В статье предложен вариант преобразователя напряжения для питания мультиметров от одного гальванического элемента, никель-кадмиевого или никель-металлгидридного аккумулятора.
Цифровые мультиметры завоевали широкую популярность как среди радиолюбителей, так и среди профессионалов благодаря высокой точности, компактности и довольно низкой стоимости. Однако выбор для питания прибора девятивольтной батареи 6F22 (аналог отечественной "Кроны") представляется не очень удачным, поскольку эти батареи имеют малую ёмкость, заметную саморазрядку и сравнительно дороги. При интенсивной эксплуатации прибора батарея может разрядиться менее чем за месяц. А если иногда забывать выключать прибор после работы, то ещё быстрее.
Для решения этой проблемы некоторые радиолюбители предлагают питать мультиметр от сети через понижающий преобразователь напряжения. Способ этот, нужно сказать, весьма неудобный, да и небезопасный как для прибора, так и для пользователя. К тому же мультиметр оказывается "привязанным" к сетевой розетке. Более предпочтительным представляется питание от более дешёвых гальванических элементов напряжением 1,5 В, но их тоже периодически приходится заменять. Лучше всего питать прибор от аккумулятора, который можно при необходимости подзаряжать. Заменять аккумулятор нужно гораздо реже, чем батарею, что позволяет сэкономить значительную сумму.
Сформулируем основные требования к преобразователю: он должен иметь высокий КПД, малое собственное потребление тока, для индикации необходимости зарядки аккумулятора желательно использовать штатный узел контроля напряжения батареи мультиметра. Также он должен быть собран на доступных деталях и размещён в корпусе прибора. Для забывчивых следует позаботиться и о таймере, отключающем питание по прошествии определённого времени. Большинство представленных в журнале "Радио" преобразователей выдают стабилизированное напряжение. Однако стабилизация напряжения необходима только в преобразователях, аналогичных описанному в [1], поскольку без неё возможен выход мультиметра из строя. Что же касается самого прибора, то ему стабилизация напряжения питания не требуется. Ктомуже цепи стабилизации потребляют дополнительный ток, что ведёт к снижению КПД преобразователя.
Оригинальный преобразователь предложен в [2], а его адаптированный к применению в качестве источника питания мультиметра вариант представлен в [3]. Там же описаны принцип его работы и налаживание, поэтому здесь только отметим, что преобразователь при отключении нагрузки практически не потребляет ток и работоспособен при снижении напряжения питания до 0,9 В.
На основе этого преобразователя и разработан источник питания мультиметра, представленный в этой статье. Схема источника показана на рис. 1.
Рис. 1
На транзисторах VТ1, VТ2 и трансформаторе Т1 собран собственно преобразователь напряжения [2]. Его работа уже подробно описана на страницах журнала, поэтому останавливаться на ней не будем.
На транзисторах VТ3 и VТ4 выполнен таймер, отключающий выход преобразователя от мультиметра. В исходном состоянии транзисторы VТ3 и VТ4 закрыты, конденсатор С2 разряжен. Напряжение на конденсаторах С3 и С4 может находиться в пределах от 0,9 В до максимального выходного напряжения преобразователя. Наличие напряжения обусловлено особенностями работы преобразователя и принципиального значения не имеет. При нажатии на кнопку SВ1 к выходу преобразователя подключается резистор R1, преобразователь запускается и через диод VD1 заряжается конденсатор С2. Транзистор VТ4 открывается, подключая мультиметр к преобразователю. При этом разряжается конденсатор С4.
Резистор R1 выполняет функцию нагрузки для обеспечения устойчивого запуска преобразователя. Диод VD1 предотвращает разрядку конденсатора С2 через резистор R1. После отпускания кнопки SВ1 начинается разрядка конденсатора С2 через резистор R4. Как только напряжение на конденсаторе С2 и, соответственно, на затворе VТ4 станет ниже порогового, транзистор VТ4 начнёт закрываться. На его стоке станет увеличиваться напряжение, которое через конденсатор С4 прикладывается к базе транзистора VТ3. Последний подключает параллельно резистору R4 резистор R3, ускоряя разрядку конденсатора С2 и закрывание транзистора VТ4.
Таймер возвращается в исходное состояние. В этом режиме потребляемый ток не превышает тока утечки транзисторов VТ1, VТ2. Следует заметить, что без транзистора VТ3 процесс выключения мультиметра происходит довольно долго и сопровождается бесполезным расходом энергии аккумулятора. При указанных номиналах конденсатора С2 и резистора R4 время работы мультиметра примерно равно 1,5 мин. Поскольку большинство измерений производятся гораздо быстрее, целесообразно ввести функцию отключения мультиметра. Для этого предусмотрена кнопка SВ2. При нажатии на неё параллельно резистору R4 подключается R1, ускоряющий разрядку конденсатораС2.
Поскольку выходное напряжение преобразователя связано с напряжением аккумулятора коэффициентом трансформации трансформатора Т1, возможен контроль напряжения аккумулятора с помощью штатного индикатора разряда батареи мультиметра. Для этого нужно подобрать коэффициент трансформации Т1 так, чтобы при минимально допустимом напряжении аккумулятора (около 1 В) высвечивался индикатор разряда батареи (около 7 В).
Преобразователь и таймер собраны на печатной плате из фольгированного с одной стороны стеклотекстолита толщиной 2 мм. Все детали расположены со стороны фольги. Такой метод монтажа позволил, во-первых, получить гладкую поверхность с одной стороны платы и просто приклеить её к корпусу прибора, а во-вторых, избежать сверления отверстий. Чертёж печатной платы и расположение деталей показаны на рис. 2. После налаживания весь блок залит парафином. Внешний вид собранного преобразователя (до заливки парафином) показан на рис. 3. Для уменьшения габаритов преобразователя конденсатор С1 составлен из двух ёмкостью по 100 мкФ, соединённых параллельно.
Рис. 2
Рис. 3
Вместо транзистора КТ315И (VТ3) можно применить любой этой же серии с коэффициентом передачи тока более 100. Транзистор NTD3055 (VТ4) желательно подобрать с малым пороговым напряжением (2...3 В), в противном случае придётся увеличить ёмкость конденсатора С2.
Трансформатор Т1 намотан на кольцевом магнитопроводе из феррита 10x6x4,5 от "электронного балласта". Вторичная обмотка содержит 2x100 витков провода ПЭВ-2 0,12, первичная - 2x11 витков ПЭВ-2 0,18. Сначала в два провода наматывают вторичную обмотку, затем, также в два провода, - первичную. Необходимого коэффициента трансформации добиваются, изменяя число витков первичной обмотки.
Литература
1. Беляев С. Преобразователь для питания цифрового мультиметра. - Радио, 2003, № 11, с. 21, 22.
2. Чаплыгин А. Простой преобразователь напряжения. - Радио, 2001, № 11, с. 42.
3. Кавыев А. Импульсный БП с акустическим выключателем для мультиметра. - Радио, 2005, № 6, с. 23, 24.
Автор: Е. Герасимов, станица Выселки Краснодарского края