Настраивая ту или иную конструкцию желательно постоянно держать под контролем напряжение питания или ток потребления схемой. Поэтому, во многих лабораторных источниках питания имеются встроенные вольтметры и амперметры, показывающие напряжение и ток на нагрузке, подключенной к источнику. Для этого можно применить цифровой индикатор на семисегментных светодиодах и специализированной микросхеме АЦП для измерительных приборов.
На рисунке приводится схема измерителя тока и напряжения для встраивания в самодельный лабораторный источник питания, выполненный на основе мощного силового низкочастотного трансформатора (например, трансформатора от старого телевизора).
Блок, с показанными на схеме номиналами R4 и R8 может измерять напряжение до 20V (19,99) и ток до 10 А. Выбор режима - ток/напряжение осуществляется переключателем S1 (на схеме он показан в положении напряжение).
В основе измерителя широкоизвестная микросхема КР572ПВ2А. Здесь она включена по упрощенной типовой схеме, в которой отрицательный полюс входа (вывод 30) соединен с общим минусом питания. Опорное напряжение, необходимое для работы схемы АЦП микросхемы создается делителем R2-R3. Индикация осуществляется на 3,5-разрядном цифровом табло (в старшем разряде только единица или ничего).
Для питания измерителя требуется переменное напряжение в пределах, примерно, 6...12V. Это напряжение, например, можно снять с накальной обмотки силового трансформатора, на основе которого сделан источник питания. Выпрямитель на диодах VD1 и VD2 формирует двухполярное напряжение. Интегральный стабилизатор А1 стабилизирует положительное напряжение питания измерителя на уровне +5V.
По положительной цепи измеритель потребляет значительно больший ток, чем по отрицательной, потому что от неё питается не только микросхема А2, но и светодиодные индикаторы, потребляющие значительный ток. Поэтому, в положительной цепи используется относительно мощный стабилизатор на А1.
Ток потребления отрицательного напряжения значительно ниже, так как отрицательное напряжение используется только для питания операционных усилителей схемы АЦП микросхемы А2. Поэтому, здесь стабилизатор параметрический, на VD3 и R1.
К выходным клеммам источника схема измерителя подключается посредством линий, обозначенных на схеме «1, 2, 3». Линия «1» подключается к положительной выходной клемме источника. А в цепи отрицательной клеммы необходимо включить низкоомный проволочный резистор R8. Его нужно подключить непосредственно к клемме, - в разрыв провода, идущего к ней. Таким образом, линия «2» идет к отрицательной клемме, а линия «3» к отрицательному выходу схемы источника питания, то есть, практически на корпус.
При измерении напряжения (S1 в показанном на схеме положении) напряжение с выхода источника питания поступает на вход измерителя через делитель R4-R5-R6, обеспечивающий верность показаний измерения напряжения.
При измерении силы тока (S1 в противоположном, показанному на схеме положении) на вход измерителя поступает напряжение, которое падает на R8. Резистор R10 служит для обеспечения верности показаний потребляемого нагрузкой тока.
В схеме можно использовать другие светодиодные цифровые индикаторы, важно только чтобы они были с общим анодом. Сопротивление резистора R8 не обязательно должно быть точно таким, как на схеме. Благодаря наличию подстроечного R10 его величина может отличаться от указанного на схеме даже в несколько раз.
НастройкаПереключите прибор на измерение силы тока. Установите R10 в среднее положение. Нагрузите источник питания нагрузкой, потребляющий ток в два раза ниже максимального выходного тока источника. Например, 3А. Подстройте R3 так, чтобы показания прибора соответствовали действительности.
Далее, переключите прибор на измерение напряжения, и подстройкой R5 добейтесь правильного показания величины напряжения. Если пределов подстройки R5 будет недостаточно, подстройте R3, а затем, поправите на режиме измерения тока подстройкой R10. В общем, получается как из учебника регулировщика аппаратуры, - настройка методом последовательных приближений.
Если важно контролировать одновременно и силу тока и напряжение, можно сделать два таких измерителя, - один для тока, другой для напряжения.
Чтобы ток и напряжение можно было контролировать одновременно, не делая второй измеритель, и при этом нет необходимости в большой точности измерения тока, можно сделать дополнительный светодиодный индикатор тока, по схеме, показанной на втором рисунке. Вход схемы подключен к R8 постоянно. Достоверность показаний устанавливают подстроенным резистором R13.
Схема на ВА6125 может служить и составной частью защиты источника питания. Нужно настроить R13 так, чтобы вся линейка светодиодов горела при максимальном токе, при котором должна срабатывать защита. И вместо светодиода старшего разряда подключить светодиод оптрона, сигнал с выхода которого, использовать для управления триггерной или релейной схемой отключения блока питания или нагрузки.
Вместо ВА6125 можно использовать любую аналогичную индикаторную микросхему, например, AN6884. Если чувствительности микросхемы будет недостаточно (для ВА6125 - 70mV, для AN6884 - 120mV) нужно немного увеличить сопротивление R8. Переключатель S1 работает как и прежде, -чтобы получить точное изменение тока, его нужно переключить в положение ток.
