Измерительные приборы в электронике своими руками. Самодельные измерительные приборы

15.10.2020

БМК-Миха , самый главный недостаток этого прибора это низкое разрешение - 0,1Ом которое невозможно повысить чисто программным путём. Если бы не этот недостаток, прибор был бы идеальным!
Диапазоны оригинальной схемы: ESR=0-100Ом, C=0pF-5000µF.
Хочу обратить особое внимание на то что прибор до сих пор находится в процессе доработки как программной так и аппаратной, однако продолжает активно эксплуатироваться.
Мои доработки относительно :
Аппаратные
0. Убрал R4,R5. Сопротивление резисторов R2,R3 уменьшил до 1,13К, и подобрал пару с точностью до одного ома (0,1%). Таким образом увеличил тестовый ток с 1мА до 2мА, при этом уменьшилась нелинейность источника тока (за счёт удаления R4,R5), повысилось падение напряжение на конденсаторе что способствует увеличению точности измерения ESR.
Ну и конечно подкорректировал Кусил. U5b.
1. Ввёл фильтры питания на входе и выходе преобразователя +5V/-5V (на фото платка стоящая вертикально и есть преобразователь с фильтрами)
2. поставил разъём ICSP
3. ввёл кнопку переключения режимов R/C (в "оригинале" режимы переключались аналоговым сигналом поступающим на RA2 , происхождение которого в статье описывается крайне туманно...)
4. Ввёл кнопку принудительной калибровки
5. Ввёл зуммер подтверждающий нажатие кнопок и подающий сигнал включённости каждые 2 минуты.
6. Умощнил инверторы их параллельным попарным включением (при тестовом токе в 1-2мА не обязательно, просто мечтал повысить ток измерения до 10мА, что до сих пор не удалось)
7. Последовательно с Р2 поставил резистор 51ом (во избежании КЗ).
8.Выв. регулировки контрастности зашунтировал конденсатором 100нф(напаял на индикатор). Без него при касании отвёрткой движка Р7 индикатор начинал потреблять 300мА! Чуть LM2930 не спалил вместе с индикатором!
9.на питание каждой МС поставил блокировочный конденсатор.
10. скорректировал печатную плату.
Программные
1. убрал режим DC (скорее всего верну его обратно)
2. Ввёл табличную коррекцию нелинейности (при R>10Ом).
3. ограничил диапазон ESR до 50Ом (с оригинальной прошивкой прибор "зашкаливал" при 75,6 Ом )
4. дописал подпрограмму калибровки
5. написал поддержку кнопок и зуммера
6. ввёл индикацию заряда батареи - цифры от 0 до 5 в последнем разряде дисплея.

В блок измерения ёмкости не вмешивался ни программно ни аппаратно, за исключением добавления резистора последовательно с Р2.
Принципиальную схему отражающую все доработки пока не начертил.
прибор был очень чувствителен к влажности! как дыхнёшь на него так показания начинают "плыть" .Всему виной большое сопротивление R19, R18,R25,R22. Кстати может мне кто нибудь объяснить, нах*ена каскаду на U5a такое большое входное сопротивление???
Короче говоря, аналоговую часть залил лаком - после чего чувствительность полностью пропала.

Журнал ELEKTOR насколько я знаю, немецкий, авторы статей немцы и печатают его в Германии, по крайней мере немецкую версию.
m.ix , давайте шутить во флейме

Начнем с того, кто такие радиолюбители. Радиолюбительство, как массовое явление, возникло вместе с появлением в быту первых радиоприемников в двадцатые годы прошлого столетия: многих интересовало, что же там внутри и как это работает. По сути, радиолюбитель - инженер без диплома.

Кстати, несколько слов об этом жире: если Вам приходилось паять старые антенные разъемы с тусклым серым покрытием, то с канифолью запаять его очень трудно. Такое не забывается. А вот с нейтральным жиром совсем просто и быстро, что называется в одно касание!!! Главное тут не перепутать, - вместо нейтрального жира не воспользоваться кислотным.

Как и в случае с паяльниками рано или поздно придется приобретать другие припои и другие флюсы. Все зависит от размеров электронных компонентов и конструкции их корпусов.

Как хранить радиодетали

Конечно, можно свалить все в большую кучу, и из нее выискивать нужную деталь. Такое занятие займет немало времени и надоест очень скоро, а в конце концов, погубит весь энтузиазм, и радиолюбительство на этом закончится. Хотя, скорее всего, просто заставит искать другие методы складирования.

Современные детали малогабаритные, да не так уж и много может быть их у домашнего умельца. Для этих целей в магазинах и на радиорынках продаются специальные коробки с ячейками. В ячейку детали лучше положить в маленьком целлофановом пакете. Если такую коробочку купить не удастся, то можно просто склеить несколько спичечных коробков. Также неплохо подойдут коробки с секциями для ниток и иголок продающиеся в магазинах тканей.

Рис. 2. Касетница для хранения радиодеталей

Измерительные приборы в мастерской радиолюбителя

Авометры и мультиметры

Заниматься конструированием или ремонтом электронных устройств совсем невозможно без измерительных приборов, ведь электричество не имеет ни вкуса, ни цвета, ни запаха (пока ничего не горит). Если вспомнить закон Ома, то измерять в электрических цепях приходится ток, напряжение и сопротивление. Но совсем не обязательно иметь три отдельных прибора: амперметр, вольтметр и омметр. Достаточно приобрести комбинированный прибор АмперВольтОмметр или просто авометр. Еще такой универсальный прибор часто называют тестером.

Такие названия чаще всего применяют к старым добрым стрелочным приборам. Хорошим стрелочным тестером считается тот, у которого входное сопротивление в режиме измерения постоянного напряжения не менее 20 КОм/В. Такой прибор не будет «подсаживать» результат измерения даже в высокоомных участках электрической цепи, например на базах транзисторов.

В настоящее время более популярны . Результат измерения у них показывается в виде цифр, что не заставляет в уме пересчитывать показания, как в случае пользования стрелочным прибором. Входное сопротивление мультиметров намного выше, чем у стрелочных и составляет на всех пределах 1МОм. Кроме , напряжения и сопротивления практически все модели мультиметров могут измерять коэффициент усиления транзисторов. Из дополнительных функций можно назвать измерение емкости конденсаторов, частоты, температуры. Некоторые модели имеют генератор прямоугольных импульсов звуковой частоты.

VII городская научно – практическая конференция «Шаг в будущее»

История измерений и простые измерительные приборы своими руками

Выполнил : Антаков Евгений обучающийся МБОУ СОШ № 4,

Научный руководитель : Осиик Т.И. учитель начальных классов МБОУ СОШ № 4 г. Полярные Зори

Меня зовут Антаков Женя, мне 9 лет.

Я учусь в третьем классе, занимаюсь плаванием, дзюдо и английским языком.

Хочу стать изобретателем, когда вырасту.

Цель проекта : - изучить историю измерений времени, массы, температуры и влажности и смоделировать простейшие измерительные приборы из подручных материалов.

Гипотеза : я предположил, что простейшие измерительные приборы можно смоделировать самостоятельно из подручных материалов.

Задачи проекта :

- изучить историю измерений различных величин;

Ознакомится с устройством измерительных приборов;

Смоделировать некоторые измерительные приборы;

Определить возможность практического применения самодельных измерительных приборов.

Научная статья

1. Измерение длины и массы

С необходимостью определять расстояния, длины предметов, время, площади, объемы и другие величины люди сталкивались с древних времен.

Наши предки в качестве средств измерений длины использовали собственный рост, длину руки, ладони, стопы.

Для определения дальних расстояний использовались самые различные способы (дальность полета стрелы, «трубки», буки и т.п.)

Подобные способы не очень удобны: результаты таких измерений всегда различаются, поскольку зависят от размеров тела, от силы стрелка, зоркости и т.п.

Поэтому постепенно стали появляться строгие единицы измерения, эталоны массы, длины.

Один из древнейших измерительных приборов – весы. Историки считают, что первые весы появились более 6 тысяч лет назад.

Простейшая модель весов – в виде равноплечного коромысла с подвешенными чашками широко использовалась в Древнем Вавилоне и Египте.

Организация исследования

Коромысловые весы из вешалки

В своей работе я решил попробовать собрать простую модель чашечных весов, с помощью которой можно проводить взвешивание небольших предметов, продуктов и т.п.

Я взял обычную вешалку, закрепил ее на подставке, к плечикам привязал пластиковые стаканчики. Вертикальной линией обозначил положение равновесия.

Чтобы определять массу, нужны гири. Я решил использовать вместо них обычные монеты. Такие «гирьки» всегда под рукой, и достаточно один раз определить их вес, чтобы использовать для взвешивания на моих весах.

5 руб

50 коп

10 руб

1 руб

Организация исследования

Опыты с коромысловыми весами

1 . Шкала весов

Используя разные монеты, нанес на лист бумаги отметки, соответствующие весу монеток

2. Взвешивание

Горсть конфет – уравновесил с помощью 11 разных монеток, общим весом 47 граммов

Контрольное взвешивание – 48 граммов

Печенье - уравновесил 10 монетами весом 30 граммов На контрольных весах – 31 грамм

Вывод: из простых предметов я собрал весы, с помощью которых можно проводить взвешивание с точностью до 1-2 граммов

Научная статья

2. Измерение времени

В глубокой древности люди ощущали ход времени по

смене дня и ночи и времен года и пытались его измерять.

Самыми первыми приборами для определения времени были солнечные часы.

В Древнем Китае для определения промежутков времени использовали «часы», состоявшие из пропитанного маслом шнура, на котором через равные промежутки завязывали узлы.

Когда пламя достигало очередного узла, это означало, что прошел определенный отрезок времени.

По такому же принципу действовали свечные часы и масляные лампы с отметками.

Позже люди придумали простейшие устройства – песочные и водяные часы. Вода, масло или песок равномерно перетекают из сосуда в сосуд, это свойство и позволяет отмерять определенные промежутки времени.

С развитием механики в XIV - XV веках появились часы с заводом и маятником.

Организация исследования

Водяные часы из пластиковых бутылочек

Для этого опыта я использовал две пластиковые бутылки объемом 0.5 литра и трубочки для коктейля.

Крышки соединил между собой при помощи двустороннего скотча и сделал два отверстия, в которые вставил трубочки.

В одну из бутылок налил подкрашенную воду и закрутил крышки.

Если всю конструкцию перевернуть, то жидкость по одной из трубочек переливается вниз, а вторая трубочка необходима для того, чтобы воздух поднимался в верхнюю бутылку

Организация исследования

Опыты с водяными часами

Бутылочка заполнена подкрашенной водой

Бутылочка заполнена растительным маслом

Время перетекания жидкости – 30 секунд Вода перетекает быстро и равномерно

Время перетекания жидкости – 7 мин 17 сек

Количество масла подобрано так, чтобы время перетекания жидкости было не более 5 минут

На бутылочки нанесли шкалу – отметки через каждые 30 секунд

Чем масла меньше в верхней бутылке, тем медленнее оно стекает вниз, и расстояния между отметками становятся все меньше.

Вывод: у меня получились часы, с помощью которых можно определять промежутки времени от 30 секунд до 5 минут

Научная статья

3. Измерение температуры

Человек может различать тепло и холод, но точную температуру при этом не знает.

Первый термометр изобрел итальянец Галилео Галилей: стеклянная трубочка наполняется водой больше или меньше в зависимости от того, как сильно расширяется в ней горячий воздух или сжимается холодный.

Позднее на трубку были нанесены деления, то есть шкала.

Первый ртутный термометр предложил Фаренгейт в 1714 году, нижней точкой он считал температуру замерзания солевого раствора

Привычную нам шкалу предложил шведский ученый Андрес Цельсий.

За нижнюю точку (0 градусов) принята температура таяния льда, а за 100 градусов – температура кипения воды

Организация исследования

Водяной термометр

Термометр можно собрать по простой схеме из нескольких элементов – колба(бутылочка) с подкрашенной жидкостью, трубочка, лист бумаги для шкалы

Я использовал небольшую пластиковую бутылочку, в которую налил воду, подкрашенную краской, вставил соломинку от сока, закрепил все при помощи клеевого пистолета.

Наливая раствор, я добился, чтобы небольшая его часть попала в трубочку. Наблюдая за высотой получившегося столбика жидкости можно судить об изменениях температуры.

Во втором случае я заменил пластиковую бутылочку на стеклянную ампулу и собрал термометр по той же схеме. Оба прибора я испытал в различных условиях.

Организация исследования

Опыты с водяными термометрами

Термометр 1 (с пластиковой бутылочкой)

Термометр поместили в горячую воду - столбик жидкости опустился вниз

Термометр поместили в ледяную воду - столбик жидкости поднялся вверх

Термометр 2 (со стеклянной колбой)

Термометр поместили в холодильник.

Столбик жидкости опустился вниз, на обычном термометре отметка 5 градусов

Термометр поместили на отопительную батарею

Столбик жидкости поднялся вверх, на обычном термометре отметка 40 градусов

Вывод: я получил термометр, по которому можно примерно оценить температуру окружающего воздуха. Его точность можно повысить, если использовать стеклянную трубку как можно меньшего диаметра; заполнить колбу жидкостью так, чтобы не оставалось пузырьков воздуха; использовать вместо воды спиртовой раствор.

Научная статья

4. Измерение влажности

Важным параметром окружающего нас мира является влажность, так как организм человека очень активно реагирует на ее изменения. Например, при очень сухом воздухе усиливается потоотделение и человек теряет много жидкости, что может привести к обезвоживанию.

Известно также, что того, чтобы избежать болезней органов дыхания, влажность воздуха в помещении должен быть не менее 50-60 процентов.

Величина влажности важна не только для человека и других живых организмов, но и для протекания технических процессов. Например, избыток влажности может влиять на корректную работу большинства электроприборов.

Для измерения влажности используются специальные приборы- психрометры, гигрометры, зонды и различные устройства.

Организация исследования

Психрометр

Один из способов определения влажности основан на разнице показаний «сухого» и «влажного» термометров. Первый показывает температуру окружающего воздуха, а второй – температуру влажной ткани, которой он обернут. Используя эти показания по специальным психрометрическим таблицам, можно определить значение влажности.

В пластиковой бутылке из-под шампуня я сделал небольшое отверстие, в которое вставил шнурок, на дно налил воды.

Один конец шнурка закрепил на колбе правого термометра, другой поместил в бутылку, чтобы он находился в воде.

Организация исследования

Опыты с психрометром

Свой психрометр я проверил, определяя влажность в различных условиях

Вблизи отопительной батареи

Вблизи работающего увлажнителя воздуха

Сухой термометр 23 º С

Влажный термометр 20 º С

Влажность 76 %

Сухой термометр 25 º С

Влажный термометр 19 º С

Влажность 50 %

Вывод: я выяснил, что психрометр, собранный в домашних условиях можно использовать для оценки влажности помещений

Заключение

Наука измерений очень интересна и разнообразна, история ее начинается в глубокой древности. Существует огромное количество различных методов и приборов измерений.

Моя гипотеза подтвердилась - в домашних условиях можно смоделировать простые приборы (коромысловые весы, водяные часы, термометр, психрометр), которые позволяют определять вес, температуру, влажность и заданные промежутки времени.