Щитовой ампервольтметр и его применение.

Пришел мой заказ упакованный в полиэтиленовый пакет, внутри которого был такой себе небольшой моточек в котором находился сам заказ.


Прибор был упакован в пакет с защелкой, все просто и аккуратно.

Для этого я собрал небольшой стенд, в котором приняли участие:
Два мультиметра, один измеряет ток (слева), второй напряжение (справа).
Два лабораторных блока питания, один работал как источник тока (верхний), второй как источник напряжения (нижний).
Блок питания, который питал сам ампервольтметр (стоит отдельно)


Первая проверка показала, что ток измеряется не совсем хорошо.
Вернее точность измерения была во вполне допустимых рамках для амперметра, но если есть возможность сделать лучше, то почему не воспользоваться этим.
Четыре измерения до коррекции —
На БП, который работал как источник напряжения я просто выставлял напряжения кратные 4 Вольтам, а на БП который работал как источник тока выставлял ток по моему мультиметру.


После этого этапа я произвел небольшую корректировку. На мой взгляд стало лучше.

Применить я этот приборчик решил в одном интересном и полезном устройстве — электронной нагрузке.
Не скажу, что мне этот прибор нужен, возможно и пригодится, но изначально мне просто понравилась сама идея и хотелось сделать что то для моих читателей.
Ничего необычного в этом устройстве нет, все решения хорошо описаны в литературе, а просто «приготовил» его по своему.
Изначально я его сделал очень компактным и с применением SMD компонентов, но потом решил переделать так, что бы оно было удобным для повторения даже начинающими радиолюбителями.
Здесь нет микроконтроллеров или каких то редких и дорогих компонентов, самое дорогое это собственно ампервольтметр, даже детали все применены выводные.

Схема собрана с применением операционного усилителя. Микросхема содержит внутри себя два одинаковых ОУ.
На одном собрана схема сравнения, которая выставляет такое напряжение на затворе силового транзистора, при котором ток в цепи равен установленному.
Второй усилитель я применил как усилитель тока для источника образцового напряжения, можно было обойтись и без этого усилителя, но он был и не хотелось чтобы он простаивал.
Источник образцового напряжения нужен для того, чтобы установленное значение тока не плавало в процессе работы, например от прогрева.
Питается вся схема от 8 Вольт, которые стабилизируются линейным стабилизатором 78L08.

Схема позволяет устанавливать ток нагрузки до 5 Ампер, входное напряжение при этом должно быть таким, чтобы мощность, выделенная на силовом транзисторе, не превышала 30-40 Ватт.
Если применить более мощный транзистор и организовать активное охлаждение, то мощность можно легко увеличить до 50-100 Ватт.
На плате присутствуют места для установки терморезистора управления вентилятором и его подключения. Так как я делал демонстрационный вариант, то эти компоненты не устанавливал.
Транзистор можно применить практически любой полевой или даже биполярный (но тут нужен транзистор с большим усилением, например КТ827).
Практически все компоненты можно применять с большим разбросом номиналов, до 50-100%, исключение составляет только связка резисторов R2 + R3 и токоизмерительные резисторы R7, R8.

Схема устройства
Входной разъем имеет три контакта, это сделано для того, чтобы можно было увеличить мощность нагрузки путем подключения внешнего нагрузочного резистора. На плате присутствует перемычка между двумя контактами, в реальности она не нужна и должна быть установлена на самом разъеме.


Печатная плата.


Плата изготавливается очень легко, не содержит узких мест, тонких дорожек и т.п.
Так же на плате присутствует контур для вырезания окошка под установку ампервольтметра.


А вот и весь комплект компонентов.
Все резисторы имеют мощность 0.125-0.25, исключение — R7 и R8, которые должным иметь мощность 1 Ватт.


А вот и собранная плата. Радиатор немного не вписался по габаритам, взял первый, который более-менее подходил.
Силовой транзистор изолирован от радиатора. при установке платы в корпусе это делать необязательно, но при открытом применении желательно, так как на корпус транзистора подключен ко входу платы и на нем находится напряжение измеряемой цепи.


Плата немного поближе.
Слева разъем подключения того, что мы хотим нагрузить, блок питания, аккумулятор или еще что то.
Около индикатора ручка переменного резистора, лучше применять резистор с линейной регулировочной характеристикой, А у отечественных и В у импортных.
Справа выключатель питания и вход для подключения питания устройства. Я использовал самый обычный БП на 12 Вольт.


Сзади особо ничего интересного нет, провода от индикатора я вывел через верхнюю сторону платы, мне показалось, что так будет аккуратнее и надежнее. На самом деле можно просто припаять их снизу.
Плата изготавливалась под транзистор в корпусе ТО247, но я применил транзистор в корпусе ТО220.


Первое включение. При исправных компонентах устройство должно заработать сразу, единственный компонент, который возможно потребует подборки это резистор R2. Мне ничего подбирать не потребовалось.


Для проверки я использовал лабораторный блок питания. Регулировка тока нагрузки начинается от 20мА, это видно по показаниям индикатора устройства, меньше установить не дает переменный резистор.

Несколько фотографий процесса тестирования получившегося устройства.
Напряжение на выходе БП не изменялось, то что на индикаторе прибора напряжение под нагрузкой меньше, это нормально, сказывается падение на проводах, клеммах и т.п.
1. Ток нагрузки 1 Ампер.
2. Ток нагрузки 2 Ампера
3. Ток нагрузки почти максимальный, 5.07 Ампера.
4. Ток нагрузки максимальный, 5.1 ампера, Блок питания перешел в режим ограничения тока и индикатор устройства отображает минимальное падение. Фактически это минимальное входное напряжение при котором устройство обеспечивает тока нагрузки 5 Ампер.


Напряжение на входных клеммах соответствует отображаемому на ампервольтметре напряжению (с учетом его погрешности).


В конце ради эксперимента проверил стабилизацию тока нагрузки при изменении входного напряжения. Работает идеально.
Входное напряжение 3 и 12 Вольт, ток нагрузки 2 Ампера.


Дополнительные материалы, схема, трассировка, пара даташитов — скачать.

На этом с описанием устройства вроде все, если есть вопросы, буду рад ответить :)