Главная » Измерения
Призовой фонд
на ноябрь 2017 г.
1. Термометр Relsib WT51
Рэлсиб
2. 1000 руб
PCBWay
3. Тестер компонентов LCR-T4
Паяльник
4. 200 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 LCSCВ блокнот
Display1 LCD-дисплейNokia 2760 внешний1 + разъем Hirose DF23C-10DS-0.5VПоиск в LCSCВ блокнот
 
C1, C2, C3, C5 Конденсатор1 мкФ4 CC0402KRX5R5BB105Поиск в LCSCВ блокнот
C4, C6 Конденсатор1 мкФ2 CC0603KRX5R7BB105Поиск в LCSCВ блокнот
C7, C10-C15 Конденсатор100 нФ7 0402ZD104KAT2AПоиск в LCSCВ блокнот
C8 Конденсатор100 пФ1 GRM1555C1H101JD01DПоиск в LCSCВ блокнот
C9 Конденсатор10 нФ1 CC0402KRX7R7BB103Поиск в LCSCВ блокнот
 
J1 РазъемMolex 47346-00011 Поиск в LCSCВ блокнот
LED1 СветодиодKPTD-3216SECK1 Поиск в LCSCВ блокнот
LX1, LX2 ферритовая брусинаBLM18HG102SN1D2 Поиск в LCSCВ блокнот
U1 ЗарядкаMCP73831T-2ACI/OT1 Поиск в LCSCВ блокнот
U2 LDO-стабилизаторTPS78330DDCR1 Поиск в LCSCВ блокнот
U3 ИнверторTPS60400DBV1 Поиск в LCSCВ блокнот
U4 МКSTM32F103T8U61 Поиск в LCSCВ блокнот
U5 Операционный усилительAD8541ARTZ1 Поиск в LCSCВ блокнот
 
R1 Резистор1-20 Ом1 любой 0603, подбирается по току дисплеяПоиск в LCSCВ блокнот
R2 Резистор
10 кОм
1 RC0603FR-1010KLПоиск в LCSCВ блокнот
R3 Резистор
470 Ом
1 RC0603JR-07470RLПоиск в LCSCВ блокнот
R4 Резистор
1 кОм
1 RC0603FR-101KLПоиск в LCSCВ блокнот
R5 Резистор
2.7 МОм
1 CRCW06032M70FKEAПоиск в LCSCВ блокнот
R6 Резистор
0 Ом
1 RC0603JR-100RLПоиск в LCSCВ блокнот
R7 Резистор5 ГигаОм 3000 Вольт1 HVF2512T5007FEПоиск в LCSCВ 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
0

[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

Конструктор: DDS генератор сигналов
Конструктор: DDS генератор сигналов
МиниПК MK809V - 4 ядра, Android 4.4.2 Ветрогенератор
вверх