Precision multimetern kalibrering referens (8 / 8 steg)

Steg 8: Operation anteckningar

Enheten är utformad för batteridrift, eftersom batterier ger en trevlig ren, smidig källa till makt.

Omvänd skydd
Jag hittade denna krets på internet. Detta är en P-typ MOSFET förbinds med det är source och drain motsatt sätt till normala applikationer. När batteriet är korrekt ansluten, bedriver den transistorn inneboende diod den första biten av strömmen, så att den kan vara partiska på och in i mättnad, som ger en mycket lågt motstånd sökväg. Om batteriet är ansluten på fel sätt, transistorn är partisk bort och ingen ström kan flöda.

För dem som inte vet, fungerar en standard kofot skyddskrets med en diod för att utföra omvänd batteriström, som blåser säkringen för att förhindra skador. Nackdelarna med denna krets är det är svarstiden och tillförlitlighet. Jag kunde ha använt en seriediod, men ville inte offra 0,7 i en volt som det innebär att, även om en shottky eller germanium diod skulle presentera en lägre spänning tappar på 0,1 till 0,2 volt, mosfet är ändå bättre.

Svagt batterivarning och strömindikatorn
Det tog mig en hel del huvud sprätta ut batteri varning ljuset - och sedan upptäckte jag åter hade uppfunnit en välkänd design. Med ett bra batteri finns det tillräcklig skillnad i spänning mellan bas och utsändaren av Q3 att genomföra och hålla Q2 partisk, som håller Q5 på driva makt LED. När batteriets spänning närmar sig den zener spänning (D2 är offset base-utsändaren minskning av Q3), en punkt är nådd där Q3 stängs av, så att Q2 till vända på och lätta batteriet varning LED, och stänga Q5. Spänningsfallet över R1 är försumbar i normal drift, men när batteri varning LED börjar genomföra spänning droppe ökar, att minska spänningen på Q3 utsläppskälla, stänga av kraftigt. Det införs också en bit av hysteres (om för något skäl batteriets spänning stiger lite, varningslampan lyser).

Före regulator
För detta byggde jag inledningsvis en utsläppskälla efterföljare regulator, en mycket grundläggande form av som används i traditionell linjär strömförsörjning - allt det gör är att förstärka strömmen från den zener foder motstånd. Exakta förordning är inte viktigt eftersom den funktionen är endast att stabilisera utbudet till referens chip som batteriet sönderfall, och skydda den från en överspänning power supply. De två kondensatorerna är att städa upp någon bullret från zener och olika transistorer.

Denna konstruktion är inte bra för batteridrivna applikationer eftersom bas-sändare spänningsfallet innebär att spänningen vid sändaren kommer alltid vara 0.7V mindre än spänningen vid basen, vilket betyder att batteriet måste vara minst detta belopp högre än önskade utspänningen. Med låg-avhopp från ordningen med en P-typ, eliminerar låg Rds(on) mosfet problemet som en minskning av gate spänning ökar spänningen på avloppet, utdata. Du kan använda en PNP transistor i stället med dess samlare ansluten till utgång och sändare som indata, men medan fortfarande bättre än en sändare anhängare, detta är inte lika bra som mosfet. Eftersom transistorn tillhandahåller inversion, är fel feedback ansluten till op-amp icke-invertering input.

Extra nuvarande kapacitet
Transistor och motstånd som ger detta styrs av hur mycket ström referens chipet är ritningen. När den nuvarande dras av referens chip når om 3.5mA, spänningen över R10 ökar till runt 0.7V och det börjar att genomföra och leverera flesta av nuvarande. Intersil anger detta motstånd som 200 ohm, och kretsen att leverera upp till 50mA.

Output avdelare
Potentiella delaren beräknas utifrån behovet av att dela upp produktionen av hänvisningen av minst 26. Värdena var valt att ge lägsta möjliga motstånd hela mätaren sonder för att minimera fel införs genom Mätenhetens inre motstånd, utan att överskrida den maximala märkström för referens chip (även om detta är omtvistad, med närvaro av Q5). Spänningen över motstånden ges av Ohms lag och formeln för serien motstånd:

Rtotal = R1 + R2 + R4 + R5... Rn
JAG = V/R, R = V / V = JAG * R

Så, Rtotal = Rx + Ry = 806 + 29,4 = 835.4
Jag = 5/835.4 = 0.0059851
V över Ry = jag * Ry = 0.0059851 * 29,4 = 0.1759636

Avrundning denna siffra ger 0.176 med ett fel på +0.0000364, eller 176mV inklusive en felaktig + 36.4µV

Justerbar tillverkad
Detta ges av en potentiometer buffras med en op-förstärkare. Inverterade indata av op-amp är ansluten till det är utgång att skapa 100% negativ feedback, så att produktionen kommer att följa exakt spänningen på icke-invertering ingång. En multi tur potentiometer skulle vara bättre, men dessa är dyra så jag har använt följande: en potentiometer är den viktigaste, "grovt" kontrollen, den andra är ansluten som ett variabelt motstånd och fungerar som en "fin" kontroll genom att ändra det totala motståndet i kretsen av ungefär 1/10 av värdet i kontrollen grova. En bättre krets är att använda en dubbel gänget potentiometer för "fine", som visas här med krets C (men utan R1). Op-förstärkaren väljs genom att vara vad jag råkade ha - det var det eller ett NE5532, och LM358 tycktes vara lämpligare. Produktionen går tillräckligt nära marken för att inte registrera en spänning på min mätare. Detta bör inte betraktas som en stabil produktion och design verkligen gör inte rättvisa åt den precision som referens chipet kan ge.

Mätområdesväxlare
Växeln är ansluten så att två av det är polackerna kompletterar varandra, en är ansluten till 3 alternativa output, med första position lämnade osammanhängande, och den andra Polen ansluten i serie med batteriet, med de ståndpunkter som motsvarar utgångarna ansluts till varandra, och den första positionen lämnade osammanhängande.