической подстройкой окна.

Характеристики:
Диапазон измеряемых напряжений: от +100, до +2500 вольт
Точность измерения: +-2%+-6ед 
Сопротивление входа: не менее 4.95 ГОм (зависит от качества текстолита, отмывки, лака для покрытия)
Время работы от АКБ: не менее 4-х часов.

Новая версия платы(v.2.02) из этой статьи содержит вырезы в текстолите, для увеличения объемного сопротивления текстолита в критически важных местах.

Платы v.2.00

Список радиоэлементов

Обозначение Тип Номинал Количество ПримечаниеМагазинМой блокнот
Batt АккамуляторEEMB LP4012301 Li-Pol 100 мАчПоиск в FivelВ блокнот
Display1 LCD-дисплейNokia 2760 внешний1 + разъем Hirose DF23C-10DS-0.5VПоиск в FivelВ блокнот
 
C1, C2, C3, C5 Конденсатор1 мкФ4 CC0402KRX5R5BB105Поиск в FivelВ блокнот
C4, C6 Конденсатор1 мкФ2 CC0603KRX5R7BB105Поиск в FivelВ блокнот
C7, C10-C15 Конденсатор100 нФ7 0402ZD104KAT2AПоиск в FivelВ блокнот
C8 Конденсатор100 пФ1 GRM1555C1H101JD01DПоиск в FivelВ блокнот
C9 Конденсатор10 нФ1 CC0402KRX7R7BB103Поиск в FivelВ блокнот
 
J1 РазъемMolex 47346-00011 Поиск в FivelВ блокнот
LED1 СветодиодKPTD-3216SECK1 Поиск в FivelВ блокнот
LX1, LX2 ферритовая брусинаBLM18HG102SN1D2 Поиск в FivelВ блокнот
U1 ЗарядкаMCP73831T-2ACI/OT1 Поиск в FivelВ блокнот
U2 LDO-стабилизаторTPS78330DDCR1 Поиск в FivelВ блокнот
U3 ИнверторTPS60400DBV1 Поиск в FivelВ блокнот
U4 МКSTM32F103T8U61 Поиск в FivelВ блокнот
U5 Операционный усилительAD8541ARTZ1 Поиск в FivelВ блокнот
 
R1 Резистор1-20 Ом1 любой 0603, подбирается по току дисплеяПоиск в FivelВ блокнот
R2 Резистор
10 кОм
1 RC0603FR-1010KLПоиск в FivelВ блокнот
R3 Резистор
470 Ом
1 RC0603JR-07470RLПоиск в FivelВ блокнот
R4 Резистор
1 кОм
1 RC0603FR-101KLПоиск в FivelВ блокнот
R5 Резистор
2.7 МОм
1 CRCW06032M70FKEAПоиск в FivelВ блокнот
R6 Резистор
0 Ом
1 RC0603JR-100RLПоиск в FivelВ блокнот
R7 Резистор5 ГигаОм 3000 Вольт1 HVF2512T5007FEПоиск в FivelВ блокнот
Добавить все

Скачать список элементов (PDF)

Прикрепленные файлы:

Теги:

Опубликована: 0 0
Я собрал 0 4
x

Оценить статью

  • Техническая грамотность
  • Актуальность материала
  • Изложение материала
  • Полезность устройства
  • Повторяемость устройства
  • Орфография
0

Средний балл статьи: 5 Проголосовало: 4 чел.

Комментарии (3) | Я собрал (0) | Подписаться

0
Публикатор #
На форуме автоматически создана тема для обсуждения статьи.
Ответить
+1
arhimed #
Проще к мультиметру изготовить щуп c сопротивлением 1ГОм и результат умножать на 100 или 1000.
Ответить
-1

[Автор]
shodan_micron_servis #
Проще, возможно, но не интереснее :)
Да и мне надо еще и график по напряжению просматривать. Поэтому мне проще было сделать этот проект.
Ответить
Добавить комментарий
Имя:
E-mail:
не публикуется
Текст:
Защита от спама:
В чем измеряется электрическое сопротивление?
Файлы:
 
Для выбора нескольких файлов использйте CTRL

USB осциллограф DSO-2090
USB осциллограф DSO-2090
Набор для сборки - LED лампа iMAX B6 - зарядное для Lion, LiPo, LiFe, Pb, NiCd и NiMH аккумуляторов
вверх