Veel standard functiegeneratoren kunnen de uitgangsfrequentie of amplitude niet meten. Deze module, die in 2009 voor het eerst aan de Elektor community werd gepresenteerd, pakt dat aan door beide weer te geven op een tweeregelig LCD-scherm. Het functioneert ook als een standalone true-RMS voltmeter met frequentiemeting.

Het ontwerp

Het ontwerp van de voltmeter bestaat uit twee hoofdmodules: de ingangsversterker en het display board. De ontwerper, Kai Riedel, legt uit: "Het ingangscircuit bestaat uit een schakelbare spanningsdeler met daarachter een versterker en een true-RMS converter. Achter de versterker bevindt zich ook een puls shaper, die wordt gebruikt om de signaalfrequentie te meten. De versterker is nodig omdat de meetfout op de uitgang van de true-RMS converter merkbaar toeneemt bij ingangsniveaus van 5 mV of minder.”
 
voltmeter project circuitry
De bedrading.

De display module bevat een schakeling voor de signaalverwerking, bestaande uit een microcontroller (Renesas R8C/13 MCU), een LCD-paneeltje, een analoog-naar-digitaal converter en een RS-232 interface.

De belangrijkste kenmerken van het ontwerp zijn:
 
  • Vier meetbereiken: 0,1 V, 1 V, 10 V, 100 V
  • Bandbreedte voltmeter: 20 Hz tot 1 MHz (standaard nauwkeurigheid ±1,0% van de volledige schaal)
  • Bandbreedte frequentieteller: 1 Hz tot 10 MHz (typ.), 25 MHz (max.) (±timebase-fout)
  • Minimale ingangsspanning voor de teller: circa 50 mVRMS
  • Ingangsimpedantie: ≥ 1 MΩ || ≤ 50 pF
  • Teller tijdbasis: 100 ms, 1 s
  • Instelbaar triggerniveau: ongeveer ±0,15 V
  • Automatische range (kan worden uitgeschakeld)
  • Offset correctie en kalibratie mogelijkheid
  • Automatische scaling van de frequentie weergave
  • Spanning weergegeven als RMS-waarde of piek-tot-piek waarde (voor sinusvormige signaal)
  • Crest factor: ≤ 4
  • Twee meetingangen
 
voltmeter project main
Het ontwerp en de weergave
Het ontwerp dient in een metalen behuizing te worden ondergebracht om interferentie tot een minimum te beperken (Afbeelding 7). DC-signalen worden via doorvoercondensatoren naar de ingangsversterker geleid, terwijl gemeten signalen via SMA- of BNC-connectoren worden aangesloten. De blokgolf uitgang van de comparator is ook toegankelijk via een SMA-connector. Indien u de module in een functiegenerator integreert, gebruik dan een afgeschermde kabel om de uitgang van de generator aan te sluiten op de SMA-ingang van de module.

Het LCD-scherm, de vier drukknoppen en de timebase indicator LED zijn aan de voorkant van het display board gemonteerd, terwijl de andere componenten aan de achterzijde zijn geplaatst. Door dit ontwerp kan het bordje functioneren als een op zichzelf staande module in een eigen behuizing.
 
voltmeter project block diagram
Block diagram of the meter.

Blokschema van de meter.  

Het artikel 'True RMS Digital Voltmeter' verscheen in juni 2009 in Elektor. U kunt het artikel gratis downloaden gedurende twee weken na de publicatie van het bovenstaande. Veel plezier met dit artikel en laat het ons weten als u zelf een project start!
Note van de redactie: Sommige componenten, producten, PCB's en/of weblinks zijn mogelijk niet meer beschikbaar. Toch vinden we de educatieve inhoud nog steeds waardevol, en we denken dat het u zal inspireren om zelf een project te starten.

Inschrijven
Schrijf u in voor tag alert e-mails over Testen & Meten!