Как сделать простой вольтметр своими руками

Как сделать простой вольтметр своими руками – схемы и рекомендации

Ситуации, когда под рукой должен находиться вольтметр, встречаются достаточно часто. Для этого нет необходимости использовать заводской сложный прибор.

Изготовить простенький вольтметр своими руками – не проблема, потому что состоит он из двух элементов: стрелочный измерительный блок и резистор.

Правда, необходимо отметить, что пригодность вольтметра определяется его входным сопротивлением, которое состоит из сопротивлений его элементов.

Но необходимо учитывать тот факт, что резисторы есть разные с разными номиналами, а это говорит о том, что от установленного резистора будет зависеть входное сопротивление.

То есть, подобрав правильно резистор, можно сделать вольтметр под замеры определенных уровней напряжений сетей.

Сам же измерительный прибор чаще оценивается по показателю – относительное входное сопротивления, приходящееся на один вольт напряжения, его единица измерения – кОм/В.

То есть, получается так, что входное сопротивления на разных измеряемых участках разное, а относительная величина – показатель постоянный. К тому же, чем меньше отклоняется стрелка измерительного блока, тем больше относительная величина, а, значит, точнее будут измерения.

Прибор для измерения нескольких пределов

Кто не раз сталкивался с транзисторными конструкциями и схемами знает, что очень часто вольтметром приходится замерять цепи с напряжением от десятков долей одного вольта до сотен вольт.

Простой приборчик, изготовленный своими руками, с одним резистором это не осилит, поэтому в схему придется подключить несколько элементов с разным сопротивлением.

Чтобы вы поняли, о чем идет речь, предлагаем ознакомиться со схемой, расположенной снизу:

  1. От 0 вольт до единицы.
  2. От 0 вольт до 10В.
  3. От 0 В до 100 вольт.
  4. От 0 до 1000 В.

Номинал каждого резистора поддается подсчету, который проводится на основе закона Ома. Здесь используется следующая формула:

R=(Uп/Iи)-Rп, где

  • Rп – это сопротивление измерительного блока, возьмем, к примеру. 500 Ом;
  • Uп – это максимальное напряжение измеряемого предела;
  • Iи – это сила тока, при которой стрелка отклоняется до конца шкалы, в нашем случае – 0,0005 ампер.

Для несложного вольтметра из китайского амперметра можно выбрать следующие резисторы:

  • для первого предела – 1,5 кОм;
  • для второго – 19,5 кОм;
  • для третьего – 199,5;
  • для четвертого – 1999,5.

А вот относительная величина сопротивления этого прибора будет равна 2 кОм/В. Конечно, расчетные номиналы не совпадают со стандартными, поэтому резисторы придется подбирать близкими по значению. Далее проводится финишная подгонка, при которой производится градуировка самого прибора.

Как переделать вольтметр постоянного напряжения в переменное

Показанная на рисунке №1 схема – это вольтметр постоянного тока. Чтобы его сделать переменным или, как говорят специалисты, пульсирующим, необходимо в конструкцию установить выпрямитель, с помощью которого постоянное напряжение преобразуется в переменное. На рисунке №2 вольтметр переменного тока показан схематически.

Данная схема работает так:

  • когда на левом зажиме находится положительная полуволна, то открывается диод D1, D2 в этом случае закрыт;
  • напряжение проходит через амперметр к правому зажиму;
  • когда положительная полуволна находится на правом конце, то D1 закрывается, и напряжение через амперметр не проходит.

В схему обязательно добавляется резистор Rд, сопротивление которого рассчитывается точно так же, как и остальные элементы. Правда, его расчетное значение делится на коэффициент, равный 2,5-3.

Это в том случае, если в вольтметр устанавливается однополупериодный выпрямитель. Если используется двухполупериодный выпрямитель, то значение сопротивления делится на коэффициент: 1,25-1,5.

Кстати, схема последнего изображена на рисунке №3.

Как правильно подключить вольтметр

Тот, кто не знает, но хочет проверить напряжение на каком-то участке электрической сети, должен задаться вопросом – как подключить вольтметр? Это на самом деле серьезный вопрос, в ответе которого лежит простое требование – подключение вольтметра необходимо проводить только параллельно нагрузке. Если будет произведено последовательное подключение, то сам прибор просто выйдет из строя, и вас может ударить током.

Все дело в том, что при таком соединении уменьшается сила тока, действующая на сам измерительный прибор. При этом сопротивлении его не меняется, то есть, остается большим. Кстати, никогда не путайте вольтметр с амперметром. Последний подключается к цепи последовательно, чтобы снизить показатель сопротивления до минимума.

Вольтметр автомобильный на микросхеме LM3914

Это схема автомобильного вольтметра предназначена для контроля напряжения бортовой сети автомобиля в пределах от 10,5В до 15В. В качестве индикатор используются 10 светодиодов.

Основа схемы – интегральная микросхема LM3914. Данная микросхема способна оценить входное напряжение и вывести результат на 10 светодиодов в режиме точка или столбик. Микросхема LM3914 способна работать в широком диапазоне питания (3В…25В). Яркость свечения светодиодов можно выставить при помощи внешнего переменного резистора. Выходы микросхемы совместимы с ТТЛ и КМОП логикой.

Стенд для пайки со светодиодной подсветкой

Материал: АБС + металл + акриловые линзы. Светодиодная подсветка…

Подробнее

Десять светодиодов VD1-VD10 отображают текущее значение напряжения аккумулятора или напряжение бортовой сети автомобиля в режиме точки (вывод 9 не подключен или подключен на минус) или столбика (вывод 9 подключен на плюс питания).

Резистор R4 подключенный между контактами 6,7 и минусом питания задает яркость свечения светодиодов. Резисторы R2 и переменный резистор R1 образует делитель напряжения. При помощи переменного резистора R1 производится настройка верхнего уровня напряжения, а при помощи R3 нижнего.

Как уже было сказано ранее, данный автомобильный вольтметр обеспечивает индикацию от 10,5 до 15 вольт. Калибровка схемы выполняется следующим образом. Подайте на вход схемы вольтметра напряжение 15 вольт от блока питания. Затем изменяя сопротивление резистора R1, необходимо добиться, чтобы зажегся светодиод VD10 (в режиме точка) или все светодиоды VD…VD10 (в режиме столбик).

Затем на вход подайте 10,5 вольт и переменным резистором R3 добейтесь, чтобы горел только светодиод VD1. Теперь увеличивая напряжение с шагом 0,5 вольта, светодиоды один за другим будут загораться, и при напряжении 15 вольт будут гореть все светодиоды. Переключатель SA1 предназначен для переключения между режимами индикации точка/столбик. При замкнутом переключателе SA1 – столбик, при разомкнутом – точка.

Микросхема СА3162Е

Но существуют и другие микросхемы аналогичного действия. Например, есть микросхема СА3162Е, которая предназначена для создания измерителя аналоговой величины с отображением результата на трехразрядном цифровом индикаторе.

Микросхема СА3162Е представляет собой АЦП с максимальным входным напряжением 999 mV (при этом показания «999») и логической схемой, которая выдает сведения о результате измерения в виде трех поочередно меняющихся двоично-десятичных четырехразрядных кодов на параллельном выходе и трех выходах для опроса разрядов схемы динамической индикации.

Чтобы получить законченный прибор нужно добавить дешифратор для работы на семисегментный индикатор и сборку из трех семисегментных индикаторов, включенных в матрицу для динамической индикации, а так же, трех управляющих ключей.

Тип индикаторов может быть любым, -светодиодные, люминесцентные, газоразрядные, жидкокристаллические, все зависит от схемы выходного узла на дешифраторе и ключах. Здесь используется светодиодная индикация на табло из трех семисегментных индикаторов с общими анодами.

Индикаторые включены по схеме динамической матрицы, то есть, все их сегментные (катодные) выводы включены параллельно. А для опроса, то есть, последовательного переключения, используются общие анодные выводы.

Сборка лампового вольтметра

Такое устройство предназначено для замера высокочастотного напряжения внутри контура. В домашних условиях можно изготовить простой вольтметр для замера высокочастотных показателей, однако такое устройство будет сильно отличаться от заводских приборов. С помощью такого аппарата невозможно измерить переменные напряжения, что связано со спецификой конструкции. При правильной сборке и измерениях в допустимых пределах, погрешность устройства составляет около 1%.

Для сборки потребуются:

  • диодный детектор;
  • измерительный мост с лампой Л2;
  • сигнальная лампа;
  • переключатель;
  • усилитель постоянного тока;
  • гальванометр;
  • корректирующая цепь.

Пределы измерения лампового вольтметра варьируется в зависимости от номинального сопротивления резисторов, указанных на схеме R1-R11. Данный вариант вольтметра считается наиболее сложным для самостоятельного изготовления, так как при сборке требуется выполнение точных расчетов с учетом характеристик диодного детектора.

К зарядному устройству

Любители самостоятельно конструировать зарядные устройства по достоинству оценят возможность наблюдать за вольтами и амперами сети, без помощи громоздких переносных приборов. Также это придется по душе и тем, кто работает на дорогом оборудовании, на работу которого может пагубно повлиять регулярное падение напряжения сети.

При помощи китайского ампервольтметра, который по размерам не больше коробка со спичками, можно легко осуществлять наблюдение за состоянием электрической сети. Одной из ощутимых проблем, возникающих у новичков электриков, может оказаться языковой барьер и отличная от стандартной маркировка проводов. Не каждый сразу поймет, какой провод, куда нужно подключать, а инструкции обычно только на китайском языке.

Большой популярностью у самостоятельных конструкторов пользуются приборы на 100 В/10 А. Также желательно, чтобы у прибора присутствовал шунт, для доработки процесса подключения. Ощутимым плюсом данного устройства является то, что он может быть подключен к источнику питания зарядного устройства или к самостоятельной батарее.

*Напряжение источника питания амперметра, вольтметра должно находиться в интервале от 4,5 до 30 В.

Схема подключения следующая:

  • Черный провод является минусом. Его нужно подключить тоже на минус.
  • Красный провод, который должен быть толще черного, является плюсом, его соответственно необходимо соединить с источником питания.
  • Синий провод соединяет нагрузку с сетью.

Если все было правильно подсоединено, на табло должны подсветиться две шкалы.

Сборка электронного вольтметра

Для такого типа устройств рекомендуется использовать программируемые микропроцессоры. Это позволяет существенно упростить конструкцию прибора. При отсутствии навыков программирования можно приобрести чип, который уже имеет прошивку для определения напряжения. Для сборки вольтметра рекомендуют использовать микропроцессор PIC16F676.

Также потребуется индикаторный элемент. В этих целях удобнее использовать электронный циферблат. Можно использовать экран от электронных часов, весов, или других устройств. С микропроцессором PIC16F676 также совместимы жидкокристаллические экраны от калькуляторов.

Для стабильного функционирования процессора и индикаторного элемента потребуется источник постоянного тока. Рекомендуемое выходное напряжение — 5 В. Для питания простого вольтметра ВЧ достаточно элемента питания, сила тока которого не меньше 0.5 ампер.

Оптимальный вариант схемы для изготовления электронного вольтметра представлен выше. Микропроцессор необходимо запрограммировать до момента сборки.

После процедуры необходимо надежно зафиксировать контактные элементы. Если прибор собран правильно, он заработает сразу при подключении источника питания.

Такой прибор можно использовать не только в бытовых условиях. Данный вариант вольтметра можно использовать в автомобиле для определения уровня заряда аккумулятора. В этом случае с устройства снимают собственный элемент питания и устанавливают в разъем прикуривателя. Также аппарат можно подключить к АКБ машины напрямую, предварительно установив плавкий предохранитель.

Сопротивление электрической схемы

Сопротивление, которое образуется в системе, зависит от количества знаков в цепи. В данном случае следует понимать, что шкалы вольтметров могут сильно отличаться. Отношение измеряемой величины прямо пропорционально напряжению. Дополнительно нужно учитывать помехозащищенность, которая также влияет на сопротивление устройства. Тут следует отметить, что именно цифровой встраиваемый вольтметр отличается большими амплитудами.

В данном случае это оказывает большое влияние на возникновения помех в цепи. Наиболее частой причиной резкого скачка считают неправильную работу блока питания. При этом средняя частота устройства может нарушаться. Таким образом, на входе в цепи имелось, к примеру, 50 Гц, а на выходе получилось 10 Гц. Как результат, в соединительном проводе образуется сопротивление. Постепенно это приводит к утечке, а происходит это в месте, где находятся клеммы. В данном случае проблема может быть решена путем заземления этого участка. В итоге помехи переходят на входную цепь и частота в приборе стабилизируется.

Цифровые преобразователи вольтметров

На сегодняшний день существует множество различных типов преобразователей, которые устанавливаются в вольтметры. Наиболее распространенными считаются времяимпульсные модели. Дополнительно существуют кодоимпульсные преобразователи.

Отличительной их особенностью от прочих устройств является возможность заниматься поразрядным уравновешиванием. В это время частотно-импульсные модели такой привилегии лишены. Однако с их помощью можно проводить пространственное кодирование, а это в некоторых исследованиях может быть крайне важным. Особенно это касается замеров напряжения в закрытых цепях электричества.

Устройство Lovat

Указанный амперметр (цифровой) делается на базе двухразрядного счетчика. Проводимость тока модели равняется только 2.2 мк

Однако важно отметить высокую чувствительность компаратора. Система индикации используется простая, и пользоваться прибором очень комфортно

Резисторы в этот амперметр (цифровой) установлены коммутируемого типа.

Также важно отметить, что они способны выдерживать большую нагрузку. Сопротивление шунта в данном случае не превышает 3 Ом

Процесс преобразования тока происходит довольно быстро. Резкое падение напряжения может быть связано только с нарушением температурного режима прибора. Допустимая влажность указанного амперметра равняется целых 70 %. В свою очередь максимальное разрешение составляет 10 мА.

Какие типы бывают

Аппараты такого рода относятся к приборам, выполняющим непосредственный отсчёт при определении значения напряжения. Основным требованием к таким устройствам считают высокое внутреннее сопротивление. При параллельном подключении к участку, на котором нужно протестировать величину напряжения, он не должен оказывать на него никакого влияния.

Если провести классификацию приборов, измеряющих напряжение, то можно выделить следующие пункты:

  • особенность (принцип) работы;
  • цель применения;
  • структуру и методы использования.

Приборы делят на два вида: электромеханические и электронные. Первые представляют собой конструкцию, в которую входят электромеханический механизм и отображающее результат устройство. Вторые делятся на приборы аналоговые и цифровые.

Внимание! Название «электромеханический» означает, что все эти конструкции: электромагнитные, магнитоэлектрические и другие, производят отклонение электроизмерительной системы под воздействием электричества. Электромеханический вольтметр электромагнитной системы

Электромеханический вольтметр электромагнитной системы

Аналоговые устройства в дополнение к набору шунтов включают в свой состав усилитель. Это узел, позволяющий увеличить нижний интервал измерений и повысить Rвх, а также проводить измерение постоянного и переменного напряжения.

Цифровой вольтметр отображает на дисплей данные в цифровом формате. Схема допускает преобразование напряжения в электрический код при помощи аналого-цифрового устройства.

Тестеры по цели применения позволяют выполнять следующие опции:

  • измерение разности потенциалов постоянного тока;
  • определение величины напряжения переменного тока;
  • замеры импульсных напряжений;
  • фазочувствительные измерительные аппараты;
  • универсальные устройства;
  • приборы избирательного (селективного) действия.

Структура, строение и способы использования позволяют применять вольтметры для стационарного размещения, щитового расположения и для измерений в полевых условиях (переносные).

Схема подключения блока

Почти все они малогабаритные и могут быть установлены в небольшие корпуса блоков питания. Здесь весьма часто протягивает руку помощи Алиэкспресс, оперативно поставляя китайские цифровые измерительные приборы.

Но новичкам ввод в эксплуатацию подключение в схему ампервольтметра может оказаться задачей проблематичной, т. Сегменты светятся прилично ярко, цветовая гамма подобрана очень удачно.

Измеряемое напряжение В; ток А.

А ток на выходе легко достигал практически одного ампера. Подключение При помощи вольтметра можно измерить текущее напряжение в сети электроснабжения.

За небольшую плату можно узнать, работает ли техника в подходящих условиях. Подав питание на схему, индикатор начнет светиться. Практически близнец прошлого вольтметра, отличается маркировкой проводов и сниженной ценой.

При неправильном подключении табло прибора будет показывать нулевые значения. Подав питание на схему, индикатор начнет светиться.

Чтобы он начал измерять напряжение менее 3 Вольт, нужно выпаять резистор-перемычку R1 и на ее правую по схеме контактную площадку подать напряжение В с внешнего источника выше можно, но нежелательно — стабилизатор DA1 сильно греется. Поскольку на странице продавца нет данной информации, то пришлось покопаться в сети и набросать пару схем. Толстые провода: черный минус амперметра, красный выход амперметра. Достаточно будет подключить зарядное, где установлен вольтамперметр к батареи, и мы увидим какое сейчас на ней напряжение. Иногда бывают амперметры без встроенного токоизмерительного шунта.

Простое и красивое техническое решение. Нижняя граница 0,1 В и 0,01 А. Поскольку на странице продавца нет данной информации, то пришлось покопаться в сети и набросать пару схем. Дело в том, что если подключить вольтметр амперметр к регулируемому выходу блока питания, то при понижении напряжения менее 4. Не каждый сразу поймет, какой провод, куда нужно подключать, а инструкции обычно только на китайском языке. Как подключить Вольтамперметра DC 100v 10a часть 2

Столкнулся с печальной и незадокументированной особенностью китайских вольтамперметров типа DSN-VC288. Данное устройство предполагалось к использованию в зарядном устройстве для автомобильных АКБ.

Само устройство представляет собой переделанный блок питания стандарта AT от компьютера. Описание переделок блока питания и фотографии опубликую позже. Сейчас опишу суть возникшей проблемы.

Схема АЦП вольтамперметра питается от внутреннего источника +24 вольта в блоке питания (цепь питания микросхемы управления TL494CN). Шунт амперметра был использован в качестве датчика тока для схемы ограничения тока в зарядном устройстве. Простое и красивое техническое решение. Всё работает, НО! Амперметр завышает показания. Для контроля тока последовательно с нагрузкой был включен стрелочный амперметр. Результаты убили насмерть:

Стрелочный прибор показывает 0,6 ампера, DSN-VC288 0,97 ампера.Стрелочный прибор показывает 4,0 ампера, DSN-VC288 5,67 ампера.

Налицо нелинейность шкалы цифрового амперметра. Пробовали питать его от отдельного линейного источника питания 12 вольт — показания стрелочного и цифрового амперметров совпадают. Делаем печальный вывод о влиянии импульсных помех на точность и линейность показаний цифрового вольтамперметра. Кстати, показания напряжения он тоже завышает на 0,3 вольта.

Повод задуматься о правомерности установки таких вольтамперметров в устройства с импульсными помехами. Видел много подобных зарядных устройств с такими вольтамперметрами. А вот насколько реальны их показания — вопрос открытый! Видимо, эти вольтамперметры предназначены для использования в НЧ технике с питанием от промышленной сети переменного тока. Китайцы об этом, конечно, стыдливо умалчивают!

Что остаётся? Буду ставить стрелочный амперметр, этот не врёт.

Схема цифрового вольтметра

Обычная схема цифрового вольтметра основана на дискретных величинах. Важную роль в ней играет входное устройство. При этом управляющий прибор взаимодействует с цифровым отсчетным блоком через десятичные числа. Особенность входного устройства заключается в высоком делителе напряжения. Если работа сводится к определению переменного тока, то оно работает как обычный преобразователь. При этом на выходе получается постоянный ток.

В это время центральный блок занимается аналоговым сигналом. В данной системе он представлен в виде цифрового кода. Процесс преобразования свойственен не только вольтметрам, но и мультиметрам. В некоторых моделях устройств применяется двоичный код. В таком случае процесс получения сигнала значительно упрощается, и преобразование происходит значительно быстрее. Старые модели вольтметров работали исключительно с десятичными числами. При этом проводилась регистрация измерительной величины. Дополнительно схема цифрового вольтметра имеет в себе центральный блок, который отвечает за все важные узлы прибора.

Cхема подключения dsn vc288

Если все было правильно подсоединено, на табло должны подсветиться две шкалы.

Разрешение шаг по напряжению составляет 0.

Тогда как в домашней, радиолюбительской практике, постоянно требуется регулируемый, стабилизированный источник. Можно припаять к паре пластин меди и снимать сигнал с них. Его нужно подключить тоже на минус.

Но если ток в ампер — там уже медь. За небольшую плату можно узнать, работает ли техника в подходящих условиях. Разрешение 0,28 дюйма. У меня это провод сечением 0.

Для всех желающих понять поглубже. Это осталось некомпенсированное сопротивление минусовой фольги самого понижающего модуля — так я предположил. Единственный случай, когда можно говорить именно о погрешности шунта — большой ток, когда происходит значительный его нагрев и изменяется сопротивление.

Только подключение толстого красного провода к нагрузке даст приемлемый результат. И еще непонятно, как влиял и влиял-ли на показания, именно понижающий модуль? И как амперметру измерять столь малые величины на фоне таких помех? Вращая их, можно переделать нулевые значения. Черный тонкий -V питание прибора висит в воздухе.

Для их подключения нужно знать маркировку всех проводов и расположение плюса и минуса источника энергии. Сопротивление шунта в том, который выпаивал и мерил 0,05 ома. Потребление энергии менее 20 мА.

Погрешности определяются не шунтом, а особенностями схемотехники измерения тока. Это было сделано для того чтобы в будущем не приходилось снова калибровать прибор если настройка поплывет. Беру заготовку под шунт заведомо длиннее, подготавливаю один конец к пайке или болтовому соединению. Подключение При помощи вольтметра можно измерить текущее напряжение в сети электроснабжения. У меня это провод сечением 0. Как подключить Вольтамперметра DC 100v 10a часть 2

Упростить процесс измерения напряжения и количества потребляемого тока на блоке питания или самодельном зарядном устройстве может миниатюрный китайский вольтметр. Его стоимость редко превышает 200 рублей, а если заказывать его из Китая через партнерские программы, можно получить еще и ощутимую скидку.

TM1637 Datasheet pdf

В связи с этим намного упростилась программа контроллера, и нет необходимости соблюдать определенные временные интервалы для динамической индикации, яркость свечения сегментов также обеспечивается микросхемой ТМ1637. Для взаимодействия между микроконтроллером и модулем задействовано всего два порта ввода\вывода контроллера. Это очень ценно при применении контроллеров с ограниченным количеством портов. В моем случае применение PIC16F628A обусловлено только его наличием. Других на данный момент нет.

Метод связи модуля с микроконтроллером не является полным I2C. Всю необходимую информацию о данном протоколе вы можете почерпнуть из документации на эту микросхему. Кстати на сайте есть статья «Модуль TM1637 с PIC контроллером» посвященная этой теме. Этот модуль, так же как и модуль АЦП приобретен на Али.

Все компоненты схемы устанавливаются на печатной плате. Внешний вид со стороны модулей и микроконтроллера показан ниже.

Для соединения модулей с платой использованы отечественные разъемы ОНп-КГ-26