Раздел: Источники питания
Питание мультиметра М-832 от двух аккумуляторов
Автор предлагает способ питания популярных мультиметров серии М-83х (DT-83x) от двух никель-металлгидридных аккумуляторов типоразмера АА большой ёмкости, что позволяет значительно продлить время работы приборов без выключения питания.
В своей радиолюбительской практике для измерений я пользуюсь цифровым мультиметром М-832. Основной недостаток подобных приборов — отсутствие отдельного выключателя питания. Поэтому, чтобы не попасть в печальную ситуацию из-за малой продолжительности работы от девятивольтной гальванической батареи питания, когда несколько раз забыл выключить питание и "Крона" уже "села", приходится постоянно манипулировать переключателем режима работы и предела измерений, включая и выключая прибор. При этом контакты переключателя подвергаются значительному износу. Хфтелось бы вообще не выключать мультиметр, оставив переключатель рода измерений в рабочем положении, наиболее часто используемом, что продлит срок службы переключателя, а мультиметр будет всегда в состоянии готовности к очередному измерению.
Замена гальванической батареи на аккумуляторную не решает проблемы. Во-первых, требуется её частая зарядка из-за малой ёмкости "аккумуляторных "Крон". Во-вторых, аккумуляторная батарея быстро выйдет из строя, если не принять меры по её отключению от работающего прибора при полной разрядке. Это привело к решению использовать для питания мультимет-ра два никель-металлгидридных аккумулятора типоразмера АА ёмкостью 2,7 А-ч, разместив их в штатном отсеке питания, а напряжение 9 В получить от преобразователя напряжения. Без отключения питания продолжительность непрерывной работы при этом составила около месяца, что вполне меня устроило, ведь мобильный телефон мы заряжаем куда более часто. Конечно, преобразователь оснащён узлом, отключающим питание при разрядке аккумуляторов.
Схема устройства приведена на рис. 1. На полевых транзисторах VT1 и VT2 с низкими пороговыми напряжениями собран электронный выключатель, отключающий батарею при разрядке до 2 В [1]. Транзисторы включены по известной схеме триггерной "защёлки". При нажатии на кнопку SB1 открывается сначала транзистор VT2, а затем и VT1. От выходного напряжения выключателя (на стоке VT1), равного напряжению на его входе (истоке VT1), транзистор VT2 поддерживается в открытом состоянии до тех пор, пока напряжение на рези-стивном делителе R3R4 не снизится до его порогового значения. При напряжении меньше порогового оба транзистора закроются вследствие положительной обратной связи, что и приведёт к отключению батареи. Ток, потребляемый преобразователем в этом случае, практически равен нулю.
Кнопка SB1 служит для включения преобразователя после установки батареи или после её зарядки, если было её отключение при полной разрядке, а также в случае, если после отключения разряженных аккумуляторов срочно требуется произвести несколько измерений, прежде чем поставить батарею на зарядку. Для этой цели между выводами затвора и истока транзистора VT1 и параллельно резистору R1 включён конденсатор С1. Когда VT2 закрывается при напряжении батареи менее 2 В, конденсатор, разряжаясь через резистор R1, удерживает несколько десятков секунд транзистор VT1 в открытом состоянии, что и позволяет произвести несколько измерений при разряженных аккумуляторах, периодически нажимая на кнопку. Время задержки выключения прямо пропорционально ёмкости конденсатора С1 и может быть изменено в большую или меньшую сторону.
На микросхеме DA1 по типовой схеме собран удвоитель напряжения. На выходе (выводе 5) DA1 относительно вывода 8 напряжение равно -5 В. КПД этого преобразователя при малом токе нагрузки (единицы миллиампер), как известно, близок к 100 % [2], а при входном напряжении 2,5 В собственный потребляемый таким преобразователем ток не превышает 25 мкА. Выходное напряжение удвоителя на DA1 вновь повышается до значения -9 В, необходимого для работы микросхемы АЦП (ICL7106), преобразователем, собранным на микросхеме DD1, и поступает на вывод 26 АЦП (-9 В). После подачи питания от аккумуляторной батареи напряжение -5 В через диоды VD1, VD2 поступает на вывод 26 АЦП. Запускается его встроенный тактовый генератор, импульсы прямоугольной формы с вывода 38 поступают на вход DD1 — триггера Шмитта. Эта микросхема относится к высокоскоростной серии КМОП с повышенной нагрузочной способностью [3]. Её выход нагружен на выпрямитель с удвоением напряжения, собранный на диодах VD1, VD2 и конденсаторах С5, С6, на выходе которого из -5 В и формируется напряжение -9 В. КПД этого преобразователя зависит лишь от падения напряжения на диодах Шотки VD1, VD2 при указанном выше токе нагрузки. Потребляемый триггером Шмитта ток приблизительно 10...20 мкА и зависит лишь от длительности перепадов импульсов тактового генератора АЦП. Другое схемное решение, по мнению автора, будет менее экономично.
Блок питания собран на печатной плате из фольгированного с одной стороны стеклотекстолита (рис. 2), размещаемой в отсеке мультиметра, предназначенном для батареи питания. Все элементы — для поверхностного монтажа, за исключением микросхемы DA1, которая может быть в корпусе не только SOIC, но и PDIP (DIP-8), для чего на плате предусмотрены соответствующие контактные площадки. Плата разработана для установки резисторов типоразмера 1206, конденсаторов С1,» С2, С4 — типоразмера В, СЗ — 1206, С5, С6 — 0805. Диоды Шотки BAT54WS (VD1, VD2) заменимы любыми аналогичными с обратным током не более 2 мкА и ёмкостью меньше 5 пФ при обратном напряжении 5 В. Транзистор IRLML2244TR (VT1) — с сопротивлением канала не более 0,5 Ом при напряжении затвор—исток 2 В, его заменяют, например, Si2301BDS, IRLML6402TR, VT2 — любой маломощный с пороговым напряжением не более 2 В, кроме указанного на схеме подойдёт, например, IRLML6346TR. Микросхему NC7SZ14 (DD1) можно заменить импортной микросхемой 4093В или 40106В, а также отечественными КР1561ТЛ1, КР1561ТЛ2. Их включение показано на рис. 3, при этом вывод 14 микросхемы необходимо соединить с линией 0 В, а вывод 7 — с линией -5 В. Печатную плату придётся, конечно, доработать.
Микросхема DA1, выпускаемая несколькими фирмами, более доступна с начальной аббревиатурой ICL Приобретённые автором экземпляры (как в корпусах SOIC, так и PDIP) с буквой Z в конце обозначения микросхемы (например, ICL7660ACBAZ) имели вдвое большее выходное сопротивление (при входном напряжении 2,5 В — около 200 против 90...100 Ом без буквы Z). Экземпляры с таким выходным сопротивлением можно устанавливать в блок питания, если потребляемый АЦП ток не превышает 0,6 мА (обычно около 1 мА) или установлен более экономичный АЦП, например ICL7126.
Рис. 4
Блок легко помещается в корпусе прибора (рис- 4). Для зарядки аккумуляторной батареи GB1 на плате прибора клеем закреплены гнездо DS-313 (XS1) и тактовая кнопка включения ТС-0403 (SB1). Напротив них в боковой стенке корпуса просверлены два отверстия.
Налаживание сводится к установке резистором R3 отключения питания после появления устойчивого и ярко высвечиваемого на индикаторе мульти-метра сообщения о разрядке батареи питания в виде символов ВАТ (в других моделях встречается LO BAT, LOW BAT). При номинальном напряжении аккумуляторной батареи 2,5 В следует также измерить напряжение питания АЦП. Если оно между выводами 1 и 26 превышает 9,3 В, что возможно, если в приборе установлено АЦП с током потребления менее 0,3 мА, следует один из диодов VD1 или VD2 заменить любым кремниевым маломощным, например 1 N4148W, для получения требуемого напряжения. В случае незапуска тактового генератора АЦП, что вполне возможно, необходимо вывод 37 "TEST" АЦП (см. рис. 1) соединить с линией -5 В.
В своей радиолюбительской практике для измерений я пользуюсь цифровым мультиметром М-832. Основной недостаток подобных приборов — отсутствие отдельного выключателя питания. Поэтому, чтобы не попасть в печальную ситуацию из-за малой продолжительности работы от девятивольтной гальванической батареи питания, когда несколько раз забыл выключить питание и "Крона" уже "села", приходится постоянно манипулировать переключателем режима работы и предела измерений, включая и выключая прибор. При этом контакты переключателя подвергаются значительному износу. Хфтелось бы вообще не выключать мультиметр, оставив переключатель рода измерений в рабочем положении, наиболее часто используемом, что продлит срок службы переключателя, а мультиметр будет всегда в состоянии готовности к очередному измерению.
Замена гальванической батареи на аккумуляторную не решает проблемы. Во-первых, требуется её частая зарядка из-за малой ёмкости "аккумуляторных "Крон". Во-вторых, аккумуляторная батарея быстро выйдет из строя, если не принять меры по её отключению от работающего прибора при полной разрядке. Это привело к решению использовать для питания мультимет-ра два никель-металлгидридных аккумулятора типоразмера АА ёмкостью 2,7 А-ч, разместив их в штатном отсеке питания, а напряжение 9 В получить от преобразователя напряжения. Без отключения питания продолжительность непрерывной работы при этом составила около месяца, что вполне меня устроило, ведь мобильный телефон мы заряжаем куда более часто. Конечно, преобразователь оснащён узлом, отключающим питание при разрядке аккумуляторов.
Схема устройства приведена на рис. 1. На полевых транзисторах VT1 и VT2 с низкими пороговыми напряжениями собран электронный выключатель, отключающий батарею при разрядке до 2 В [1]. Транзисторы включены по известной схеме триггерной "защёлки". При нажатии на кнопку SB1 открывается сначала транзистор VT2, а затем и VT1. От выходного напряжения выключателя (на стоке VT1), равного напряжению на его входе (истоке VT1), транзистор VT2 поддерживается в открытом состоянии до тех пор, пока напряжение на рези-стивном делителе R3R4 не снизится до его порогового значения. При напряжении меньше порогового оба транзистора закроются вследствие положительной обратной связи, что и приведёт к отключению батареи. Ток, потребляемый преобразователем в этом случае, практически равен нулю.
Кнопка SB1 служит для включения преобразователя после установки батареи или после её зарядки, если было её отключение при полной разрядке, а также в случае, если после отключения разряженных аккумуляторов срочно требуется произвести несколько измерений, прежде чем поставить батарею на зарядку. Для этой цели между выводами затвора и истока транзистора VT1 и параллельно резистору R1 включён конденсатор С1. Когда VT2 закрывается при напряжении батареи менее 2 В, конденсатор, разряжаясь через резистор R1, удерживает несколько десятков секунд транзистор VT1 в открытом состоянии, что и позволяет произвести несколько измерений при разряженных аккумуляторах, периодически нажимая на кнопку. Время задержки выключения прямо пропорционально ёмкости конденсатора С1 и может быть изменено в большую или меньшую сторону.
На микросхеме DA1 по типовой схеме собран удвоитель напряжения. На выходе (выводе 5) DA1 относительно вывода 8 напряжение равно -5 В. КПД этого преобразователя при малом токе нагрузки (единицы миллиампер), как известно, близок к 100 % [2], а при входном напряжении 2,5 В собственный потребляемый таким преобразователем ток не превышает 25 мкА. Выходное напряжение удвоителя на DA1 вновь повышается до значения -9 В, необходимого для работы микросхемы АЦП (ICL7106), преобразователем, собранным на микросхеме DD1, и поступает на вывод 26 АЦП (-9 В). После подачи питания от аккумуляторной батареи напряжение -5 В через диоды VD1, VD2 поступает на вывод 26 АЦП. Запускается его встроенный тактовый генератор, импульсы прямоугольной формы с вывода 38 поступают на вход DD1 — триггера Шмитта. Эта микросхема относится к высокоскоростной серии КМОП с повышенной нагрузочной способностью [3]. Её выход нагружен на выпрямитель с удвоением напряжения, собранный на диодах VD1, VD2 и конденсаторах С5, С6, на выходе которого из -5 В и формируется напряжение -9 В. КПД этого преобразователя зависит лишь от падения напряжения на диодах Шотки VD1, VD2 при указанном выше токе нагрузки. Потребляемый триггером Шмитта ток приблизительно 10...20 мкА и зависит лишь от длительности перепадов импульсов тактового генератора АЦП. Другое схемное решение, по мнению автора, будет менее экономично.
Рис. 2
Блок питания собран на печатной плате из фольгированного с одной стороны стеклотекстолита (рис. 2), размещаемой в отсеке мультиметра, предназначенном для батареи питания. Все элементы — для поверхностного монтажа, за исключением микросхемы DA1, которая может быть в корпусе не только SOIC, но и PDIP (DIP-8), для чего на плате предусмотрены соответствующие контактные площадки. Плата разработана для установки резисторов типоразмера 1206, конденсаторов С1,» С2, С4 — типоразмера В, СЗ — 1206, С5, С6 — 0805. Диоды Шотки BAT54WS (VD1, VD2) заменимы любыми аналогичными с обратным током не более 2 мкА и ёмкостью меньше 5 пФ при обратном напряжении 5 В. Транзистор IRLML2244TR (VT1) — с сопротивлением канала не более 0,5 Ом при напряжении затвор—исток 2 В, его заменяют, например, Si2301BDS, IRLML6402TR, VT2 — любой маломощный с пороговым напряжением не более 2 В, кроме указанного на схеме подойдёт, например, IRLML6346TR. Микросхему NC7SZ14 (DD1) можно заменить импортной микросхемой 4093В или 40106В, а также отечественными КР1561ТЛ1, КР1561ТЛ2. Их включение показано на рис. 3, при этом вывод 14 микросхемы необходимо соединить с линией 0 В, а вывод 7 — с линией -5 В. Печатную плату придётся, конечно, доработать.
Рис. 3
Микросхема DA1, выпускаемая несколькими фирмами, более доступна с начальной аббревиатурой ICL Приобретённые автором экземпляры (как в корпусах SOIC, так и PDIP) с буквой Z в конце обозначения микросхемы (например, ICL7660ACBAZ) имели вдвое большее выходное сопротивление (при входном напряжении 2,5 В — около 200 против 90...100 Ом без буквы Z). Экземпляры с таким выходным сопротивлением можно устанавливать в блок питания, если потребляемый АЦП ток не превышает 0,6 мА (обычно около 1 мА) или установлен более экономичный АЦП, например ICL7126.
Рис. 4
Блок легко помещается в корпусе прибора (рис- 4). Для зарядки аккумуляторной батареи GB1 на плате прибора клеем закреплены гнездо DS-313 (XS1) и тактовая кнопка включения ТС-0403 (SB1). Напротив них в боковой стенке корпуса просверлены два отверстия.
Налаживание сводится к установке резистором R3 отключения питания после появления устойчивого и ярко высвечиваемого на индикаторе мульти-метра сообщения о разрядке батареи питания в виде символов ВАТ (в других моделях встречается LO BAT, LOW BAT). При номинальном напряжении аккумуляторной батареи 2,5 В следует также измерить напряжение питания АЦП. Если оно между выводами 1 и 26 превышает 9,3 В, что возможно, если в приборе установлено АЦП с током потребления менее 0,3 мА, следует один из диодов VD1 или VD2 заменить любым кремниевым маломощным, например 1 N4148W, для получения требуемого напряжения. В случае незапуска тактового генератора АЦП, что вполне возможно, необходимо вывод 37 "TEST" АЦП (см. рис. 1) соединить с линией -5 В.
ЛИТЕРАТУРА
1. Глибин С. Электронный выключатель питания. — Радио, 2011, № 1, с. 54.С. ГЛИБИН, г. Москва Радио №6 стр. 21-22, 2014г
Комментарии принадлежат их авторам. Мы не несем ответственности за их содержание.
Каждый раз приходится возвращать переключатель на ноль и опять на нужный предел.
А постоянное щёлкание изнашивает переключатель, как и писалось в статье. Особенно если учесть, что приборы кЕтайские без какого-либо запаса прочности...
Цешками надо пользоваться.