用旧式电流表头改造个电压表
2020-10-03 21:58:17
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    闲鱼上收来的上世纪生产的59C13型100微安电流表头,做工和质比现在随便能买的廉价表头看起来好很多。我手头已经没有指针式的万用表了,但用这样的旧表头改造成无源电压表仅作娱乐而已,精度是没有保证的。无源电压表,一是为了省去电池或者接电源的麻烦,二是图个机械转动的####感。缺点,一个是输入必须按正负接(也可以改零位,做成正负读数的,但浪费一半量程),一个是输入阻抗低。

    这个表头的直流电阻是1.5k欧的样子,100微安满度(实际上差点,可能年久磁性退去一些)。改造电流表就要补偿一下了,做到输入电压满量程的时候指针刚好转90度。做电压表就是串个电阻的事情,串多少就根据实际测试结果来,先算个电阻值,再调整。于是我在PCB上设计用4个贴片电阻组合来合成一个需要的电阻值。

    先从最小电压量程开始做,根据粗算是串18.5k电阻,用18k+510欧,然后再在510欧上并联电阻来调小。将LM317电源输出调到2.000V, 然后接上试。我发现表针偏转还不够,把510欧短路也还差点,所以18k电阻也要替换了。换15k? 倒用不着,从料带上另选了一个,比刚焊上的这个阻值小一些(5%精度的电阻,做表得挑着用)。再试,转角略超90度,尝试着串联100欧电阻刚好。

    后面的电压挡,设计为5V, 10V, 25V吧。根据已做好的2V电压表,测量出内阻然后推算每挡需要串联的电阻就可以了。不过由于电阻误差的关系(都不是标准值,不可能买0.1%高精度的电阻来做这个表),每个电阻还是要焊了测再确定。

    实际上每个电阻组合仅用了2只电阻串联就弄完了。因为这个表的精度没有那么高,不像数字表一点点差异就看出来,所以电阻精度要求也被降低了。不同量程,把香蕉插头插在对应的插座就实现了。

    还有一个表头阻尼调整的问题。原先收来的电流表头上并联了一个电解电容,我在PCB上设计了一个并联电容的位置,在做好2V量程的时候就来装这个电容。然而,并联100uF和220uF电容时,表针转动的超调仍然大,而且超调过后居然稳定慢。并联470uF没有超调的问题了,但是响应速度过于拖拉。最后我用的解决办法是在电解电容上串联一个电阻,这个电阻和电容都是试过决定的。我选用了220uF和750欧,表针动作我觉得比我认为理想的慢了一点,但是我没有再小一点,比如150uF或180uF的电解电容了,就这样吧。

    做完想起,应该还加上二极管做的反接保护,和超量程保护。画PCB的时候根本没想……

 
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