Svetelektro.com

Svetelektro.com

Meno:
Heslo:

Portable voltmeter

Kategória: HAM - Technika | 05.10.2010 | Autor: datam 

K prevádzke z portable jednoznačne patrí aj akumulátor z ktorého napájame staničku. Osobne sa mi osvedčil Li-POL (pre jeho pomerne rýchlu nabíjaciu charakteristiku) akumulátor zložený z článkov kde výsledné napätie je 10,8V 4,2Ah (max 12,6V min 9,0V). Problémom bolo nechcené hlboké vybitie akumulátorov čo zjavne neprospievalo ich životnosti. Potreboval som jednoduchý a hlavne energeticky nenáročný indikátor aktuálneho napätia pripojenej batérie. Na internete som našiel niekoľko zapojení a následne ich modifikáciou a prispôsobením na moje potreby a hlavne šuplíkové zásoby som zostrojil nasledujúci indikátor napätia batérie. Digitálny multimeter sa neosvedčil z dôvodu Vf rušení v napájacej časti pri TX a pomerne častého menenia batérie v DMM. Ďalšia super funkcia je aj auto power off ktorá je skorej na škodu a nie ako pomoc.
Samotné zapojenie je navrhnuté s minimom súčiastok a dá sa jednoducho zospájkovať bez plošného spoja priamo na svorky samotného analógového voltmetra. Pre prevádzku nás nezaujímajú napätia mimo pracovnú oblasť akumulátora a tak je spodný rozsah napätí potlačený. Získame tak lepšie rozlíšenia indikácie pri zachovaní lineárneho zobrazovača. V praxi to znamená že konkrétne zapojenie zobrazuje napätie od cca 10V do 15V čo je pracovná oblasť klasického oloveného akumulátora. Výhoda oproti klasickému indikátoru 0 až 15V je jasná. Tu sa využíva celý rozsah stupnice pre menší rozsah napätí takže dosahujeme podstatne lepšie rozlíšenie aj pri pomerne nepresnom indikátore.

Princíp funkcie a prípadné modifikácie pre potrebu úprav si vysvetlíme na nasledujúcom plánku zapojenia:


Súpis súčiastok:
D1 1N4001 alebo iná usmerňovacia dióda.
D2 BZX79C alebo iná zenerova dióda 9,1V/0,5W
C1,C2 elektrolyt 100 až 220uF
C3 100nF keramika
R1 trimer 1k/lin, najlepšie viac otáčkový
R2 470R alebo 390R / 0,25W
L1 cievka, 20závitov bez jadra, vinuté na priemer 3mm v dvoch vrstvách po 10záv izolovaným drôtom (telefónny).
A1 analógový indikátor, prípadne voltmeter s rozsahom 0 až 5V alebo menej.

Vstupné napätie ktoré chceme indikovať sa pripája na vstupné svorky. Kladná svorka je označená symbolom + a záporná -. Toto napätie je následne cez diódu D1 a cievku L1 privedené na zenerovu diódu D2 a filtračný kondenzátor C1. D1 má za úlohu slúžiť ako ochrana proti prepólovaniu. D2 slúži pre potlačenie spodných rozsahov napätí ktoré pre nás nie sú až tak zaujímavé. V praxi platí že veľkosť potlačeného rozsahu sa rovná súčtu úbytkov napätí na D1 a D2. Zmenou D2 je možné túto oblasť ľubovoľne meniť. V tomto prípade je úbytok na D1 cca 0,7V a na D2 cca 9,1V. Výsledná oblasť nečinnosti je teda daná súčtom týchto napätí a to cca 9,8V. V praxi indikátor reaguje aj na tieto napätia nejakou nelineárnou charakteristikou ktorá je daná vlastnosťami použitých súčiastok. Preto je možné že indikátor bude nejakou malou výchylkou zobrazovať aj napätia v tejto oblasti ale pre funkčnosť je to nepodstatné. Odpor R2 slúži pre nastavenie pracovného bodu D2. Kondenzátor C2 slúži pre prípadné vyhladenie meraného napätia a má za úlohu filtrovať prípadné nárazové zmeny napätia na vstupe. Trimer R1 slúži pre kalibráciu pripojeného indikátora. Nastavuje sa s ním maximálna výchylka pri maximálnom vstupnom napätí. Kondenzátor C3 slúži ako odrušenie prípadných Vf signálov. Niektoré indikátory s vysokou vstupnou impedanciou bez tohto kondenzátora pri zakľučovaní zobrazujú vyššie napätie ako je skutočné. Pri nevhodne naladenom PSV je tento problém ešte zreteľnejší a pre to som do zapojenia pridal filter tvorený cievkou L1 a C1.

Ako indikátor som použil naozaj zaujímavú vec. Jednalo sa o indikátor (VU meter) zo starého magnetofónu Tesla. V tomto smere je naozaj možností niekoľko a vhodnou úpravou je možné použiť naozaj kadečo. V praxi sa musí zaručiť aby pri maximálnom vstupnom napätí bola dostatočná výchylka. To zaručíme tak že si vyrátame maximálne možné napätie na R1 teda reálne aj maximálne napätie privedené do indikátora pri plne vytočenom R1. Toto napätie je dané ako maximálne vstupné napätie od ktorého odrátame úbytok na D1 a D2. Takže ak max napätie je 15V a D1+D2 je 9,8V je max napätie na R1 15-9,8 = cca 5,2V. Takže tak treba voliť aj indikátor aby pri napätí 5,2V dosiahol uspokojujúcu výchylku. Menšie napätie indikátora je možné použiť taktiež a trimrom R1 sa doladí na potrebnú úroveň. Tu začína aj potrebná kalibrácia stupnice lebo pôvodná stupnica je nepoužiteľná. Osobne som ponechal pôvodnú a asi do stredu červenej oblasti som trimrom R1 nastavil ručičku pri plne nabitom akumulátore a posledná biela čiarka zodpovedá úplne prázdnemu akumulátoru teda napätiu 9V. Takže kalibrácia plne nabitá a vybitá úplne postačuje. Samozrejme kto chce tak si môže ociachovať aj celú stupnicu.

Z reálnej praxe môžem usúdiť že je to prínosná vec hlavne pri portable prevádzke a nie je na škodu nepretržite sledovať napätie na batériách. Spotreba energie je naozaj malá (v mojom prípade nepresiahne 10mA) a zapojenie nieje zložité čo ho len predurčuje na extrémne podmienky portable prevádzky.





Ako krabičku som použil obal od reléového modulu PhoenixContact. Vošlo do neho všetko a hlavne mal na sebe priamo svorkovnice ktoré zároveň používam na vetvenie napájania. 1x prívod, 3x odvod pre staničku, nejaké to svetlo a podobne. Samotné riešenie je až na každého predstavivosti a možnostiach. Ja využívam možnosť zacvaknutia na DIN35 takže táto krabička bola pre mňa jasná voľba.

Autor: DataM (CB: Alf Senica)
 

23.06.2013

APRS iGate - OM3KAP-1

 3812   1  Hodnotenie: 5Hodnotenie: 5Hodnotenie: 5Hodnotenie: 5Hodnotenie: 5

Priemerné hodnotenie: 3.6
Hlasov: 5

Veľmi dobrý

Zvoľte počet hviezdičiek:
Vynikajúci
Veľmi dobrý
Dobrý
Priemerný
Zlý



Za obsah komentárov je zodpovedný užívateľ, nie prevádzkovateľ týchto stránok.

Re: Portable voltmeter (Hodnotenie: 1)
Od: michalku - 22.12.2010
(O užívateľovi | Poslať súkromú správu)
Je to skutočne výborná vecička nielen pre prevádzku rdst. Ja mám na tomto princípe, ale bez odrušovacích prvkov (L1, C1, C3), zapojený malý voltmeter v obytnom karavane. Zabudovaný je v rampe nad kuchynskou linkou. Ale D1 som nepoužil a za zenerku na cca 10,5 V (zo starého bateriového rádia made in CCCP) som do série s R1 zapojil ešte červenú LED-ku. Výhoda zapojenia LED diódy za zenerkou je v tom, že pokiaľ klesne napätie na akumulátore v karavane (olovený trakčný 12 V /55 Ah) pod cca 10,5 V, tak LED zhasne. A zhasnutie LED-ky je skutočne viac viditeľné, ako výchyľka voltmetra. Samozrejme, že aj voltmeter vtedy už nemá žiadnu výchyľku, ale nesvietiacu LED-ku si všimnete určite skôr. Voltmetter v danom zapojení (taktiež zo starého magf.) síce meria napätie nad 10,5 V, ale prakticky ukazuje stupeň nabitia, resp. vybytia akumulátora. Teda ak má akumulátor napätie 13,8 V, tak ukazuje plnú výchylku, na 12 V ešte skoro polovičnú a pod 10,5 V už žiadnu. Takto mám prehľad aj o tom, čo všetko ešte môžem v karavane pri napájaní z akumulátora zapnúť, aby som ho úplne nevybil. Vzhľadom k tomu, že odber z predstavuje len cca 15 mA a olovený akumulátor má kapacitu až 55 Ah, je voltmeter pripojený trvale, aj keď karavan nie je používaný. Týmto zariadením je možné značne predĺžiť životnosť batérie, pretože viem, či môžem ešte akumulátor zaťažiť a nakoľko, alebo ho už musím čím skôr dobiť. Ak použijeme šuplíkové súčiastky, tak konštrukcia nestojí nič a ochránim akumulátor, za ktorý pred rokom dal až 110 €. Takže sa to určite oplatí zostrojiť a namontovať. Ešte chcem dodať, že či použijeme LED-ku, alebo ju nepoužijeme, odber sa tým nijako podstatnene nezvýši, ani nezníži, (cca o 5 mA) ale s LED-kou máme oveľa výraznejšiu signalizáciu poklesu napätia na akumulátore pod prípustnú hodnotu, hlavne pri zaťažení akumulátora spotrebičmi v karavane.
Re: Portable voltmeter (Hodnotenie: 1)
Od: michalku - 22.12.2010
(O užívateľovi | Poslať súkromú správu)
 
Sorry, pri písaní reakcie som urobil malú chybičku, keď som prehliadol číslovanie súčiastok. Takže LED-ka nie je zapojená do série s trimrom R1, ale do série s rezistorom R2. Teda za zenerkou D2 cez rezistor R2 na mínus pól. Pri zapojení do série s trimrom R1 by bolo nutné zmerať, aké má daná LED-ka min. napätie pre prechod do vodivého stavu, potom vymeniť zenerku s nižším zenerovým napätím o toto napätie LED-ky a naviac by voltmeter aj tak zrejme neukazoval správne. Chcem však ešte doplniť, že v prípade, ak postačí signalizácia poklesu napätia akumulátora (baterie) pod určitú hranicu zhasnutím LED-ky, tak voltmeter a a triemer R1 netreba v§bec použiť. Ale s voltmetrom máme predsa len prehľad aj o aktuálnom stave akumulátora (baterie) a nie iba signalizáciu jeho totálneho vybitia.
Autor stránky je Ondrej Závodský(zawin), o graficky design sa stará Ľuboš Fabo(BUFU).

TOPlist

Powered by Copyright © UNITED-NUKE CMS. All Rights Reserved.
Čas potrebný k spracovaniu stránky 0.01 sekúnd