И ЗАПОМНИТ, И ПОДАСТ СИГНАЛ

Цифровой мультиметр в новой роли. Недорогие цифровые мультиметры типа М-830В сегодня широко используются не только в промышленности, но и в быту: например, для измерения напряжения в сети или на зажимах аккумулятора, «прозвонки» электрических цепей. Дополненные приставками, разработанными радиолюбителями, они находят также применение при замерах температуры, частоты вращения вала двигателя…

К числу устройств, позволяющих использовать популярный М-830В в необычной для него роли, относится и предлагаемая мною конструкция. Это — самодельная приставка, призванная улучшить типовой мультиметр настолько, что у пользователя появляется возможность одновременно с проведением измерений получать сигнал управления исполнительным устройством или механизмом по достижении заданной величины у параметра, взятого под контроль.

В результате несложно превратить, например, измеритель температуры в терморегулятор, а обычный блок питания — в сетевой адаптер с защитой по току или напряжению. Можно даже произвести необходимую коммутацию прибора по достижению контролируемой величины установленного порога. Как свидетельствует практика, точность такого срабатывания определяется характеристиками базового мультиметра (вернее, примененного в нем аналого-цифрового преобразователя — АЦП, выполненного в виде большой интегральной схемы) и будет не хуже единицы младшего разряда на любом пределе того или иного диапазона.

У данного АЦП отсутствуют выходы сигналов работы цифровой части, поэтому в числе особенностей предлагаемой приставки — сравнение логических уровней в точках подключения жидкокристаллического индикатора (ЖКИ), имеющегося в мультиметре, с уровнями одноименных выходов «запоминающего» 3,5-разрядного декадного счетчика, действующего в паре с дешифратором 7-элементного кода.

Приставка сони плейстейшн рассчитана на подключения ее к АЦП типа КР572ПВ5 (IСL7106), но может не менее успешно применяться и с любым прибором, имеющим «цифровой» выход. Для сокращения числа сравниваемых выходов в схеме учтено свойство избыточности стилизованного представления цифр. Суть последнего в том, что любой из таких символьных знаков можно определить по состоянию уровней всего пяти выходов — а, b, е, f и д стандартного обозначения сегментов. При этом каждая цифра преобразуется в свой 5-разрядный код, а 3,5-раз-рядное число будет представлено 16-разрядным кодом.

В принципе, любая цифра может быть выражена всего четырьмя разрядами двоичного кода. Однако преобразователи 7-элементного кода в двоично-десятичный сложны, поэтому при разработке данной конструкции предпочтение отдано более простому, заявленному выше решению. Характеризуя его. нелишне также отметить, что логический сигнал на выходе приставки формируется только при равенстве сравниваемых кодов, так как изменение числа на единицу не приводит к пропорциональному изменению кода.

Сделана данная приставка на отечественных ИМС 176-й и 561-й серий. Как видно из принципиальной электрической схемы, DD1 выполняет в ней функции счетчика-делителя частоты на 10. Запоминающий счетчик собран на трех одинаковых микросхемах DD2 — DD4. Триггер формирователя сигнала индикации единицы старшего разряда — это DD5.1 с логическими элементами DD6.1, DD6.2; контрольный звуковой генератор — DD6.3, DD6.4; микросхемы сравнения двоичных кодов — DD7 — DD10; триггер, с помощью которого производится установка величины порога, — DD5.2. На схеме также показано и упрощенное подключение дополнительного ЖКИ HG1, позволяющего выполнять установку порога непосредственно в процессе проведения измерений.

Принципиальная электрическая схема самодельной приставки к цифровом мультиметру, существенно расширяющая его реальные возможности

Приставка подстыковывается к выводам АЦП в точках питания цифровой части (выв.1 — плюс, выв.37 — минус, общий провод приставки), подключения сегментов ЖКИ (выводы 4—8,11— 14, 16 — 18,22,23 и 25), общего электрода ОЭ (выв.21) и выхода сигналов тактового генератора (выв.38). Точки подключения сегментов (16-разрядного кода аналого-цифрового преобразователя) соединены с входами А микросхем DD7 — DD10, которые включены по схеме увеличения разрядности сравниваемых кодов. На входы В этих же ИМС подаются сигналы с одноименных выходов запоминающего счетчика приставки. При равенстве кодов АЦП и запоминающего счетчика на выходе « = « DD10 появляется логическая единица — выходной сигнал приставки.

Перед «записью» величины порога в запоминающий счетчик на индикаторе мультиметра выставляется число, соответствующее пороговому значению. Число можно выставить путем измерения какого-либо плавно изменяемого параметра: например, напряжения, снимаемого с движка переменного резистора, подключенного к источнику питания. После этого кратковременно замыкают контакты SA2.

В результате триггер DD5.2 переключится в состояние, при котором на его прямом выходе и связанном с ним входе R DD1 появится низкий логический уровень, разрешающий ИМС DD1 счетный режим. На запоминающий счетчик с выхода 10 DD1 начнут поступать импульсы, количество которых указано на индикаторе мультиметра.

При появлении на выходе приставки лог.1 триггер DD5.2 переключится в первоначальное состояние. На выходах DD2 — DD4 зафиксируется код числа индикатора, который сохранится там до очередной «перезаписи» или отключения питания самого устройства.

Одновременно лог.1 поступит на верхний (по схеме) вход DD6.4, превращая его в инвертор, что создаст необходимые условия для работы звуковому генератору. Значит — осуществится звуковая сигнализация записи кода порога или достижения измеряемой величиной установленного порогового значения.

Логический элемент DD6.1 включен по схеме инвертора. Его выходной сигнал переключает счетный триггер DD5.1 в момент переполнения счетчика DD4. DD6.2, исключающее ИЛИ, преобразует постоянный логический уровень прямого выхода триггера в переменное напряжение с частотой и фазой, синхронно изменяющимися с напряжением на выходах b4 и с4 АЦП. С аналогичной целью — для получения переменного напряжения на выходах запоминающего счетчика — входы С микросхем DD2 — DD4, как и выв.6 логического элемента DD6.2, подключены к ОЭ ЖКИ.

Для использования собственного ЖКИ в приставку вносят следующие изменения. Выход триггера DD5.2 отсоединяют от входа SR DD1. Вместо него подключают другую цепь, условно показанную пунктиром на принципиальной электрической схеме.

Вход Т DD1 «перекидывают» на вывод подключения ОЭ ЖКИ или любого сегмента. При этом частота повторения импульсов на выходе 10 будет составлять всего лишь несколько Гц. Значит, появляется реальная возможность: пока контакты SA1 находятся в замкнутом состоянии — использовать ручную «дозировку» поступления импульсов на запоминающий счетчик.

Нелишне, думается, подчеркнуть, что после разъединения SA1 код, записанный в запоминающий счетчик, сохраняется до следующего замыкания контактов или до отключения питания схемы. При этом прямой или инверсный выход освободившегося триггера DD5.2 можно использовать как дополнительный выход приставки. После обнуления триггера (замыканием контактов SA2) он автоматически переключится в состояние «1» — в момент достижения измеряемой величины установленного порога.

Uпит поступает на приставку непосредственно от источника питания цифровой части схемы АЦП и составляет примерно 4,5 В. Однако гарантированная работа микросхем К176ИЕ4, используемых в качестве запоминающих счетчиков DD2 — DD4, обеспечивается при напряжении не менее 5 В. Как свидетельствует практика, «сюрпризов» от этих ИМС можно ожидать в основном в момент подачи заниженного Uпит. И чтобы выходы вышеназванных счетчиков с приходом электропитания не могли устанавливаться в произвольное состояние, при помощи цепи С1R1 производится их автоматическое обнуление: сразу же по включении приставки.

Особенности монтажа приставки навесным способом в футляре аудиокассеты МК60 (места выполнения паек условно выделены черными жирными точками)

Из других особенностей данного устройства нельзя также не отметить, что конденсатор С2 служит своеобразным фильтром, защищающим приставку от помех в цепи питания. Назначение С4 блокировать короткие выбросы напряжения, возникающие в момент изменения кода на входах А микросхем DD7 — DD10. Конденсатор С3 совместно с резистором R3 являются времязадающими: именно от их номинала зависит частота работы звукового генератора.

BQ1 — пьезоизлучатель, предназначен для воспроизведения контрольного звукового сигнала. При необходимости отключения генератора следует воспользоваться входом элемента DD6.3 (верхним по схеме), отсоединив его от «земли» с последующим подключением к «плюсовой» шине питания приставки. Резисторы R2 и R4 нужны для того, чтобы входы SR микросхемы DD1 и R2 логического элемента DD5.2 не оставались «подвешенными» при разомкнутом состоянии контактов SA1 и SA2.

В качестве DD1 можно использовать любой двоичный или двоично-десятичный счетчик (например, К561ИЕ8, К561ИЕ10, К561ИЕ16). Допустима замена и остальных микросхем: на аналогичные из серий 561 и 1561.

Все резисторы — это всем доступные МЛТ-0,125. Конденсаторы тоже не из числа остродефицитных. В частности, С1 — КМ6; С2 — К53-14 или аналогичный ему, с малым током утечки; С3 и С4 — КМ5 или любые керамические.

Не особо критичен подход и к выбору пьезоизлучателя В01. Вполне подойдет, например, «пищик» от наручных часов, электронных игрушек или телефонный импортный — с акустическим оформлением (у таких звуковая отдача повыше, чем у аналогов отечественного производства).

Выключатель SA2 — малогабаритный ПКН61-88. А в качестве дополнительного ЖКИ приемлем ИЖЦ5-4/8 или жидкокристаллический индикатор от цифровой шкалы автомобильного приемника. Главное, чтобы каждый сегмент непременно имел отдельный вывод (неиспользуемые сегменты должны быть подключены к ОЭ ЖКИ).

Теперь несколько замечаний о монтаже. Разумеется, он может быть печатным. Однако рядовому пользователю мультиметра привычнее выполнить навесной монтаж, дабы не иметь дело ни с травлением платы химикатами, ни со сверлением 1-мм отверстий в печатных проводниках.

Для навесного монтажа понадобятся тонкий изолированный провод (лучше — в термостойкой, например, фторопластовой изоляции), два отрезка облуженного 1-мм провода. Не обойтись также и без футляра от стандартной аудиокассеты, в узкую боковину которого необходимо вклеить электроразъем (рис. 2).

К крайним выводам электроразъема припаивается П-образно изогнутый отрезок вышеупомянутого облуженного 1-мм провода, которому надлежит теперь служить своеобразной шиной «плюсового» питания приставки. Второй отрезок, выгнутый в виде буквы Г и припаянный своим длинным концом к одному из центральных выводов разъема, будет играть роль «минусовой» шины («общего» провода).

Расстояние между параллельно идущими участками шин устанавливается таким, чтобы было удобно припаивать к ним (соответственно!) «плюсовые» и «минусовые» выводы микросхем, располагаемых в два ряда (по 5 экземпляров в каждом). Затем размещают остальные «крупногабаритные» радиодетали и выполняют весь монтаж приставки согласно ее принципиальной электрической схеме.

После окончания монтажа и проверки правильности электрических соединений устанавливается вторая, слегка доработанная половина кассетного футляра. Суть привносимых изменений — сделать так, чтобы полностью скомпонованная приставка легко подстыковывалась к ответной части электроразъема, укрепленной непосредственно на корпусе мультиметра снизу.

Естественно, габариты прибора после подстыковки к нему приставки увеличиваются, но только на толщину кассетного футляра, ставшего вместилищем «дополнительной электроники». А это — всего лишь добавочные 17 мм!

При снятой приставке гнездовая часть разъема, установленная на корпусе мультиметра, служит своеобразной подставкой. На удобстве пользования штатным прибором она практически не сказывается.

Нелишне, видимо, подчеркнуть: к АЦП приставка подключается при помощи электроразъема с плоским многожильным ленточным кабелем (такие используются в компьютерах для соединения материнской платы с дисководом). Для изначальной же подпайки концов кабеля нижняя крышка корпуса мультиметра снималась и в ней делался разрез соответствующих размеров. Батарея электропитания при этом, естественно, отключалась. Паяльник использовался малогабаритный, с тонким жалом.

А. РОМАНЧУК, пос. Новиково, Сахалинская обл.