Schakeling is geplaatst op 07 april 2013
Frequentie-voorzet voor de multimeter.
De multimeter is voor iedere electronica hobbyist een onmisbaar stuk gereedschap. Echter de term multimeter is eigenlijk eigenlijk niet geheel goed, omdat we eigenlijk spanning, stroom en weerstand als grootheid kunnen meten. De wat luxe modellen, bieden bijvoorbeeld nog een diode-test en dat soort extra's. Echter om andere dan de eerder genoemde grootheden te kunnen meten met dit soort meetinstrumenten, hebben we een zogenaamde 'voorzet' nodig. Deze schakeling is ontworpen voor het meten van frequenties welke kunnen liggen tussen 10...10000 Hertz. Vaak gebruikt men hiervoor een apart en fraai uitgevoerd digitaal instrument, terwijl dit ook heel goed is te doen met een multimeter waarbij het vaak eenvoudiger en goedkoper kan. Dus waarom een relatief dure frequentie-meter kopen terwijl een multimeter die u reeds in huis heeft het ook kan. Deze 'voorzet'zorgt voor een omzetting van de frequentie-grootheid naar een voor de (analoge)multimeter verstaanbare grootheid. Er is in dit ontwerp gekozen voor een frequentie-naar-spanning omzetting, waarvoor het 4151 Integrated Circuit(IC2) uitermate goed inzetbaar is. Dit Integrated Circuit is volgens de specificaties een spanning naaar frequentie omzetter, echter verderop in de specificaties is een universeler gebruik waarneembaar. Hwt Integrated Circuit staat GARANT voor een nauwkeurigheid van rond 1% (afgezien van de nauwkeurigheid van uw analoge multimeter), hierdoor kunt u aannemen dat de frequentie correct gemeten zal worden. Omdat de 4151 speciale eisen stelt aan de vorm en de amplitude van het te meten signaal, is de ingangstrap gevormd door een comparator welke die signalen met een willekeurige vorm en een amplitude van minimaal 50 milliVolt omzet in een voor het 4151 Integrated Circuit te gebruiken vorm. De ingang is bestand tegen spanningen van 400 Volt(toptop). Als uitgangstrap is een kortsluitvaste éénmaal versterker ingezet. Op het aansluitpunt F-INGANG dient de te meten WISSELSPANNING(gelijkspanningen worden geblokkeerd)te worden aangesloten. Er kunnen alleen spanningen van 400 Volt(toptop) worden verwerkt, indien de condensator(C1) een werkspanning van 400 Volt heeft. De beide dioden(D1 en D2) beschermen de comparator welke rondom IC1 is opgebouwd tegen TE HOGE spanningen. Om er voor te waken dat de ingangen van IC1 niet NEGATIEF kunnen worden, zijn deze via een spanningsdeler welke bestaat uit de weerstanden(R6 en R9) op half voedingspotentiaal gebracht. Weerstand(R5) is ten opzichte van de zeer hoge ingangsimpedantie van IC1 verwaarloosbaar, zodat beide ingangen zich op gelijke spanning bevinden. Afhankelijk van de offset-spanning (hoe klein ook) zal de uitgang één van uitersten 0(nul) of 15 Volt van de voedingsspaning van de schakeling aannemen. Een ingangssignaal zal vanwege weerstand(R5) STERKER op de niet-inverterende dan op de inverterende ingang van de comparator(IC1) aanwezig zijn. Hierdoor zal de comparator omklappen, waarbij condensator(C3) dit omklappen zal versnellen. Het van de comparator(IC1) afkomstige uitgangssignaal, zal door het 4151 Integrated Circuit(IC2) worden omgezet in een gelijkwaardige gelijkspanning. Met de gegeven componentwaarden, is een omzetting van 1 Volt per kHertz beoogd. Op een analoog schaalbereik van 10 Volt komt een volle uitslag overeen met 10 kHertz. Wanneer uw multimeter NIET over een 10 Volt-bereik, maar bijvoorbeeld een 6 Volt bereik beschikt kan deze ook gebruikt worden. Een volle uitslag komt dan overeen met 6 kHertz. Wanneer u dan de schakeling toch volledig wenst te benutten, kunt u de instelpot(P) dusdanig afregelen dat de volle 6 Volt uitslag overeenkomt met 10 kHertz. Met enig rekenwerk kunnen dan frequenties tot 10 kHertz afgelezen worden. In sommige situaties kan het noodzakelijk zijn om de waarden van weerstand(R8) en/of instelpot(P) aan te passen, echter de totale weerstand van R8+P MOET steeds groter zijn dan 500 ohm. Voor de uitgangstrap(buffer)is een 3130 OpAmp(IC3) toegepast. Afgezien van een hoge ingangsimpedantie, heeft deze OpAmp het voordeel dat hij als spanningsvolger zeer kleine ingangsspanningen met zijn uitgang volgt. Hierdoor is een grote uitstuurruimte gerealiseerd. Lage frequenties(beneden 1 kHertz) kunnen dan door een lager meetbereik te gebruiken (bijvoorbeeld 1 Volt), nog steeds nauwkeurig afgelezen worden. De uitgang van de buffer is kortsluitvast vanwege weerstand(R7). Om de spanningsval over deze weerstand (meetfout) te compenseren, wordt de uitgangsspanning achter weerstand(R7) via de inverterende ingang met de spanning op de niet-inverterende vergeleken. Hierdoor zal de spanningsversterking op het aansluitpunt L-UITGANGtoch exact 1 keer bedragen. Door de weerstand(R7) treed er natuurlijk in combinatie met de inwendige weerstand van de multimeter wel spanningsverlies op. Om toch een volle uitslag van 10 Volt te kunnen bereiken mag de inwendige meterweerstand niet kleiner zijn dan 5 kOhm. Bij een 10 Volt-schaalbereik komt dit neer dat de multimeter minimaal een inwendige weerstand van 500 Ohm/Volt. Wanneer de inwendige weerstand van uw multimeter onbekend is, kunt u zonder risico proberen om aan de weet te komen of uw multimeter geschikt is. De maximale uitslag kan dan gewoon NIET bereikt worden. Wees gerust er zal tegenwoordig geen enkel model multimeter worden verkocht met een kleinere inwendige weerstand dan 500 Ohm/Volt. OPMERKING: voorgaande berust op het feit dat voor frequentie-metingen met deze voorzet niet per definitie een multimeter gebruikt MOET worden. U kunt namelijk hiervoor ook een los draaispoel paneelmeter gebruiken om bijvoorbeeld in combinatie met deze 'voorzet' de frequentie van een generator af te kunnen lezen. OPBOUW VAN DE SCHAKELING: vanwege zijn eenvoud zal dit geen problemen geven, echter zoals in het begin reeds aangegeven is deze frequentie-voorzet geschikt voor ingangsspanningen van 400 Volt(toptop). HET MENSELIJK LICHAAM is echter NIET GESCHIKT voor dit soort spanningen, wanneer u van plan bent om dit soort spanningen te gebruiken. Zoals in het principeschema is aangeven dient de schakeling gevoedt te worden met een spanning van 15 Volt, u kunt hiervoor een eenvoudige niet gestabiliseerde voeding gebruiken. Bijvoorbeeld een transformator met een secundaire spanning van 12 Volt, een 100 milliAmpére brugcel voor de gelijkrichting en een afvlakelko van 470µF/25 Volt zijn voldoende. Wanneer u de schakeling via een batterij wenst te voeden, dient er als ontkoppeling wel een tantaalcondensator van 10µF/25 Volt over de + en - van de batterij worden geplaatst. Omdat er betrouwbare frequentie-meting bereikt moet gaan worden, dient er wel een IJKING van de schakeling plaats te vinden. Hiervoor dient er een nauwkeurig op 10 kHertz ingesteld generator te worden gebruikt, en dient u via de instelpot(P) de uitslag op uw multimeter tot maximaal 10 Volt af te regelen. Hierna kunt u met lsgere frequenties de uitslag controleren.
0143.png
OPGELET: op delen van deze schakeling kan de levensgevaarlijke spanning van 400 Volt staan, Pas op met de bouw en zorg voor een deugdelijke behuizing !!
Klik op afbeelding om gehele schakeling te zien.

Klik op de COMPONENT-LIJST knop, voor een componenten overzicht
De component informatie, is voornamelijk afkomstig uit het leveringsprogramma van Farnell (www.farnell.com) tenzij anders aangegeven.
layout.png
De afbeelding geeft de printplaat weer, gezien bovenop de componenten. De rode lijnen zijn de printbanen welke zich aan de onderkant(soldeerzijde) bij een standaard print bevinden.
OPGELET: op delen van deze schakeling kan de levensgevaarlijke spanning van 400 Volt staan, Pas op met de bouw en zorg voor een deugdelijke behuizing !!

Terug naar index

Terug naar de homepage

Email deWebmaster