Теоретически  определим необходимые номиналы резисторов для расчета данной схемы, определим коэффициенты передачи.  

    Дано:   

 
 
 

Расчет  делителя ВД :

     Дано:

     U_вых= 2В,                           

     U_вх1=20В              

        Найти :             

       Коэффициент передачи делителя = 0,1

         Коэффициент деления                    = 10 

Найдем R2 из первого уравнения коэффициента деления,

R2=0,1*R_вх=0.1*1Мом=100Ком (C2-29В-0.5-100 кОм±0.5%)

Найдем R1

R_вх=R1+R2 от сюда следует, что R1= Rвх - R2

R1=1Мом-100Ком=900Ком (C2-29В-0.5-898 кОм±0.5%) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5.2 Схема повторителя 

     

       
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5.3 Расчет усилителя постояного напряжения

     Дано:

       U_вых= 0,5В

       U_вх= 2В

     КР140УД17А

       

      Найти : R4 и R3

     Из  справочника выбираем операционный усилитель, который максимально  удовлетворяет поставленным условиям, большим входным сопротивлением и с малым дрейфом нуля. Этим условиям удовлетворяет ОУ КР140УД17А Технические характеристики, которого приведены в таблице №1: 

                              Таблица№1. Технические  характеристики ОУ  КР140УД17А 

 
 
 
 
 

     Принципиальная  схема усилителя

Рис. 8 Принципиальная схема усилителя 

Uвх подаваемое на вход усилителя равно 2В, а напряжение на выходе Uвых должно быть 0,5В

 

      R3=10 кОм (C2-29В-0.5-10 кОм±0.5%) 

      Так как сопротивление 2.5 кОм в номинальном ряду (Е192, С2-29В) отсутствует, но есть сопротивление 2.49 кОм и 10 Ом, то R4 составим из двух, последовательно соединенных резисторов, R', и R’’.

        R4 = R4’+R4’’= 2.49кОм+10Ом = 2.5кОм 

      R4'=2.49 кОм (C2-29В-0.5-2.49 кОм±0.5%)

      R4''=10 Ом (C2-29В-0.5-10 Ом±0.5%) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5.4 Расчет магнитоэлектрического вольтметра

     Дано: Предел измерения вольтметра – 500мВ.

      Магнитоэлектрический  механизм М476

      Внутреннее  сопротивление  r₀= 300 Ом

      Ток полного отклонения I_п=100мкА

      Класс точности механизма 0,5

      Класс точности вольтметра 0,5

      R_вх=5Ком

      U_вх=500 мВ

 Найти : R_d 
  

Рисунок 16. Принципиальная схема  магнитоэлектрического  вольтметра

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  VI Расчет погрешностей

  ;        ;

      ;  

 
 

0.03% 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      По  ГОСТу класс точности не должен превышать 1% что мы и получили

VII Расчет блока питания

     Дано :

     U_с=220В±10%, f= 50 Гц±0.5%

     U_вых = ±15±0.3 В,  I_{н max} = 0.2 А,  К_ст = 0.002 % /B

      Найти :  I₁, W_1, D_{1 ,} I_2, W_2, D₂ 

Рисунок 17. Принципиальная схема  блока питания. 

Диодный мост состоит  из диодов Д226Б с параметрами (Таблица №2):

 в качестве фильтра используем конденсаторы К50-6 1000мкФx25В.

Таблица №2

 

1. Рассчитываем потребляемую мощность всего прибора:

Мощность по каждому источнику суммируется  и получается P_{НАГРУЗКИ} стабилизатора:

P_потр= P_н= I₁U₁+I₂U_2.=1Вт

P_г = 1.6P_н=1.6 Вт

2. Выбираем стабилизатор  с параметрами:

U_вых = ±15±0.3 В

U_{вх max} = ±30 В

I_{н max} = 0.2 А

I_потр = ±7.5 мА

К_ст = 0.002 % /B

TKU_вых= 0.02 % /К

Выше приведенный  стабилизатор необходим для питания  микросхем  ±15 В.

P_г = Q₀Q_c, где Q₀ ≈Q_с= =1.3 см²

По габаритной мощности выбираем Ш-образный сердечник.

Q_с=

Если с=11мм и  d=12 мм, то Q_с=1.3 см²

Значит Q₀ = =1.23 см²

Рассчитаем токи первичной и вторичной обмоток:

Рассчитаем количество витков для первичной и вторичной  обмоток:

Рассчитаем диаметры проводов первичной и вторичной  обмоток:

Итого нужен  провод D1=0.05мм(т.к. нет номинала 0,04мм) и D2=0.15мм 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Вывод

     В ходе работы, мной был разработан вольтметр постоянного тока для двух пределов измерения: 2В, 20В.

     Также мною были рассчитаны все параметры: резистивный делитель, блок питания  и усилитель постоянного напряжения. Была отградуирована шкала для трёх пределов и посчитана погрешность  нашего вольтметра.

     В данной работе был использован магнитоэлектрический прибор, с помощью которого был  разработан вольтметр. Магнитоэлектрический прибор с таким преобразованием  отличается от других электромеханических  приборов тем, что они обладают высокой  чувствительностью, точностью и  малым потреблением мощности. Этот прибор относится к числу наиболее точных. Они изготавливаются вплоть до класса точности 0,1.

     Все технические характеристики учтены при разработке вольтметра постоянного  тока.

  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Литература: 

1 Арутюнов  В.О. Электрические измерительные  приборы и измерения. – М.:     Энергоатомиздат., 1958. – 631 с.

2 Гутников  В.С. Применение ОУ в измерительных  устройствах. – Л., Энергия., 1975. –     120 с.

3 Измерение в электронике: Справочник. / Под ред. В. А. Кузнецова.—М.: Энергоатомиздат, 1987.

4 Полулях К.С. Электронные измерительные приборы – М.: Высш. шк., 1966. – 400 с.

5 Попов В.С. Измерение среднеквадратичного значения напряжения. – М., Энергоатомиздат., 1990. – 352 с.

6 Резисторы: Справочник. / Под ред. И.И. Четвертак. – М.: Энергоатомиздат, 1989.

7 Фремке А.В. Электрические измерения /Под ред. Е.М. Душина Ленингр. Отд-ние, 1980.-392 с.

8 Илюнина К.К. Справочник по электроизмерительным приборам Ленингр. Энергоатомиздат 1983.-784с

9 Конспект лекций Миляев Д.В.