Питание мультиметр от аккумулятора

Питание мультиметра от батарейки АА

Батарейка 6F22, она же «Крона», от которой питаются китайские мультиметры — штука довольно недолговечная, да и стоит прилично (особенно в щелочном варианте). Поэтому у многих (в том числе и меня) возникает желание пересадить мультиметр на батарейку попроще — пальчиковую. Попутно реализуется (по необходимости) вторая популярная доработка — отдельный выключатель (если его еще нет, иначе можно к нему и подключиться).

Схема базируется на достаточно популярном у китайцев step-up преобразователе на двух транзисторах, обычно применяемом как драйвер в дешевых светодиодных фонариках (он не обеспечивает стабилизации выходных параметров, только преобразование для питания от одной АА/ААА). Как работает схема я толком не вкуривал, поэтому переведу (и дополню) описание отсюда.

1. Ток через R1 открывает транзистор VT1.
2. Ток через открывшийся VT1, ограниченный R2, открывает VT2 (кстати, некоторые китайцы экономят на R2 при питании 1.5В)
3. Ток через открывшийся VT2 течет через катушку L1 (левую половину, в оригинале только она и есть), которая при этом запасает энергию в магнитном поле. Через C1 сигнал положительной обратной связи дополнительно открывает транзисторы, вводя VT2 в насыщение. Ток через катушку линейно нарастает.
4. Когда ток через катушку достигает тока насыщения транзистора (зависит от тока базы, т.е. значения R2 и h_21э транзистора), напряжение на нем начинает расти. Через конденсатор C1 этот сигнал подается на VT1, закрывая его (т.е. как только транзистор начал закрываться из-за выхода из насыщения, ПОС это подхватывает) и увеличивая падение тока. Транзисторы лавинообразно закрываются.
5. Поскольку транзистор VT2 закрылся, ток через него прекращается. Но ток через катушку мгновенно прекратиться не может — она должна сбросить запасенную энергию. Единственный путь — через VD2. Чтобы протолкнуть ток туда (напряжение на C2 выше напряжения батарейки) — напряжение на катушке повышается (это стандартно для топологии step-up, подробней и с традиционными канализационными аналогами здесь).
6. Покуда катушка сбрасывает энергию в C2, конденсатор C1 перезаряжается через R1. После закрытия транзисторов на левой обкладке C1 напряжение выше, чем на правой, а катушка дополнительно удерживает правую обкладку выше питания. Это, во первых, приводит к тому, что на стадии сброса VT1 надежно закрыт, а во вторых, ускоряет заряд C1. Когда катушка сбросит всю энергию — напряжение на правой обкладке упадет до напряжения питания и через ПОС это изменение приведет к открыванию VT1. После чего все повторяется с пункта 2.

Выводы:
Время заряда C1 и время сброса энергии в нагрузку определяют время закрытого состояния VT2 (t_off). Слишком малый C1 успеет зарядиться до напряжения открывания VT1 еще до окончания сброса энергии в выходной конденсатор и схема перейдет в непрерывный режим работы. Слишком большой будет долго заряжаться после цикла сброса энергии и существенно снизит частоту преобразования (а значит — и передаваемую мощность).
Индуктивность L1 и ток насыщения VT2 (определяемый его базовым током, т.е. номиналом R2) определяют время открытого состояния транзистора (t_on) и запасаемую при этом энергию.
t_on и t_off определяют частоту преобразования.

. Но проблема довольно просто решается введением стабилитрона VD1. При повышении выходного напряжения выше, чем напряжение открывания стабилитрона (точнее, выше чем V_cc + V_VD1 — 0.7V) — он откроется и закроет транзистор VT1, сорвав генерацию. Генерация возобновится только тогда, когда напряжение на выходе снизится ниже порога открывания стабилитрона. Получается вполне типичная стабилизация включением/выключением. Пульсации выходного напряжение у такой схемы довольно велики, но мультиметру они не мешают.

Плата в аттаче. Рассчитана на выведение выключателя SA1 через боковую стенку батарейного отсека мультиметра DT83x, ставится непосредственно в него, на термоклей или что-то подобное. Правда, я лоханулся с отзеркаливанием и у меня оно попало на сторону с гнездами 🙂 Пришлось выводить в другом месте, где уже была дырка от предыдущей доработки.

Детали.
VT1 — любой PNP, наш КТ3107 сойдет. А вот к VT2 дополнительное требование — он должен иметь малое напряжение насыщения и приличный ток коллектора. Я пробовал с указанным на схеме SS8050, который часто попадается в китайских девайсах. Возможно, подойдут SS9013, КТ503, КТ645Б, КТ646Б, КТ817Б1/Б2/Г2 (последние два здоровые), FMMT617.
VD1 — любой стабилитрон на 8.2В, я использовал КС182. VD2 — любой быстрый диод на ток не менее 50 мА — прекрасно подойдут наши КД521, КД522, маломощные диоды шоттки.
Дроссель также можно намотать на практически любом примерно похожем по размерам колечке, количество витков вторички определяется местом (у меня влезло 100, больше 150 тоже не стоит). Вообще, ферритовое колечко — далеко не лучший вариант для такого преобразователя, но работает и их у меня было дофига. Можно намотать на небольшой гантельке, число витков скорее всего можно сократить — левая половина должна иметь индуктивность 50-100 мкГн. В правой половине должно быть в 2-3 раза больше витков, чем в левой. Можно попробовать вообще отказаться от правой половины (тогда анод VD2 подсоединяется к коллектору VT2) и поставить готовый дроссель, но может не выдать требуемого напряжения.

Также есть одна грабля. При выключении преобразователя напряжение на выходе падает довольно медленно, поэтому при включении менее чем через минуту-другую после выключения микросхема АЦП может не сброситься и заглючить. Правда, я такого ни разу не наблюдал, но инструкция от мультиметра рекомендует при переключении пределов через положение OFF задержаться на нем — именно для этого.

Готовая конструкция:

Слева заметен страшный колхоз 🙂 Это неспроста — примерно лет так 10-11 назад этот мультиметр спалили) Годик-два назад я счел себя достаточно крутым, чтобы его починить (а главное — переборол лень и нагуглил схему и инфу о работе, хе-хе), купил новую микру АЦП (родная сгорела, и она была капелькой). В общем, менять микру-капельку (причем без альтернативной разводки под QFP или DIP) развлечение то еще, экономически выгоднее купить новый мультметр 🙂
Ну а красная стрелочка указывает, где примерно стоит выключатель на боковой стенке.

22.08.2012
Прошло полтора года и появились некоторые данные о сроке службы батареек. Все это время мультиметр питался от одной щелочной батарейки AA, причем сдохла она традиционно — забыл выключить (либо сам случайно включился). Эксперименты с полудохлыми батарейками показали, что преобразователь нормально работает где-то до 0.8-0.9В на батарейке (под нагрузкой, естественно — одна из батареек имела на холостом ходу 1.05В, под нагрузкой просела до 0.75В и преобразователь выдал 6.3В на выходе, что недостаточно для мультиметра). Не особо высокие параметры (тот же NCP1400 при 0.8В на ХХ еще запускается, а выжрать вроде как способен до 0.5-0.6), но вполне приемлемо. Возможно, параметры можно улучшить, более тщательно подойдя к выбору дросселя.
Поставил в мультиметр батарейку из мышки, где она отработала полгода (1.23В на ХХ, 1.12В под нагрузкой). Посмотрим, насколько хватит. По мнению мышки в батарейке осталось 10% заряда.

02.10.2016
Батарейка из мышки до сих пор стоит. Зараза.

Источник

Питание мультиметра от литий-ионного аккумулятора

При постройке электронных самоделок регулярно пользуюсь мультиметром для всевозможных измерений. Это значит постоянная покупка батареек типа крона на 9 вольт, а при интенсивном использовании прибора, как у меня, довольно частая. Решился перевести прибор на питание от литий – ионного аккумулятора, дабы не тратить много на батарейки. Ставил перед собой задачу с минимальными переделками корпуса осуществить затею. Из-за этого отказался от визуальной индикации разряженного аккумулятора, а применил звуковую. Конструктивно устройство состоит из двух плат. На одной преобразователь напряжения и контроллер заряда аккумулятора, на другой устройство индикации разряженного аккумулятора. Вполне можно от второй платы отказаться. Устройство собрано таким образом, что будет работать и без неё. В связи с ограничением батарейного отсека собрать устройство с аккумулятором типа 18650 не получилось, использовал аккумулятор размера 14500. Из-за этого у схемы есть два несущественных минуса. Во-первых: Выключатель питания вынесен наружу, во-вторых: для зарядки аккумулятора нужно открыть крышку батарейного отсека. Для переделки у меня был мой основной мультиметр Mastech MY64.

Принципиальная электрическая схема устройства:

Настройка устройства очень проста. Резистором R2 устанавливается величина тока заряда аккумулятора (зависит от его ёмкости) и частоты генератора подбором ёмкости конденсатора C3, если возникнет необходимость. Порог срабатывания сигнализации разряда устанавливается подбором резисторов R9 и R8. В моём случае сигнализация сработает при понижении напряжения аккумулятора до 3.2 вольта. Также в случае если дроссель будет пищать довольно слышимо, то необходимо подобрать ёмкость конденсатора C4, а в некоторых случаях и индуктивность дросселя.

Расположение деталей на платах.

Внешний вид плат.

Плата 1. Вид сверху.

Плата 2. Вид сверху.

Соединение между платами.

В корпусе мультиметра. Платы «сидят» очень плотно,

Не самый удобный момент-это вынесенный наружу выключатель питания. Также для зарядки аккумулятора необходимо открыть крышку прибора и подключить провод к разъёму распаянному на плате. Вывод разъёма с кусочком изоляции +На этом все недостатки схемы заканчиваются. Да и заряжать можно от чего угодно, а именно внешний аккумулятор, зарядное устройство от телефона, USB порт компьютера, автомобильное зарядное устройство, лабораторный блок питания или другой источник напряжения 5в с током от 300 ма. Надо лишь изготовить кабель переходник. Вывод разъёма с кусочком изоляции от провода — это +. Самое главное, что в любой момент можно спокойно вернуть мультиметр в прежнее состояние из-за самой минимальной переделки корпуса. Все изменения на тыльной стороне прибора, с наружной ничего не изменялось.

Источник

Питание мультиметра от батарейки 1,5 вольта

Среди радиолюбителей и профессионалов цифровые мультиметры имеют большую популярность благодаря их многофункциональности. Для их питания применена, как правило, девяти вольтова батарея «Крона», имеющая заметную саморазрядку, небольшую емкость и более высокую цену в сравнении с другими элементами.
Предлагаемое устройство питания цифрового мультиметра от одного элемента АА напряжением 1,5 вольта, позволит избежать указанных недостатков в работе и упростить эксплуатацию прибора.

В интернете предлагается много различных схем для преобразования напряжения 1,5 в 9 вольт. Каждая имеет свои плюсы и минусы. Данное устройство изготовлено на базе схемы А. Чаплыгина, опубликованной в журнале «Радио» (11.2001г., стр.42).
Отличием данного варианта исполнения преобразователя, является расположение элемента питания и преобразователя напряжения, в крышке футляра мультиметра, вместо создания компактного блока питания устанавливаемого вместо батареи «Крона». Это позволяет в любой момент, без разборки прибора, заменить элемент АА, а при необходимости отключить преобразователь (разъем Джек 3,5) с автоматическим включением резервной батареи «Крона» расположенной в своем отсеке. Кроме того, при изготовлении преобразователя напряжения, нет необходимости в миниатюризации изделия. Быстрее и проще намотать трансформатор на кольце большего диаметра, лучше теплоотвод, свободнее монтажная плата. Такое расположение узлов в крышке футляра не мешает работе с мультиметром.
Данный преобразователь может быть выполнен в любом подходящем корпусе и использоваться в самых разнообразных устройствах, где требуется питание от девятивольтовой батареи «Крона». Это мультиметры, часы, электронные весы и игрушки, медицинские приборы.

Схема генератора преобразователя напряжения

На транзисторах VT1 и VT2 собран двухтактный генератор импульсов. Ток положительной обратной связи протекает через вторичные обмотки трансформатора Т1 и нагрузку, подключенную между цепью + 9 В и общим проводом. За счет пропорционального токового управления транзисторами существенно уменьшены потери на их переключение и повышен КПД преобразователя до 80. 85 % .
Вместо выпрямителя высокочастотного напряжения используются база-эмиттерные переходы транзисторов самого генератора. При этом величина тока базы становится пропорциональной величине тока в нагрузке, что делает преобразователь весьма экономичным.
Другой особенностью схемы является срыв колебаний в отсутствие нагрузки, что автоматически может решить проблему управления питанием. Ток от батареи, при отсутствии нагрузки, практически не потребляется. Преобразователь, будет сам включаться тогда, когда от него потребуется что-нибудь запитать и выключаться, когда нагрузка будет отключена.
Но так как в большинстве современных мультиметров введена функция автоматического отключения питания, для исключения доработки схемы мультиметра, проще установить выключатель питания преобразователя.

Изготовление трансформатора преобразователя напряжения

Основой генератора импульсов является трансформатор Т1.
Магнитопроводом трансформатора Т1 служит кольцо К20х6х4 или К10х6х4,5 из феррита 2000НМ. Можно взять кольцо из старой материнской платы.

Порядок намотки трансформатора.
1. Вначале нужно подготовить ферритовое кольцо.
• Для того чтобы провод не прорезал изоляционную прокладку и не повредил свою изоляцию, желательно притупить острые кромки ферритового кольца мелкозернистой шкуркой или надфилем.
• Намотать изоляционную прокладку на кольцевой сердечник для исключения повреждения изоляции провода. Для изоляции кольца можно использовать лакоткань, изоленту, трансформаторную бумагу, кальку, лавсановую или фторопластовую ленту.

2. Намотка обмоток трансформатора с коэффициентом трансформации 1/7: первичная обмотка – 2х4 витка, вторичная обмотка – 2х28 витков изолированного провода ПЭВ -0,25.
Каждую пару обмоток наматывают одновременно в два провода. Складываем пополам провод отмеренной длины и сложенным проводом начинаем плотно наматывать на кольцо нужное количество витков.

Для исключения повреждения изоляции провода при эксплуатации, по возможности, применить провод МГТФ или другой изолированный провод диаметром 0,2-0,35 мм. Это несколько увеличит габариты трансформатора, приведет к образованию второго слоя обмотки, но гарантирует бесперебойную работу преобразователя напряжения.
• Вначале мотаются вторичные обмотки lll и lV (2х28 витков) цепи баз транзисторов (см. схему преобразователя).
• Затем на свободном месте кольца, так же в два провода, мотаются первичные обмотки l и ll (2х4 витка) цепи коллекторов транзисторов.
• В итоге, после разрезки петли начала обмотки, у каждой из обмоток будет 4 провода — по два с каждой стороны обмотки. Берём провод конца одной половины обмотки(l) и провод начала второй половины обмотки (ll) и соединяем их вместе. Аналогично поступаем со второй обмоткой (lll и lV). Должно получиться примерно следующее: (красный вывод – середина нижней обмотки (+), черный вывод – середина верхней обмотки (общий провод)).

• При намотке обмоток, витки можно закрепить клеем «БФ», «88» или цветной изолентой обозначающей разным цветом начало и конец обмотки, что в дальнейшем поможет правильно собрать обмотки трансформатора.
• При намотке всех катушек нужно строго соблюдать одно направление обмотки, а также отмечать начало и конец обмоток. Начало каждой обмотки помечено на схеме точкой у вывода. При несоблюдении фазировки обмоток генератор не запустится, так как в этом случае нарушатся условия необходимые для генерации. Для этой же цели, как вариант, возможно использовать два разноцветных провода от сетевого кабеля.

Сборка преобразователя напряжения

Преобразователь собираем согласно схеме и паяем все входящие элементы на текстолитовой плате вырезанной из универсальной монтажной платы, продающейся в радиотоварах, методом навесного монтажа. Размеры платы выбираются в зависимости от размеров выбранных транзисторов, получившегося трансформатора и места установки преобразователя. Вход, выход и общая шина преобразователя выведены гибким многожильным проводом. Выходные провода, с напряжением +9в, заканчиваются разъемом Джек 3,5 для подключения к мультиметру. Входные провода подключены к кассете с установленной батареей 1,5 вольта.

Элемент питания АА (1,5в) установлен в двухместную кассету от переносного приемника.

Настройка преобразователя.
Проверяем правильность сборки преобразователя, подключаем батарею и проверяем прибором наличие и величину напряжения на выходе преобразователя (+9в).
Если генерация не возникает и напряжения на выходе отсутствует, проверьте правильность подключения всех катушек. Точками на схеме преобразователя отмечено начало каждой обмотки. Попробуйте поменять местами концы одной из обмоток (входной или выходной).
Преобразователь способен работать и при уменьшении входного напряжения до 0,8 – 1,0 вольта и получить напряжение 9 вольт от одного гальванического элемента напряжением 1, 5 В.

Доработка мультиметра

Для подключения преобразователя к мультиметру, необходимо найти внутри прибора свободное место и установить там гнездо для штекера Джек 3,5 или аналогичного имеющегося разъема. В моем мультиметре M890D свободное место нашлось в углу, слева от отсека для батареи «Крона».
В качестве футляра для мультиметра используется футляр от электробритвы.

Источник