Блок питания для мультиметра своими руками

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

Замена кроны в мультиметре на блок питания — изучаем внимательно

Начну с того,что давно уже хотел решить проблему с питанием своего мультиметра DT-9205B. Нужна была схема преобразователя питающаяся от аккумулятора мобильного телефона. Возьми два «аккума» от мобилки и не парься — говорили многие на форумах. Мне этот вариант не подходил, так как не хотел потом мучится с зарядкой, да и напряжение явно как у подсаженной Кроны, а не чистых 9 В. Да и лучше один раз заморочиться, чем потом мучаться. Перепробовал несколько схем найденных во «всемирной паутине», но больше всех понравилась схема преобразователя Чаплыгина. Схема содержит всего пару конденсаторов, пару транзисторов и естественно трансформатор. Транзисторы, как пишет автор, нужно применять кт209 или кт837К(И), с последними естественно и в нагрузку можно подлключить 0,5-1 А. Но для мультиметра нам и кт209 — хватит с головой!

Схема преобразователя 9В

Конденсаторы С1 — 100 мкф, С2 — 1000 мкф на 16 вольт.Колечко для трансформатора, любое ферритовое проницаемостью 2000НМ, я использовал зеленое от БП АТХ. Не используйте жёлтые, они предназначены для дросселей и в эту схему не подойдут. На картинке изображена для наглядности намотка обмотки. Маленькие колечки, от материнской платы — можно использовать, но мощность преобразователя будет меньше (правда для мультиметра хватит). Моё колечко с наружным диаметром 2 см.

Трансформатор преобразователя кольцевой

Обмотки в моем случае содержат: первичная — 9 витков в 2 жилки 0,7 мм и вторичная 16 витков в 2 жилки провода 0.7 мм. Первичку мотать нужно сразу 2 жилками, распределяя по всему колечку, поверх идентично мотается вторичка. Нужное напряжение можно рассчитать по формуле:

W2 = W1(Uвых — Uвх + 0,9) / (Uвх -0,5)

Где: W2 — вторичная, W1 -первичная обмотка.

Печатная плата под размер Кроны

Платку сделал под размер Кроны, хотя можно и навесом. Настройка заключается в подстройке нужного нам напряжения. На выход нужно повесить небольшую нагрузку — светодиод с резистором, параллельно подключаем вольтметр. Если напряжение 3,7 — 5 вольт — меняем концы первички. А если больше или меньше 9 вольт — отматываем или прибавляем по витку, в первичной или вторичной обмотке нашего трансформатора. Настройка закончена, напряжение на выходе не будет плавать, так как входное напряжение стабилизировано (3,7 вольт), благодаря применению батарейки от сотового. Разъём для подключения выдрал от «ненавистной» севшей Кроны. На заднюю крышку мультиметра вывел дополнительный включатель преобразователя и гнездо для зарядки. Аккумулятор закрепил термоклеем к задней стенке мультиметра. Преобразователь занял место кроны. Печатная плата под кт209 и кольца диаметром 2 см по ссылке. Подкорректируйте под свои нужды — схема простая.

Да, кстати: для зарядки аккумулятора использовал зарядку «лягушка». Имелась у меня такая, со сломанным зажимом — зажим убрал и подпаял провод со стандартным штекером. Удобно, так как можно визуально контролировать заряд батарейки.

Замена батарейке 9 вольт

Результатом доволен, мультиметра хватает на несколько месяцев, также не стоит забывать про ёмкость самого АКБ. Мультиметр работает штатно, как и от свежей Кроны, преобразователь не вносит ни каких помех на показания прибора. Собирал несколько таких преобразователей — все работают исправно. Делал с выходным напряжением 12 и на 15 вольт — главное подогнать обмотки. Для теста подключал свой сверлильный станочек — работает также как и от блока питания, но он всё же не для этих целей. В общем рекомендую эту схему к повторению, очень хорошая альтернатива «кронам»!

Схема генератора преобразователя напряжения

Предлагается повышающий инвертор постоянного напряжения, имеющий хорошие выходные данные с минимумом входящих элементов. Схема представлена на рисунке.

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.

Конструкция и детали

Все элементы схемы собраны на печатной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита, имеющего размер батарейного отсека мультиметра. Чертеж печатной платы и схема расположения элементов показаны на рисунке:

Для удобства повторения чертеж показан со стороны фольги. Он очень простой и разработан так чтобы проводники можно было вырезать резаком. Для подключения аккумулятора на плату припаивают две Г-образные латунные пластины, одна из которых (идущая к минусу аккумулятора) снабжена пружиной для обеспечения надежного контакта. Для фиксации аккумулятора на плате удобно использовать скобу, изготовленную из пластикового шприца объемом 5 мл, и приклеенную к плате термоклеем.

Трансформатор Т1 намотан на кольцевом магнитопроводе К10х6х4,5 из феррита 2000НМ, кромки которого притуплены напильником. Дополнительно магнитопровод изолирован тонкой фторопластовой лентой. Обе обмотки трансформатора наматывают в два провода, соединяя затем конец одной полуобмотки с началом другой. Первичная обмотка содержит 2х10 витков, а вторичная – 2х70 витков провода ПЭЛ-0,17, причем вторичная обмотка мотается первой. Обмотки обязательно нужно правильно сфазировать согласно обозначению, приведенному на схеме. К плате трансформатор приклеивают термоклеем, а выводы подключают согласно приведенному чертежу.

Транзисторы VT1, VT2 подбираются с близкими значениями коэффициента передачи тока. Вместо КТ209 можно использовать другие кремниевые транзисторы прямой проводимости типа КТ203, КТ208, КТ501 и т.п.

К остальным элементам особых требований не предоставляется. Разъемы подключения зарядного устройства и питания мультиметра подключены к плате гибкими проводниками.

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.

Монтаж и наладка

Наладка преобразователя напряжения сводится к подбору числа витков первичной обмотки трансформатора таким образом, чтобы при входном напряжении 0,9В (то есть минимально допустимом для щелочного элемента) на его выходе получилось не более 7,5В. Это необходимо для того, чтобы мультиметр вовремя отобразил индикатор снижения напряжения питания и пользователь был информирован о необходимости произвести подзарядку аккумулятора. Затем необходимо убедиться, что при номинальном напряжении аккумулятора 1,2В на выходе преобразователя получилось напряжение около 9В и при необходимости произвести повторную настройку преобразователя.

Затем подбором резистора R1 необходимо настроить зарядный ток аккумулятора, который при выключенном мультиметре должен быть не более 1/10 емкости аккумулятора. Например, автор использовал элемент емкостью 800 мА час., поэтому зарядный ток выбран равным 80 мА. Хотя для зарядки аккумулятора автор использовал источник питания напряжением 9В, для этой цели удобно, например, использовать зарядное устройство для мобильных телефонов с выходным напряжением 5В.

В конструкции на фото установлен аккумуляторный элемент, вынутый из отработавшей свой срок китайской электробритвы. Эта «Крона» уже более шести лет успешно эксплуатируется моем рабочем мультиметре.

Сборка преобразователя напряжения

Для работы в преобразователях небольшой мощности, как в нашем случае, подойдут транзисторы А562, КТ208, КТ209, КТ501, МП20, МП21. Возможно придётся подобрать количество витков вторичной обмотки трансформатора. Это связано с разной величиной падения напряжения на p-n переходах у различных типов транзисторов.
Транзисторы следует выбирать, ориентируясь на допустимые значения тока базы (он не должен быть меньше тока нагрузки) и обратного напряжения эмиттер-база. То есть, максимально-допустимое напряжение база-эмиттер должно превышать необходимое выходное напряжение преобразователя.
С целью уменьшения помех и стабилизации выходного напряжения преобразователь дополнен узлом из двух электролитических конденсаторов (для сглаживания пульсаций напряжения) и интегрального стабилизатора 7809 (с напряжением стабилизации 9 вольт) по схеме:

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.

Одно место занято батареей, другое место служит для установки выключателя питания и закрепления всей кассеты, через переходную текстолитовую планку, в футляре мультиметра.

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.

Приложение

Архив со схемой и чертежом печатной платы.

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