УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР

Универсальные измерительные приборы: обзор

Существует большое число измерительных приборов, используемых для выполнения строго определенных работ: обслуживания телефонных и вычислительных сетей, тестирования кабельных линий, измерения параметров питающей сети. Каждый из них идеально подходит для выполнения специфического набора измерений, но не более того. Поэтому ремонт или наладка различных устройств невозможны без обычных измерительных приборов: мультиметров, осциллографов, универсальных и специальных генераторов, частотомеров, измерителей RLC, логических анализаторов.

Сегодня большинство из этих приборов выпускается в настольной, переносной и носимой модификациях. Поэтому такой прибор всегда можно подобрать в соответствии с любыми предполагаемыми условиями работы: от лабораторных до полевых, с питанием от сети переменного тока, бортовой сети или батарей. А принципиальные отличия приборов различного исполнения касаются, пожалуй, всего двух моментов: класса точности и возможности интеграции в измерительные комплексы. Обычно носимые модификации имеют и точность похуже, и набор сервисных функций попроще, но для рассматриваемой области применения их чаще всего оказывается достаточно, да и внедрение цифровой обработки сигналов меняет эту ситуацию.

Область применения измерительных комплексов с компьютерным управлением ограничена, как правило, научными экспериментами и различными серийными испытаниями. Именно там важное значение имеет автоматизация процесса сбора и обработки результатов измерений. В зависимости от класса прибора взаимодействие с компьютером осуществляется через разные интерфейсы, чаще всего RS-232 или GPIB. Первого вполне достаточно для вывода результатов на принтер или компьютер. Второй позволяет объединять приборы в сложные измерительные комплексы с возможностью полного управления ими. Обычно для этих целей используется стандартный набор команд (Standard Commands for Programmable Instruments, SCPI) или более широкий нестандартный набор, поддерживаемый только производителем. Кроме того, приборы могут иметь модели в виде модулей, интегрируемых в систему на уровне компьютерной шины (например, ISA или PCI). Такие возможности нужны редко, например для автоматизации процесса регулировки при крупносерийном производстве.

Кроме упомянутых, знать которые нелишне, но иметь дело с которыми приходится нечасто, мы хотели бы остановиться на трех важных моментах, на которые стоит обратить внимание при выборе конкретного прибора. Первый — это защита входов. Уж слишком велик риск выхода прибора из строя из-за неправильного подключения во время работы. Второй момент — простота управления. Гораздо проще использовать прибор, у которого управление реализовано по принципу «одна кнопка — одна функция», чем прибор с меню. Третий — комплект поставки. Если прибор поставляется без необходимых аксессуаров (шнуров, щупов, зажимов, аттенюаторов, делителей, футляра или защитного чехла и т. п.), то его использование становится проблематичным.

МУЛЬТИМЕТРЫ И ОСЦИЛЛОГРАФЫ

Мультиметр и осциллографы — одни из самых распространенных приборов. С каждым днем число интегрированных в них основных (предназначенных для измерения различных физических величин) и дополнительных (расчетных и сервисных) функций растет. Более того, с точки зрения своих возможностей эти приборы становятся все ближе. Осциллограф может иметь встроенный мультиметр, а мультиметр — возможность отображения измеряемого сигнала. Конечно, пока рано говорить о неком новом мультиметроосциллографе (или осцилломультиметре, если вам угодно). До этого еще далеко. Но с дальнейшим развитием элементной базы, особенно цифровых сигнальных процессоров, их появление станет неизбежным. А пока эти приборы будут по отдельности рассмотрены ниже. К сожалению, из-за ограниченности объема рубрики, о большинстве прочих будет приведена лишь краткая информация.

ТОКОВЫЕ КЛЕЩИ

Сами по себе токовые клещи никаких измерений не выполняют, они лишь преобразуют одну величину в другую. Для измерения тока обычным амперметром его (или шунт) требуется включить в разрыв цепи, что не только неудобно, но и не всегда возможно. Токовые клещи позволяют измерять силу тока бесконтактным способом — достаточно охватить ими провод. Широкая гамма этих приспособлений отличается типом датчика (трансформатор тока и/или датчик Холла), видом измеряемого тока (соответственно, переменный и/или постоянный и композитный), величиной измеряемого тока (от 100 мА до 2000 А), рабочим диапазоном частот (обычно 40 Гц — 1 кГц, реже от 0 до 100 кГц), максимальным диаметром охватываемого провода. Чаще всего токовые клещи встраиваются в мультиметр, но могут выполняться и в виде отдельного приспособления для измерений в труднодоступных местах.

Кроме измерения тока клещи могут использоваться для бесконтактного измерения частоты и мощности в цепях переменного (однофазных или трехфазных) и постоянного тока.

ИЗМЕРИТЕЛИ RLC

Конечно, мультиметры могут измерять те же параметры, что и измерители RLC, но в узком диапазоне и с невысокой точностью. Поэтому в некоторых случаях без специализированных приборов не обойтись. Кроме оценки значений сопротивления, индуктивности, емкости, тангенса угла диэлектрических потерь и добротности при разных напряжениях и на нескольких рабочих частотах измерители RLC могут, например, вычислять усредненное по нескольким измерениям значение и сортировать элементы по допуску.

ГЕНЕРАТОРЫ

Этот вид приборов используется гораздо реже и, в основном, при отладке и испытаниях различных устройств. Генераторы делятся на низкочастотные, высокочастотные и функциональные. Первые формируют синусоидальный сигнал или меандр с частотой от нескольких герц до сотен килогерц, вторые — с частотами до сотен мегагерц с возможностью модулирования сигнала по заданному закону внешним или внутренним сигналом. Функциональные генераторы формируют сигналы сложной формы (синус, прямоугольник, треугольник, пила, трапеция) в диапазоне частот до десятков мегагерц с заданной скважностью, а также цифровые сигналы с уровнями ТТЛ и КМОП. Некоторые модели могут работать как генераторы качающейся частоты (по заданному закону) или формировать простейший амплитудно- или частотно-модулированный сигнал.

ЧАСТОТОМЕРЫ

Частотомеры также используются нечасто. По большей части функции встроенного в мультиметр частотомера оказывается достаточно. Но в тех случаях, когда нужен точный результат или внешнее управление, без специального прибора не обойтись. Такие частотомеры могут измерять частоту, период и скважность периодических сигналов, определять длительность интервалов, осуществлять эталонный отсчет времени. Сложные модели предусматривают возможность вычислительной обработки результатов совокупности измерений и несколько каналов для реализации сложных алгоритмов запуска счета, обработки сигналов с разными параметрами или выполнения относительных измерений.

ЛОГИЧЕСКИЕ АНАЛИЗАТОРЫ

Обычный осциллограф позволяет исследовать простые цифровые и аналоговые цепи. Но даже четырехканальный осциллограф не позволит проанализировать ситуацию в сложных цифровых схемах, когда сигналы требуется фиксировать одновременно на большом количестве шин. В таких случаях применяются логические анализаторы. По сути, это многоканальные (16, 32 или 64) осциллографы с единой для всех каналов системой синхронизации, входы которых рассчитаны на цифровые сигналы с заданными уровнями логических нуля и единицы. Кроме выполнения всех функций обычного осциллографа эти приборы, например, позволяют производить логические операции с входными сигналами каналов или преобразовывать сигналы в шестнадцатеричные цифры.

АНАЛИЗАТОРЫ СИГНАТУРЫ

Измеритель вольт-амперных характеристик (ВАХ) — достаточно редкий прибор. У большинства инженеров он ассоциируется с лабораторными работами по физике полупроводников. Однако с его помощью можно тестировать любые компоненты, не выпаивая их из плат и не подавая на плату питание. Чтобы снять ВАХ, т. е., по сути, аналоговую сигнатуру, входы прибора достаточно подключить к тестируемым выводам компонента и подать небольшое напряжение. Каждый вид компонентов имеет известный и характерный именно для него тип ВАХ. А раз так, то снятие ВАХ позволяет протестировать дискретный компонент или ИМС (точнее, внутреннюю цепь, подключенную к ее определенному выводу) и, если значение ВАХ отличается от нормы, сделать вывод о его неисправности. С помощью этого прибора неисправные компоненты можно отыскать, не только не имея схемы, но и не представляя принципов работы устройства. Анализаторы аналоговой сигнатуры становятся все более популярными, и эту функцию стали встраивать даже в мультиметры с графическим дисплеем. Недостаток же данного метода заключается в невозможности тестирования внутренних цепей ИМС, однако большинство неисправностей приходится на их внешние цепи.

Цифровые сигнатурные анализаторы лишены этого недостатка, они записывают импульсные последовательности в заданной точке и преобразуют их для удобства сравнения в шестнадцатеричные числа. Эти приборы встречаются еще реже, так как их применение невозможно без знания правильной сигнатуры и условий ее получения и, следовательно, ограничено крупносерийным производством.

К сожалению, мало купить подходящий прибор, его нужно периодически поверять. Но чаще всего, этот вопрос пока остается без внимания. Поверка стоит сегодня весьма дорого, да и мест, где ее могут выполнить качественно, осталось немного. Поэтому многие предпочитают экономить на этой статье расходов. В итоге в большинстве организаций приборы не поверялись с начала перестройки или с момента их приобретения. Надежды на имеющиеся эталоны и калибраторы необоснованны — их тоже нужно поверять.

УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР

Universal measuring device «AVO-2006» Frequency, generator, oscilloscope, capacitance and resistance mete r

Схема

При монтаже индикатора смотрите описание, выводы питания VDD и VCC бывает по разному.
Конденсатор С5 термостабильный. Сигнал LED идет на 17 ногу. Стабилитрон 5.6V можно не ставить.

В корпусе
,

Функциональные возможности

* Наличие функции измерение частоты с возможностью изменения времени измерения и выводом значение частоты и длительности на дисплей.
* Наличие функции генератора с возможностью изменение частоты во всем диапазоне с шагом 1-100 Гц и выводом значение частоты и длительности на дисплей.
* Наличие функции осциллограф – позволяющей визуализировать форму сигнала и измерить его амплитудное значение.
* Наличие функции измерения емкости позволяет измерять емкость во всем диапазоне
* Наличие функции измерения сопротивления позволяет измерят во всем диапазоне
* Наличие функции измерения напряжения в режиме осциллограф
* Наличие режима автокалибровки в режимах измерения емкости и измерения сопротивления
* Наличие входного универсального разъема для подключения кабеля для всех пяти режимов работы.
* Наличие символьного дисплея с подсветкой размером 2 строки по 16 символов.
* Наличие трех кнопок управления: «кнопка переключения режимов3»-3, «кнопка увеличения значения параметра»-1 и «кнопка уменьшения значения параметра»-2.

Технические характеристики

Простая и легко повторяемая схема!
Диапазон измерения частоты Гц 0.1-8000000
Диапазон генерации частоты Гц 0-60000
Количество точек по горизонтали для осциллографа Шт 16
Количество точек вывода по вертикале для осциллографа Шт 8
Диапазон чувствительности входа осциллографа В 3-5
Диапазон измерения емкости мкФ 0.00002 – 2000
Диапазон измерения сопротивления ОМ 4 — 200000000
Напряжение питания В 5
Рабочая температура оС 0 — +60
Размеры мм 150х150х50

Читайте также  Схема подключения электрокаменки к сети

Порядок работы

Включить прибор на экране дисплея временно (1 Сек) появится сообщение «Измерение R» и прибор перейдет в режим измерения сопротивления. Переход из одного режима в другой осуществляется циклически при помощи кнопки переключения режимов «3» в порядке: «Измерение R», «Измерение С», «Осциллограф», «Генератор», «Частотомер». При переходе из режима в режим осуществляется кратковременная индикация названия режима. В режиме «Генератор» изменение частоты генерации происходит кнопками «1» — (увеличение частоты) и «2» (уменьшение частоты). В режиме «Осциллограф» кнопками «1» и «2» производится изменение времени развертки, измерение уровня сигнала происходит автоматически с индикацией его значения. В режимах «Измерение емкости С» и «Измерение сопротивления R» переключение диапазонов измерения происходит автоматически. Калибровка нуля (в режиме измерения «R» соединить щупы, в режиме «С» разъединить щупы) в этих режимах происходит нажатием и удержанием кнопки «1»,с последующей записью в память кнопкой «2» до появления «OK». Калибровка для «R» осуществляется по номиналу 1000 ом, для «С» 1000пф нажатием и удержанием кнопки «2» с последующей записью в память кнопкой «1». От точности этих калибровочных элементов будит зависеть точность прибора во всем диапазоне!
Изменение время измерения частоты осуществляется кнопкой «1», позволяющей измерять частоту с точностью до 0.1 Гц. Само время измерения (Сек) индицируется в крайнем правом знакоместе верхней строки.

Примечание: Для увеличения точности измерений в области малых величин емкости и сопротивлений (порядка единиц), можно увеличить R2 и С5 соответственно. Точность измерения еще зависит и от типа примененного стабилитрона VD1, он предназначен для защиты входа от больших напряжений. В принципе его можно и не ставить. Подсветка включается нажатием и удержанием кнопки «РЕЖ» при включении.

УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР

Этот прибор, измеритель ESR-RLCF, собирал в количестве четырех штук, работают все замечательно и ежедневно. Он обладает большой точностью измерения, имеется программная коррекция нуля, простой в налаживании. До этого собирал много разных приборов на микроконтроллерах, но всем им к этому очень далеко. Уделить надо только должное внимание катушке индуктивности. Она должна быть большой и намотана как можно толстым проводом.

Схема универсального измерительного прибора

Возможности измерителя

  • ESR электролитических конденсаторов – 0–50 Ом
  • Ёмкость электролитических конденсаторов – 0.33–60 000мкФ
  • Ёмкость неэлектролитических конденсаторов – 1 пФ – 1 мкФ
  • Индуктивность – 0.1 мкГн – 1 Гн
  • Частоту – до 50 МГц
  • Напряжение питания прибора – батарея 7–9 В
  • Ток потребления – 15–25 мА

В режиме ESR им можно измерять постоянные сопротивления 0.001 – 100 Ом, измерение сопротивления цепей, имеющих индуктивность или ёмкость, невозможно, так как измерение производится в импульсном режиме и измеряемое сопротивление шунтируется. Для корректного измерения таких сопротивлений необходимо нажать кнопку «+» при этом измерение производится при постоянном токе 10мА. В этом режиме диапазон измеряемых сопротивлений равен 0.001 – 20 Ом.

УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР lcfr

В режиме частотомера при нажатой кнопке «Lx/Cx_Px» включается функция «счетчик импульсов» (непрерывный счёт импульсов поступающих на вход “Fx“). Обнуление счетчика производится кнопкой «+». Есть индикация разряда батареи. Автоматическое отключение — около 4х минут. По истечении времени простоя

4 мин, загорается надпись "StBy" и в течении 10 сек, можно нажать кнопку "+" и продолжится работа в том же режиме.

УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР на микроконтроллере

Как пользоваться прибором

  • Включение/ выключение – кратковременное нажатие кнопок “on/off”.
  • Переключение режимов – “ESR/C_R” – “Lx/Cx” – “Fx/Px” – кнопкой “SET”.
  • После включения прибор переходит в режим измерения ESR/C. В этом режиме производится одновременное измерение ESR и ёмкости электролитических конденсаторов или постоянных сопротивлений 0 – 100 Ом. При нажатой кнопке «+», измерение сопротивлений 0.001 – 20 Ом, измерение производится при постоянном токе 10 мА.
  • Установка нуля необходима, каждый раз при замене щупов или при измерении с помощью адаптера. Установка нуля производится автоматически, по нажатию соответствующих кнопок. Для этого замыкаем щупы, нажимаем и удерживаем кнопку “-”. На дисплее появится значение АЦП без обработки. Если значения на дисплее отличаются более +/-1, нажать кнопку “SET”, и запишется правильное значение “EE>xxx<”.
  • Для режима измерения постоянных сопротивлений, также необходима установка нуля. Для этого замыкаем щупы, нажимаем и удерживаем кнопки “+” и “-”. Если значения на дисплее отличаются более +/-1, нажать кнопку “SET”, и запишется правильное значение “EE>xxx<”.

Конструкция щупа

В качестве щупа, использован металлический штекер типа «тюльпан»

В качестве щупа, использован металлический штекер типа «тюльпан». К центральному выводу припаяна игла. Боковой уплотнитель – чехол от одноразового шприца. Из доступного материала для изготовления иглы можно использовать латунный стержень диаметром 3 мм. Через некоторое время, игла окисляется и для восстановления надёжного контакта, достаточно протереть кончик, мелкой наждачной бумагой.

Детали прибора

  • ЖК индикатор на основе контроллера HD44780, 2 строки по 16 знаков или 2 строки по 8 знаков.
  • Транзистор PMBS3904 — любой N-P-N, близкий по параметрам.
  • Транзисторы BC807 — любые P-N-P, близкие по параметрам.
  • Полевой транзистор P45N02 – подходит практически любой из материнской платы компьютера.
  • Резисторы в цепях стабилизаторов тока и DA1 – R1, R3, R6, R7, R13, R14, R15, должны быть такими, как указано на схеме, остальные можно близкими по номиналу.
  • Резисторы R22, R23, в большинстве случаев не нужны, при этом вывод «3» индикатора следует подключить к корпусу – это будет соответствовать максимальной контрастности индикатора.
  • Контур L101 – должен быть обязательно подстраиваемый, индуктивность 100 мкГн при среднем положении сердечника.
  • С101 — 430–650 пФ с низким ТКЕ, К31-11-2-Г — можно найти в КОС отечественных телевизоров 4-5 поколения (КВП контура).
  • С102, С104 4–10 мкФ SMD — можно найти в любой старой компьютерной материнской плате.
  • Пентиум-3 возле процессора, а также в боксовом процессоре Пентиум-2.
  • Микросхема DD101 — 74HC132, 74HCT132, 74AC132 — они также применяются в некоторых материнских платах.

В архиве с печатными платами и прошивкой имеется переделанная мной авторская плата, она немного отличается и утоньшены проводники. Для заводского изготовления и металлизации отверстий ее готовил. В архиве также прикладываю авторскую, скорее всего на ней ЛУТом будет сделать легче. О настройке прибора читайте в полном тексте материала.

УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР

При сборке была использована заводская двусторонняя с металлизированными отверстиями. Автор прибора Miron63. Сборка данного экземпляра nickolay78.

УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС

Как извесно, ни одна радиолюбительская лаборатория не может обойтись без средств измерения и наблюдения за процессами протекающими в электронном устройстве. Современный рынок предлагает нам целые линейки измерительных приборов от самых простых до профессиональных, но не каждый, даже самый опытный самодельщик, позволит иметь в составе своей лаборатории полный набор доступного оборудования. Все это — следствие высоких цен на приборы, обусловленное реалиями современного рынка. Но радиолюбители как всегда находят выход из положения — самостоятельно конструируют и изготовливают измерительное оборудование для своих потребностей. С опытом повторения одного из таких приборов, конструкции Андрея Владимировича Остапчука (Andrew) и предлагаю вам ознакомиться.

Универсальный измерительный комплекс АВО-2006 содержит минимальное количество недифицитных и недорогих деталей, а учитывая функциональные возможности прибора,рискну назвать его самым простым, что мне доводилось встречать в своей практике! Итак, какими же функциями обладает прибор?

— Наличие функции измерения сопротивления в интервале от 0 до 200000000 ОМ;

— Наличие функции измерения емкости конденсаторов в интервале от 0,00001 до 2000 мкф;

— Наличие функции однолучевого осциллографа, позволяющей визуализировать форму сигнала, измерять его амплитудное значение и напряжение;

— Наличие функции генератора частотного сигнала в интервале от 0 до 100000 Гц с возможностью пошагового изменения частоты с шагом 0-100Гц и выводом значения частоты и длительности на дисплей;

— Наличие функции измерения частоты в интервале от 0,1 до 15000000 Гц с возможностью изменения времени измерения и выводом значения частоты и длительности на дисплей.

УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС СВОИМИ РУКАМИ

Если вас впечатлил список функций, поддерживаемых прибором, предлагаю перейти к рекомендациям по его изготовлению. Прежде всего несколько замечаний по комплектующим прибора. Самая дорогая и ответственная деталь — ЖК индикатор на 2 строки по 16 символов, со встроенным контроллером HD44780 или его аналогом. Самые распространенные — индикаторы фирм Winstar и МЭЛТ (хотя мое личное предпочтение — Winstar с русским и латинским шрифтом). Конденсатор С5 следует выбрать как можно более термостабильный, пленочный — от неизменности его параметров будет зависеть точность измерений параметров сопротивлений.

Делаем цифровой Универсальный измерительный комплекс

Другая ответственная деталь — защитный стабилитрон VD1. Сразу оговорюсь — применение отечественных стабилитронов КС156 невозможно, поскольку они имеют малое обратное сопротивление, а ведь именно от него зависит работоспособность прибора — чем выше обратное сопротивление стабилитрона, тем лучше. Идеально для этих целей подходят импортные стабилитроны с маркировкой на корпусе 5V6 или 5V1. Для изготовления прибора идеально подходят микроконтроллеры Atmega8A-PU (аналог старых Atmega8-16PI и Atmega8-16PU), но так как на сегодняшний момент появилось много китайских аналогов этих контроллеров, причем со старыми маркировками, не исключены и отказы в работе устройства — здесь мы вам помочь, увы, не можем.

САМОДЕЛЬНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС

Прежде чем приступать к изготовлению прибора, советую поближе познакомиться с ЖК индикатором. Лучше скачать даташит с сайта производителя (Winstar-www.winstar.com.tw или МЭЛТ-www.melt.com.ru). Далее, строго следуя даташиту подключаем экран к блоку питания устройства (это может быть простейший трансформаторный блок питания со стабилизатором LM317 (К142ЕН5А)

блок питания со стабилизатором LM317

или 6-ти вольтовый гелевый (или любой другой малогабаритный и легкий) аккумулятор с тем же стабилизатором (если кому то понадобится изготовить измеритель для полевых работ). Напряжение +5 вольт подаем на вывод 2 индикатора (смотри даташит — выводы питания могут менятся!), минус подаем на выводы 1 и 5. Вывод 3 индикатора подключаем через подстроечный резистор 10кОм к минусу питания. Вращая резистор, добиваемся четкого и контрастного отображения всей верхней строки индикатора. Снимаем резистор, замеряем его сопротивление и подбираем такой же постоянный — вот мы и подобрали резистор R4 для нашей схемы. Подобную процедуру проводим и при подключении подсветки дисплея — добившись оптимальной яркости свечения, подбираем постоянный резистор — это будет резистор R5 нашей схемы. Другая важная процедура-прошивка микроконтроллера. Качаем HEX файл с сайта автора и зашиваем в наш контроллер при помощи программатора, не забывая при этом про фьюз-биты контроллера.

Читайте также  Схемы освещения лестницы в доме

фьюз-биты контроллера

Собрать прибор можно на макетной плате, настолько проста его обвязка. После первого запуска прибора приступаем к его калибровке. Для этого, в режиме измерения сопротивления, при калибровке на ноль, замыкаем измерительные щупы (крокодилы) между собой, нажимаем и удерживаем кнопку 1 и одновременно нажимаем кнопку 2 (заносим в память — на экране надпись ОК).

Измерение сопротивления

Измерение ёмкости

Измерение частоты

Далее производим калибровку по номиналу 1000Ом — навешиваем прецизионный резистор, нажимаем и удерживаем кнопку 2 и одновременно нажимаем кнопку 1 (заносим в память). Переключение режимов прибора осуществляется по кольцу при помощи кнопки 3. Для калибровки прибора в режиме измерения емкостейвыполняем следующие действия. При калибровке на 0 — размыкаем щупы измерителя и нажимаем и удерживаем кнопку 1 и выполняем запись в память кнопкой 2. При калибровке на 1000пФ — навешиваем прецизионный конденсатор, нажимаем и удерживаем кнопку 2 и выполняем запись в память кнопкой 1. Все, прибор готов к работе. В остальных режимах никаких калибровок не производится.

Измерение электрических величин

Проверить работу осциллографа и частотомера, можно подключив прибор в какую нибудь рабочую схему, результаты измерений с которой были сняты заранее при посредстве других осциллографа и частотомера. Проверить работу генератора частоты можно просто подключив к выходу прибора обычный динамик и плавно изменяя частоту клавишами регулировок (1 и 2). Этими же клавишами производится и изменение времени развертки в режиме осциллограф. Изменение времени измерения частоты (в режиме частотомер) осуществляется кнопкой 1, позволяющей измерять частоту с точностью до 0,1Гц.

Измерительный комплекс на микроконтроллере Atmega8

Одно небольшое замечание — измерения, калибровки и настройки производить только с уже готовыми экранированными щупами (а не с кусочками монтажного провода) — практика показывает что разные типы кабеля могут внести значительные искажения в результаты измерений.

прецизионные К71-7

В качестве калибровочных конденсаторов отлично подходят прецизионные К71-7, а в качестве калибровочных резисторов — С2-33Н.

Внешний вид калибровочных резисторов - С2-33Н

Все детали с отклонением от номинала не более 1 процента. Если в результате первичных контрольных замеров выяснится что линейность измерений емкости слишком мала, изменяем сопротивление резистора R3 в пределах 50-220кОм (чем больше номинал этого резистора, тем выше будет точность измерений малых емкостей, но соответственно вырастет в разы время измерения больших емкостей); если линейность измерения сопротивлений мала, то придется подобрать емкость конденсатора С5 (разумеется менять его можно только на тако же термостабильный).

Универсальный измерительный комплекс АВО-2006 на микроконтроллере Atmega8

Вот вкратце и все рекомендации по сборке и наладке устройства. Свой прибор отдал для испытаний знакомому, работающему в цехе КИПиА местного предприятия, а для сравнения передал ему еще китайский измерительный прибор XC4070L (LCR-метр). Так вот — по результатам контрольных замеров, произведенных на прецизионной аппаратуре предприятия, прибор АВО-2006 превзошел китайский измеритель по точности измерения емкостей и сопротивлений! Так что делайте выводы и следите за дальнейшими публикациями в этой области. Автор: Электродыч.

Originally posted 2018-11-08 03:42:37. Republished by Blog Post Promoter

Универсальные измерительные приборы: обзор

Существует большое число измерительных приборов, используемых для выполнения строго определенных работ: обслуживания телефонных и вычислительных сетей, тестирования кабельных линий, измерения параметров питающей сети. Каждый из них идеально подходит для выполнения специфического набора измерений, но не более того. Поэтому ремонт или наладка различных устройств невозможны без обычных измерительных приборов: мультиметров, осциллографов, универсальных и специальных генераторов, частотомеров, измерителей RLC, логических анализаторов.

Сегодня большинство из этих приборов выпускается в настольной, переносной и носимой модификациях. Поэтому такой прибор всегда можно подобрать в соответствии с любыми предполагаемыми условиями работы: от лабораторных до полевых, с питанием от сети переменного тока, бортовой сети или батарей. А принципиальные отличия приборов различного исполнения касаются, пожалуй, всего двух моментов: класса точности и возможности интеграции в измерительные комплексы. Обычно носимые модификации имеют и точность похуже, и набор сервисных функций попроще, но для рассматриваемой области применения их чаще всего оказывается достаточно, да и внедрение цифровой обработки сигналов меняет эту ситуацию.

Область применения измерительных комплексов с компьютерным управлением ограничена, как правило, научными экспериментами и различными серийными испытаниями. Именно там важное значение имеет автоматизация процесса сбора и обработки результатов измерений. В зависимости от класса прибора взаимодействие с компьютером осуществляется через разные интерфейсы, чаще всего RS-232 или GPIB. Первого вполне достаточно для вывода результатов на принтер или компьютер. Второй позволяет объединять приборы в сложные измерительные комплексы с возможностью полного управления ими. Обычно для этих целей используется стандартный набор команд (Standard Commands for Programmable Instruments, SCPI) или более широкий нестандартный набор, поддерживаемый только производителем. Кроме того, приборы могут иметь модели в виде модулей, интегрируемых в систему на уровне компьютерной шины (например, ISA или PCI). Такие возможности нужны редко, например для автоматизации процесса регулировки при крупносерийном производстве.

Кроме упомянутых, знать которые нелишне, но иметь дело с которыми приходится нечасто, мы хотели бы остановиться на трех важных моментах, на которые стоит обратить внимание при выборе конкретного прибора. Первый — это защита входов. Уж слишком велик риск выхода прибора из строя из-за неправильного подключения во время работы. Второй момент — простота управления. Гораздо проще использовать прибор, у которого управление реализовано по принципу «одна кнопка — одна функция», чем прибор с меню. Третий — комплект поставки. Если прибор поставляется без необходимых аксессуаров (шнуров, щупов, зажимов, аттенюаторов, делителей, футляра или защитного чехла и т. п.), то его использование становится проблематичным.

МУЛЬТИМЕТРЫ И ОСЦИЛЛОГРАФЫ

Мультиметр и осциллографы — одни из самых распространенных приборов. С каждым днем число интегрированных в них основных (предназначенных для измерения различных физических величин) и дополнительных (расчетных и сервисных) функций растет. Более того, с точки зрения своих возможностей эти приборы становятся все ближе. Осциллограф может иметь встроенный мультиметр, а мультиметр — возможность отображения измеряемого сигнала. Конечно, пока рано говорить о неком новом мультиметроосциллографе (или осцилломультиметре, если вам угодно). До этого еще далеко. Но с дальнейшим развитием элементной базы, особенно цифровых сигнальных процессоров, их появление станет неизбежным. А пока эти приборы будут по отдельности рассмотрены ниже. К сожалению, из-за ограниченности объема рубрики, о большинстве прочих будет приведена лишь краткая информация.

ТОКОВЫЕ КЛЕЩИ

Сами по себе токовые клещи никаких измерений не выполняют, они лишь преобразуют одну величину в другую. Для измерения тока обычным амперметром его (или шунт) требуется включить в разрыв цепи, что не только неудобно, но и не всегда возможно. Токовые клещи позволяют измерять силу тока бесконтактным способом — достаточно охватить ими провод. Широкая гамма этих приспособлений отличается типом датчика (трансформатор тока и/или датчик Холла), видом измеряемого тока (соответственно, переменный и/или постоянный и композитный), величиной измеряемого тока (от 100 мА до 2000 А), рабочим диапазоном частот (обычно 40 Гц — 1 кГц, реже от 0 до 100 кГц), максимальным диаметром охватываемого провода. Чаще всего токовые клещи встраиваются в мультиметр, но могут выполняться и в виде отдельного приспособления для измерений в труднодоступных местах.

Кроме измерения тока клещи могут использоваться для бесконтактного измерения частоты и мощности в цепях переменного (однофазных или трехфазных) и постоянного тока.

ИЗМЕРИТЕЛИ RLC

Конечно, мультиметры могут измерять те же параметры, что и измерители RLC, но в узком диапазоне и с невысокой точностью. Поэтому в некоторых случаях без специализированных приборов не обойтись. Кроме оценки значений сопротивления, индуктивности, емкости, тангенса угла диэлектрических потерь и добротности при разных напряжениях и на нескольких рабочих частотах измерители RLC могут, например, вычислять усредненное по нескольким измерениям значение и сортировать элементы по допуску.

ГЕНЕРАТОРЫ

Этот вид приборов используется гораздо реже и, в основном, при отладке и испытаниях различных устройств. Генераторы делятся на низкочастотные, высокочастотные и функциональные. Первые формируют синусоидальный сигнал или меандр с частотой от нескольких герц до сотен килогерц, вторые — с частотами до сотен мегагерц с возможностью модулирования сигнала по заданному закону внешним или внутренним сигналом. Функциональные генераторы формируют сигналы сложной формы (синус, прямоугольник, треугольник, пила, трапеция) в диапазоне частот до десятков мегагерц с заданной скважностью, а также цифровые сигналы с уровнями ТТЛ и КМОП. Некоторые модели могут работать как генераторы качающейся частоты (по заданному закону) или формировать простейший амплитудно- или частотно-модулированный сигнал.

ЧАСТОТОМЕРЫ

Частотомеры также используются нечасто. По большей части функции встроенного в мультиметр частотомера оказывается достаточно. Но в тех случаях, когда нужен точный результат или внешнее управление, без специального прибора не обойтись. Такие частотомеры могут измерять частоту, период и скважность периодических сигналов, определять длительность интервалов, осуществлять эталонный отсчет времени. Сложные модели предусматривают возможность вычислительной обработки результатов совокупности измерений и несколько каналов для реализации сложных алгоритмов запуска счета, обработки сигналов с разными параметрами или выполнения относительных измерений.

ЛОГИЧЕСКИЕ АНАЛИЗАТОРЫ

Обычный осциллограф позволяет исследовать простые цифровые и аналоговые цепи. Но даже четырехканальный осциллограф не позволит проанализировать ситуацию в сложных цифровых схемах, когда сигналы требуется фиксировать одновременно на большом количестве шин. В таких случаях применяются логические анализаторы. По сути, это многоканальные (16, 32 или 64) осциллографы с единой для всех каналов системой синхронизации, входы которых рассчитаны на цифровые сигналы с заданными уровнями логических нуля и единицы. Кроме выполнения всех функций обычного осциллографа эти приборы, например, позволяют производить логические операции с входными сигналами каналов или преобразовывать сигналы в шестнадцатеричные цифры.

Читайте также  Условное обозначение розеток на электрических схемах

АНАЛИЗАТОРЫ СИГНАТУРЫ

Измеритель вольт-амперных характеристик (ВАХ) — достаточно редкий прибор. У большинства инженеров он ассоциируется с лабораторными работами по физике полупроводников. Однако с его помощью можно тестировать любые компоненты, не выпаивая их из плат и не подавая на плату питание. Чтобы снять ВАХ, т. е., по сути, аналоговую сигнатуру, входы прибора достаточно подключить к тестируемым выводам компонента и подать небольшое напряжение. Каждый вид компонентов имеет известный и характерный именно для него тип ВАХ. А раз так, то снятие ВАХ позволяет протестировать дискретный компонент или ИМС (точнее, внутреннюю цепь, подключенную к ее определенному выводу) и, если значение ВАХ отличается от нормы, сделать вывод о его неисправности. С помощью этого прибора неисправные компоненты можно отыскать, не только не имея схемы, но и не представляя принципов работы устройства. Анализаторы аналоговой сигнатуры становятся все более популярными, и эту функцию стали встраивать даже в мультиметры с графическим дисплеем. Недостаток же данного метода заключается в невозможности тестирования внутренних цепей ИМС, однако большинство неисправностей приходится на их внешние цепи.

Цифровые сигнатурные анализаторы лишены этого недостатка, они записывают импульсные последовательности в заданной точке и преобразуют их для удобства сравнения в шестнадцатеричные числа. Эти приборы встречаются еще реже, так как их применение невозможно без знания правильной сигнатуры и условий ее получения и, следовательно, ограничено крупносерийным производством.

К сожалению, мало купить подходящий прибор, его нужно периодически поверять. Но чаще всего, этот вопрос пока остается без внимания. Поверка стоит сегодня весьма дорого, да и мест, где ее могут выполнить качественно, осталось немного. Поэтому многие предпочитают экономить на этой статье расходов. В итоге в большинстве организаций приборы не поверялись с начала перестройки или с момента их приобретения. Надежды на имеющиеся эталоны и калибраторы необоснованны — их тоже нужно поверять.

Измерительный инструмент и приспособления

К универсальным измерительным инструментам относятся складная мерная металлическая линейка или металлическая рулетка, штангенциркуль универсальный, кронциркуль нормальный для наружных замеров, нутромер 17 нормальный для измерения диаметра, простой штангенглубиномер, угломер универсальный, угольник 90°, а также циркули.

+ Щелкайте по рисункам, чтобы увеличить!

Универсальные измерительные инструменты

Универсальные измерительные инструменты: а мерная металлическая линейка; б — штангенциркуль; в — кронциркуль нормальный; г — нутромер нормальный; а — штангенглубиномер; е—угломер универсальный; ж — угольник плоский на 90°.

Простые специальные измерительные инструменты

К простым специальным инструментам для контроля размеров относятся линейка угловая с двухсторонним скосом, линейка прямоугольная, шаблон резьбовой, щупы, пробка сборная односторонняя, пробка двухсторонняя предельная, скоба предельная односторонняя и скоба предельная двухсторонняя.

Простые специальные инструменты для контроля размеров

Простые специальные инструменты для контроля размеров: а — линейка угловая с двухсторонним скосом; б — линейка прямоугольная; в — шаблон резьбовой, е — щуп; д — пробка сборная односторонняя; е — пробка сборная двухсторонняя предельная; ж—скоба предельная односторонняя; з— скоба предельная двухсторонняя.

Что такое метр?

Метр — это единица измерения длины, являющаяся одной из основных единиц Международной системы единиц СИ (SI — Systeme International d’Unites).

Длина метра равна 1 650 763,73 длины волны оранжевого излучения атома изотопа криптона 86 в вакууме. Ранее метр определялся как единица длины, приблизительно равная 1/40 000 000 длины земного меридиана. За Международный эталон метра принят метр, признанный Первой Генеральной Конференцией Мер (в 1889 г.). Этот образец хранится при температуре 0°С, давлении 760 мм рт. ст. и выполнен из сплава платины и иридия в форме стержня с сечением, подобным букве X. Он находится на хранении в Международном Бюро Мер и Весов в Севрэ около Парижа. В одном метре содержится 1000 мм, 100 см, 10 дм.

Универсальный штангенциркуль — это мерный инструмент, служащий для внутренних и наружных измерений длины, диаметра и глубины.

Он состоит из направляющей штанги, выполненной заодно с губкой, имеющей две опорные поверхности (нижнюю — для наружных и верхнюю — для внутренних замеров), ползуна, который составляет одно целое с нижней подвижной губкой для наружных измерений и верхней подвижной губкой — для внутренних измерений, зажимной рамки и выдвигающейся рейки глубиномера. На направляющей штанге нанесены миллиметровые деления.

На нижней части ползуна даны деления нониуса. Штангенциркули односторонние и двухсторонние отличаются от штангенциркуля универсального конструкцией. Диапазон измерений штангенциркулей разных размеров от 0 до 2000 мм.

Нониус — это деления, нанесенные на нижней части ползуна штангенциркуля.

При отсчете при помощи нониуса к числу целых делений штанги, расположенных ниже нуля шкалы нониуса, следует прибавить число десятых или сотых долей миллиметра, которое соответствует числу интервалов на шкале нониуса до штриха этой шкалы, совпадающего с одним из штрихов шкалы штанги. В зависимости от градуировки нониуса штангенциркулем можно измерять размеры с точностью 0,1; 0,05 или 0,02 мм.

Штангенциркуль с точностью измерений до 0,1 мм имеет нониус с десятью делениями на длине 9 мм, т. е. расстояние между делениями нониуса составляет 0,9 мм.

Штангенциркуль с точностью измерений до 0,05 мм имеет нониус с двадцатью делениями на длине 19 мм, т. е. расстояние между делениями нониуса составляет 0,95 мм.

Штангенциркуль с точностью измерений до 0,02 мм имеет нониус с пятьюдесятью делениями на длине 49 мм, т. е. расстояние между делениями равно 0,98 мм.

Кронциркуль — это мерный инструмент, используемый в слесарном деле для снятия и переноса размеров детали на масштаб.

Различают следующие виды кронциркулей и нутромеров: нормальные для наружных или внутренних замеров; пружинные для наружных внутренних замеров.

В кронциркуле может быть шкала для внутренних замеров.

Циркуль служит для вычерчивания окружностей, кривых линий или для последовательного переноса положения точек на линии при разметке деталей. Различают пружинные циркули и с дуговым установом.

Шаблон угла, называемый угольником, служит для проверки или вычерчивания углов на плоскости обрабатываемого изделия.

Угольники бывают плоские (обычные и лекальные), а также плоские с широким основанием. Угольник 90° — это стальной шаблон прямого угла. Часто используются стальные угольники с углом 120°, 45° и 60°.

Линейки

Прямоугольные и граненые линейки являются простым слесарным вспомогательным инструментом для проверки плоскостности или прямолинейности поверхности. К прямоугольным линейкам относятся сплошные прямоугольные, с широкой рабочей поверхностью двутаврового сечения и линейки-мостики с широкой рабочей поверхностью. Граненые линейки бывают с двухсторонним скосом, трехгранные, четырехгранные. Выполняются они с большой точностью.

К шаблонам, которые часто использует слесарь, относятся угольники, шаблоны для резьбы, щупы, шаблоны для фасонных поверхностей.

Инструменты и приборы для точных измерений

К инструментам и приборам для точных измерений относятся: штангенциркули одно- или двухсторонние, эталонные и угловые плитки, микрометры для наружных измерений, нутромеры микрометрические. Глубиномеры микрометрические, индикаторы, профилометры, проекторы, измерительные микроскопы, измерительные машины, а также разного вида пневматические и электрические приборы и вспомогательные устройства.

Измерительные индикаторы предназначены для сравнительных измерений путем определения отклонений от заданного размера. В сочетании с соответствующими приспособлениями индикаторы могут применяться для непосредственных измерений.

Измерительные индикаторы, являющиеся механическими стрелочными приборами, широко применяются для измерения диаметров, длин, для проверки геометрической формы, соосности, овальности, прямолинейности, плоскостности и т. д. Кроме того, индикаторы часто используются как составная часть приборов и приспособлений для автоматического контроля и сортировки. Цена деления шкалы индикатора обычно 0,01 мм, в ряде случаев — 0,002 мм. Разновидностью измерительных индикаторов являются миниметры и микрокаторы.

Измерительные приспособления предназначены для измерения изделий больших размеров.

Измерительные проекторы — это приборы, относящиеся к группе оптических, основанных на использовании метода бесконтактных измерений, т. е. измерений размеров не самого предмета, а его изображения, воспроизведенного на экране в многократном увеличении.

Универсальный измерительный микроскоп УИМ-23

Измерительные микроскопы, как и проекторы, относятся к группе оптических приборов, в которых используется бесконтактный метод измерений. Они отличаются от проекторов тем, что наблюдение и измерение выполняются не на изображении предмета, спроектированном на экране, а на увеличенном изображении предмета, наблюдаемом в окуляре микроскопа. Измерительный микроскоп служит для измерения длин, углов и профилей разнообразных изделий (резьб, зубьев, шестерен и т. д.).

Измерительные вспомогательные приспособления

Измерительные вспомогательные приспособления: а — плита для измерений; б — мерительная линейка; в — призма; г — мерительная скалка; д — синусная линейка; е — уровень; ж — мерительная стойка; з — клинья для измерения отверстий.

К вспомогательным измерительным приспособлениям относятся: плиты, линейки, призмы, измерительные скалки, синусные линейки, уровни, мерительные стойки и клинья для измерения отверстий.

Как нужно обращаться с измерительными инструментами и приборами?

Все измерительные приборы отличаются высокой точностью исполнения и требуют тщательного ухода. Обеспечение соответствующих условий использования и хранения является гарантией долговечности их работы и точности. Неправильное обращение ведет к преждевременному их износу и порче, невозможности их эксплуатации и даже к их повреждению.

Необходимыми требованиями при эксплуатации мерительного инструмента и приборов являются соблюдение чистоты, квалифицированное обслуживание и прежде всего хорошее знание конструкций и условий эксплуатации измерительных приборов, недопустимость механических повреждений, недопустимость резких перепадов температуры, недопустимость намагничивания, недопустимость коррозии.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: