Projekty AVT

Układ mnożący
U
k
Å‚
a
d
m
n
o
ż
Ä…
c
y
Układ mnożący
U
k
Å‚
a
d
m
n
o
ż
Ä…
c
y
 watomierz

w
a
t
o
m
i
e
r
z
 watomierz

w
a
t
o
m
i
e
r
z
Opisany dalej układ powstał z potrzeby Pomiar mocy Co można powiedzieć o mocy w takim
chwili: podczas pracy nad układem łagodne- Na początek warto przypomnieć elementarne przypadku? Czy podany wzór na moc już nie
go włączania transformatora toroidalnego wiadomości o mocy. obowiązuje? Intuicja podpowiada, że jeśli
trzeba było sprawdzać moc strat, wydzielają- Dla obwodu elektrycznego z rysunku 1 mamy jednocześnie prąd i napięcie, to po-
cą się w elemencie regulacyjnym. Nie cho- moc elektryczna wydzielana w obciążeniu to winna tu występować jakaś moc.
dziło o moc ciągłą, średnią, tylko moc chwi- iloczyn napięcia na obciążeniu i prądu płyną- I tak jest w istocie, choć w cewce czy
lową. Badane przebiegi nie są powtarzalne - cego przez to obciążenie: kondensatorze nie wydziela się ciepło. Wy-
występują bowiem tylko w krótkich okresach P = U*I jaśnienie okaże się proste, jeśli sięgniemy do
czasu podczas włączania, a chwilowa war- W układzie z rysunku 1 w rezystorze bę- definicji.
tość mierzonej mocy strat mocy zależy silnie dzie się wydzielać ciepło - mówimy, że moc Definicja głosi, że moc elektryczna to po-
od tego, przy jakim chwilowym napięciu sie- elektryczna zamienia się na cieplną. Przy chodna energii elektrycznej względem czasu.
ci dołączony został transformator. prądzie stałym sprawa jest oczywista  czym Mówiąc prościej, moc wyraża zależność pra-
Aby zmierzyć chwilową wartość mocy większy prąd i większe napięcie, tym więk- cy (energii) i czasu. Właśnie ten szczegół
nie wystarczyło oddzielnie mierzyć napięcie sza moc, czyli więcej ciepła. uchodzi początkującym, którzy nieodłącznie
i prąd. Trzeba było od razu pomnożyć chwi- Taka sama zależ- kojarzą moc z ciepłem. Tymczasem nie za-
lowe wartości prądu i napięcia, zapamiętać ność (dla wartości wsze moc wiąże się z ciepłem - w ogólnym
wartość tak obliczonej maksymalnej mocy skutecznych napięcia przypadku moc wskazuje na zależność ener-
chwilowej i sprawdzić, czy nie zagraża ona i prądu) obowiązuje, gii i czasu, czyli przepływ energii.
elementowi regulacyjnemu. gdy układ jest zasila- W obu układach z rysunku 3 w obciążeniu
Aby rozwiązać ten i podobne problemy, ny napięciem prze- w pewnych chwilach gromadzi się energia.
potrzebny jest jakiś układ mnożący, analogo- miennym  patrz ry- Trzeba jednak pamiętać, że jest to obwód
wy bÄ…dz
cyfrowy. Wybrano prostszÄ… w reali- sunek 2. Inaczej jest, Rys. 1 prÄ…du przemiennego. W pewnym niewielkim
zacji metodę analogową. Po sprawdzeniu gdy w obwodzie prą- uproszczeniu można to rozumieć następują-
oferty rynkowej okazało się, że bez kłopotu du przemiennego za- Rys. 2 co: w jednej części okresu kondensator jest
(w poznańskiej firmie Alfine) można zakupić miast rezystora ładowany i energia przekazywana jest ze
analogowy układ mnożący AD633 produkcji umieścimy konden- z
ródła do obciążenia. W drugiej części okre-
Analog Devices. sator lub cewkę. su kondensator jest rozładowywany i... ener-
Ponieważ wspomniane pomiary mocy Wtedy również przez gia z obciążenia jest zabierana z powrotem
chwilowej przeprowadzone są w obwodach obciążenie będzie do z
ródła. Tak samo jest z cewką. W obwo-
dołączonych wprost do sieci energetycznej, płynął prąd i na ob- dzie z kondensatorem lub cewką jak najbar-
na początek powstał dość rozbudowany sche- ciążeniu wystąpi na- dziej możemy mówić o energii. Trzeba jed-
mat z wejściowymi wzmacniaczami różnico- pięcie  patrz rysu- nak pamiętać, że energia ta krąży nieustannie
wymi i z izolacją galwaniczną. Schemat ten nek 3. W (idealnej) cewce lub (idealnym) między z
ródłem a obciążeniem. Inaczej jest
jednak nie doczekał się praktycznej realizacji kondensatorze nie będzie się jednak wydzie- w obwodzie z rezystorem  rezystor nie ma
ze względu na znaczny czas, potrzebny na lać ciepło. Iloczyn U*I może być duży, a cie- zdolności magazynowania energii - tu ener-
wykonanie płytek próbnych oraz zmontowa- pło się nie wydzieli... gia z
ródła nie krąży, tylko jest przekazywana
nie i skalibrowanie układu. Układ pomiaru ze z
ródła do obciążenia i zamienia się tam na
mocy był potrzebny natychmiast, więc osta- Rys. 3 ciepło.
tecznie powstała wersja znacznie uproszczo- Podsumowując możemy powiedzieć, że
na. Spełniła ona znakomicie swoje zadanie w obwodach z rysunku 3 nie wydziela się
i właśnie ją opisuje niniejszy artykuł. ciepło, ale z obwodem związana jest jakaś
Oprócz pomiarów przebiegów niepowta- moc. Ta  dziwna moc wskazuje po prostu,
rzalnych i przypadkowych, układ z powodze- jak dużo energii krąży między z
ródłem a ob-
niem może mierzyć moc czynną i bierną, co ciążeniem.
umożliwi zastosowanie pokazanego rozwią- Już tu widać, że należałoby wykorzystać
zania w wielu aplikacjach, w tym jako część pojęcie mocy chwilowej. Zależność jest tu
prac dyplomowych. prosta i zgodna z intuicjÄ…: moc chwilowa to
Elektronika dla Wszystkich
18 Grudzień 2002
Projekty AVT
iloczyn chwilowej wartości napięcia i prądu. Rysunek 6 przedstawia jakieś wybrane przebiegi są odkształcone. Czasem trzeba też
Aby wskazać, że są to wartości chwilowe, dowolnie przypadki pośrednie między przy- mierzyć moc bądz
energię przebiegów niepo-
zapisujemy to małymi literkami: kładami z rysunków 4 i 5. Widać wyraz
nie, wtarzalnych, występujących sporadycznie.
p = u*i że dodatnie części przebiegu mocy chwilo- Wtedy jedynym rozwiązaniem jest pomiar
Wartości chwilowe prądu i napięcia mogą wej są teraz większe niż części ujemne. Zna- mocy chwilowej i analiza uzyskanego prze-
być dodatnie bądz
ujemne, nietrudno się więc czy to, że choć energia nieustannie krąży biegu. Aby dowiedzieć się, jaka jest moc
domyślić, że o wartości mocy chwilowej de- między z
ródłem a obciążeniem, średnio bio- czynna, wystarczy uśrednić uzyskany prze-
cyduje nie tylko wartość, ale też kierunek rąc, energia jest przekazywana ze z
ródła do bieg mocy chwilowej. Do takich operacji
prądu i napięcia. Wychodzi na to, że moc obciążenia i wydziela się w rezystancji ob- można śmiało wykorzystać czteroćwiartko-
chwilowa może być dodatnia, ujemna lub ciążenia w postaci ciepła. Można więc wy analogowy układ mnożący. Czteroćwiart-
równa zeru. Określenie ujemna moc może się mówić o  rzeczywistej mocy wydzielanej kowy, to znaczy mnożący dwa sygnały o do-
wydać szokujące, ale w sumie chodzi tu o jak w rezystancji oraz o dziwnej mocy  błąkają- wolnej biegunowości.
najbardziej zgodne z intuicją rozładowywa- cej się między z
ródłem a obciążeniem. Tę
nie cewki lub kondensatora i przekazywanie  rzeczywistÄ… moc powodujÄ…cÄ… wydzielanie Kostka AD633
energii z powrotem do z
ródła. Możemy się ciepła nazywamy mocą czynną i oznacza- Na rysunku 7 pokazany jest blokowy sche-
mówić o mocy dodatniej, gdy energia jest my literą P. Moc  błąkającą się nazywany mat wewnętrzny czteroćwiartkowego układu
przekazywana ze z
ródła do obciążenia oraz mocą bierną i oznaczamy literą Q. Dodatko- mnożącego AD633 oraz układ wyprowa-
o mocy ujemnej, gdy energia jest zabierana wo możemy mówić też o tak zwanej mocy dzeń wersji w klasycznej obudowie DIP8
z powrotem do z
ródła. pozornej (S), która jest w pewnym sensie cał- (wersja SMD ma inny rozkład wyprowa-
W układach z rysunków 1 i 2 moc nie kowitą mocą związaną z tym obwodem. Moc dzeń). Sygnałem wejściowym są dwa napię-
może być ujemna - rysunek 4a, b pokazuje czynna P jest też mocą średnią, a właściwie cia podane na wejścia X, Y, a sygnałem wyj-
jak zmienia się w czasie moc chwilowa odwrotnie: uśredniona w czasie wartość mo- ściowym  napięcie na wyjściu W. Na wej-
związana z rezystorem w tych przypadkach. cy całkowitej jest mocą czynną. Co ciekawe ściach umieszczono dwa różnicowe bufory
Zmiana biegunowości z
ródła napięcia stałe- i ważne moc pozorna nie jest zwykłą sumą o wzmocnieniu 1. Dzięki temu rezystancja
go nie spowoduje, że moc będzie ujemna. mocy czynnej i biernej, ale ten szczegół nie wejściowa jest bardzo duża, a napięcia wej-
Ujemne (względem wcześniej przyjętych za- jest istotny dla niniejszego artykułu. ściowe o dowolnej biegunowości nie są mie-
łożeń) będą zarówno prąd, jak i napięcie, Ważne jest natomiast to, że przy przebie- rzone względem masy, tylko właśnie różni-
a z pomnożenia dwóch wartości ujemnych gach sinusoidalnych prądu i napięcia można cowo, między wejściami.
otrzymujemy dodatnią  zgadza się to z intu- łatwo obliczyć moc pozorną, czynną i bierną, Każdy egzemplarz układu scalonego
icją  z rezystora nie da się pobrać energii znając wartości skuteczne prądu, napięcia AD633 jest podczas produkcji dodatkowo
i  cofnąć ją do z
ródła. i (kąta) przesunięcia fazowego między nimi. korygowany za pomocą lasera, co zapewnia
Wyrażają to znane wzory: dużą precyzję. Duża szybkość i szerokie pa-
moc pozorna S = U*I smo pozwalają stosować tę stosunkowo tanią
moc bierna Q = U*I*sinÕ kostkÄ™ w wielu interesujÄ…cych aplikacjach,
moc czynna P = U*I*cos Õ na przykÅ‚ad w precyzyjnych modulatorach,
Trzeba jednak podkre- detektorach fazy, wzmacniaczach o wzmoc-
ślić, iż obliczenia są proste nieniu regulowanym napięciem (VCA),
jedynie dla przebiegów w tłumikach, filtrach, miernikach wartości
o czystym kształcie sinusoi- skutecznej i innych układach, gdzie w sposób
dalnym. Niestety, w wielu analogowy trzeba wykonać operacje mnoże-
przypadkach trzeba zmie- nia, dzielenia, potęgowania czy wyciągania
rzyć moc, najczęściej moc pierwiastka.
czynną, w obwodach, gdzie Dużą zaletą jest fakt, że w podstawowych
Rys. 4 aplikacjach nie sÄ… po-
trzebne żadne ele-
Rysunek 5 pokazuje, zależność mocy menty zewnętrzne 
chwilowej od czasu w układach z rysunku 3 wszystko realizuje
z idealnymi elementami C, L, gdzie prąd układ scalony. Zaleca
przesunięty jest w fazie względem napięcia się jedynie standar-
Ä„
dokładnie o 90o ( radianów). dowe odsprzęgnięcie
2
W rzeczywistości sytuacje z rysunków 3, 5 szyn zasilania za po-
nie występują, ponieważ nie ma idealnych mocą kondensatorów
kondensatorów i cewek. Cewka ma jakąś re- 100nF.
zystancję uzwojenia, a w kondensatorze za- Rys. 5 Działanie i wyko-
wsze występują jakieś straty reprezentowane rzystanie tego bardzo
przez szeregowy rezystor. Z tego względu Rys. 6 pożytecznego elemen-
prąd przesunięty jest względem napięcia tu jest w sumie bardzo
Ä„
o kąt mniejszy niż 90o ( radianów). proste. Mnoży on dwa
2
Jak wspomniano, chwilowa wartość mocy sygnały wejściowe,
zależy od kierunku (biegunowości) napięcia a konkretnie napięcia
i prądu. Jeśli prąd przesunięty jest względem podawane na wejścia
napięcia o kąt mniejszy od 90o, przebieg mo- WeX, WeY. Na wyj-
cy może wyglądać jak na rysunku 6. Poka- ściu W występuje na-
zane dwa wykresy dotyczą przykładowych pięcie, którego war-
obwodów RL oraz RC. tość jest iloczynem
Elektronika dla Wszystkich
Grudzień 2002
19
Projekty AVT
napięć wejściowych podzielonym przez W oryginalnej karcie katalogowej kostki W obwodzie pomiaru prądu pracują dwa
10V. Dzielenie przez 10V oznacza, że wynik AD633 (www.analog.com także na stronie wzmacniacze. Pomiar prądu polega na
jest dziesięciokrotnie mniejszy, niż wynika- internetowej EdW) można znalez
ć wiele dal- sprawdzaniu spadku napięcia na małej rezy-
łoby z prostego przemnożenia napięć wej- szych informacji dotyczących sposobów wyko- stancji szeregowej Rs (patrz rysunek 8). Po-
ściowych. Przykładowo jeśli napięcie UX rzystania układu do mnożenia, dzielenia, podno- nieważ ten spadek napięcia jest niepożądany,
wynosiłoby 9V, a UY wynosiłoby  9V, ich szenia do kwadratu, realizacji funkcji odwrot- powinien być i jest, bardzo mały, rzędu mili-
iloczyn wynosi  81V. Jest to wartość, której nych, modulacji amplitudy, realizacji przestra- woltów. Dlatego Rs powinien mieć małą
na pewno nie uzyska się w układzie zasila- jalnych filtrów, podwajania częstotliwości, itd. wartość, przykładowo 0,1&!. Właśnie ze
nym napięciem ą15V. Wprowadzenie dzie- względu na to, że tor  prądowy wzmacnia
lenia przez 10V bez problemu pozwala Opis modułu pomiarowego maleńkie napięcia zmienne, przewidziano
zmieścić się w zakresie użytecznych napięć Schemat blokowy układu pomiarowego wzmacniacz dwustopniowy, przy czym
wyjściowych. i przykład wykorzystania pokazany jest na pierwszy stopień ze wzmacniaczem opera-
rysunku 8. Rezystor Rs o niewielkiej warto- cyjnym U1 wyposażony jest w obwód ko-
ści służy jako bocznik do pomiaru prądu. Ob- rekcji napięcia niezrównoważenia. Potencjo-
wody wejściowe umożliwiają wybór zakresu metr montażowy PR1 pozwala wyelimino-
pomiarowego. Sercem modułu jest układ wać nie tylko błędy wzmacniacza operacyj-
mnożący AD633, na wyjściu którego uzy- nego, ale w dużym stopniu także napięcia
skuje się napięcie proporcjonalne do mocy niezrównoważenia układu mnożącego. Nie
chwilowej. W punkcie C występuje przebieg jest więc potrzebna dodatkowa korekcja ko-
odwzorowujÄ…cy moc chwilowÄ… zwiÄ…zanÄ… stki AD633.
z obciążeniem RL. Do wyjścia można podłą- Wzmocniony sygnał z kostki U1 jest do-
czyć oscyloskop albo, jak pokazano na ry- datkowo wzmacniany dziesięciokrotnie
Rys. 7 sunku, kondensator uśredniający i wolto- w nieodwracającym wzmacniaczu z kostką
mierz, który pokaże moc czynną. U2A. Sygnały  napięciowy i  prądowy
Końcówka Z otwiera dodatkowe możli- Oczywiście przyrządem można mierzyć są doprowadzone do nóżek 4, 1 kostki
wości. Pozwala sumować sygnały z kilku ta- moc w obwodach zarówno prądu stałego, jak AD633. Takie dołączenie może się na
kich układów mnożących, zmieniać współ- i zmiennego. pierwszy rzut oka wydać dziwne, ale wła-
czynnik skalowania, ewentualnie zamienić Pełny schemat ideowy modułu pokazany śnie ono zapewnia dodatnie napięcie wyj-
wyjściowy sygnał napięciowy na prądowy. jest na rysunku 9. Jak widać układ mnożący ściowe przy  dodatniej mocy dostarczanej
Ostatecznie układ AD633 realizuje funkcję: pracuje tu w najprostszej konfiguracji, zasila- do obciążenia RL.
W ={[(X1-X2)(Y1-Y2)] / 10V} +Z ny napięciem syme-
Warto podkreślić, że jest to układ cztero- trycznym, typowo
ćwiartkowy, czyli oba napięcia wejściowe ą15V.
mogą mieć dowolną biegunowość. Oczywi- Ważną rolę od-
ście napięcia wyjściowe będą ujemne lub do- grywają obwody
datnie, zależnie od biegunowości napięć wej- wejściowe: wzmac-
ściowych. niacze/tłumiki. Po-
Nietrudno się domyślić, że układ musi zwalają one mierzyć
być zasilany napięciem symetrycznym napięcia i prądy
względem masy  typowo ą15V. Układ po- w bardzo szerokim
prawnie pracuje w zakresie napięć zasilania zakresie. Należy za-
ą8...ą18V, a pobór prądu wynosi 4...6mA. uważyć, że napięcia
Podstawowe parametry kostki AD633 wejściowe mierzone
przy napięciu zasilania ą15V podane są są nie różnicowo,
w tabeli 1. tylko względem
wspólnej lokalnej
Tabela 1 masy. Ogranicza to, Rys. 8 Schemat blokowy
co prawda, zakres
Zakres różnicowych napięć wejściowych min ą10V
zastosowań, ale po- Rys. 9 Schemat ideowy
Zakres wspólnych napięć wejściowych min ą10V
zwala radykalnie
Wejściowe napięcie niezrównoważenia (X, Y)
uprościć układ i do-
typ Ä…5V, max Ä…30V
skonale zdaje egza-
WejÅ›ciowy prÄ…d polaryzujÄ…cy typ 0,8µA, max 2µA
min w większości
Różnicowa rezystancja wejściowa 10M&!
przypadków.
Nieliniowość toru X typ. ą0,4%, max 1% pełnej skali
Wzmacni acz
U2B pracuje w torze
Nieliniowość toru Y typ. ą0,1%, max 0,4% pełnej skali
pomiaru napięcia.
Błąd całkowity max 2% pełnej skali
Jest to najzwyklej-
Pasmo (małe sygnały) 1MHz
szy wzmacniacz od-
Szybkość zmian na wyjÅ›ciu typ. 20V/µs
wracajÄ…cy. Wzmoc-
Zakres napięć wyjściowych min ą11V
nienie, które nigdy
Zwarciowy prąd wyjściowy typ 30mA, max 40mA
nie jest większe niż
Wyjściowe napięcie niezrównoważenia typ. ą5, max ą50mV
1, ustalane jest za
Gwarantowany zakres temperatur pracy 0...+70oC pomocą dołączane-
go rezystora R5.
Elektronika dla Wszystkich
20 Grudzień 2002
Projekty AVT
Sygnały z punktów oznaczonych R, Chwilowe wartości mocy można obser- że mocy 3kW odpowiadać będzie napięcie
S można wykorzystać do pomiaru wartości wować za pomocą oscyloskopu. Natomiast wyjściowe (w punkcie C) równe 10V, czyli
chwilowych prądu i napięcia. dodanie prostego filtru uśredniającego RC współczynnik przetwarzania wyniesie
Wbrew pozorom, ten prosty moduł ma pozwoli mierzyć moc skuteczną za pomocą 300W/V. Jeśli z kolei zakres pomiaru prądu
duże możliwości. Zakresy pomiarowe mocy jakiegokolwiek miernika  woltomierza. wynosiłby 1A, a napięcia 100V (R5=30k&!),
można zmieniać w bardzo szerokim zakresie napięcie wyjściowe 10V wystąpi przy mocy
co najmniej 1W...10kW przez zmianę rezy- Dla dociekliwych 100W, czyli współczynnik przetwarzania bę-
storów R2 i R5 oraz Rs. Zasady ich doboru Dobór zakresów pomiarowych związany jest dzie równy 10W/V. Przy wartościach
są, wbrew pozorom, dość proste. z dopuszczalnymi amplitudami przebiegów R2=0,1&!, R2=100k&! i R5=10k&! zakresy
Warto pamiętać, że układ AD633 mnoży w module pomiarowym, a to wynika z warto- prądowy i napięciowy wyniosą 3A i 300V,
dwa sygnały i uzyskaną wartość dzieli przez ści napięcia zasilającego. Przy zasilaniu a zakres pomiaru mocy 900W, czyli napięcie
10V. Jeśli na przykład sygnały na nóżkach ą15V zakres napięć wejściowych kostki 1V będzie odpowiadać mocy 90W (90W/V).
będą mieć wartość 10V, to na wyjściu pojawi AD633 (napięć w punktach R, S) wynosi co Ponieważ układ modelowy ma pracować
się napięcie 10V (10*10/10), jeśli oba mieć najmniej ą10V. w obwodach sieci, największe spodziewane
będą 1V, napięcie wyjściowe wyniesie tylko Najpierw, znając maksymalne napięcie na szczytowe napięcie mierzone wyniesie
0,1V (1*1:10). Napięcia wejściowe mogłyby obciążeniu należy dobrać R5. Jeśli maksy- 325V (230V*1,41). Gdy R5 będzie miał
teoretycznie mieć np. po 100mV, ale wtedy malna wartość szczytowa napięcia na obcią- 10k&!, wzmocnienie U2B wyniesie 0,0333
napięcie wyjściowe wyniosłoby tylko 1mV żeniu RL wynosiłaby, powiedzmy, 100V, sy- (10k&!/300k&!) i maksymalne napięcie
(0,1x0,1:10), czyli mniej, niż wynoszą napię- gnał należy zmniejszyć dziesięciokrotnie, w punkcie S będzie wynosić 10,83V (ale nie
cia niezrównoważenia i szumy. czyli R5 winien mieć wartość 30k&!. Jeśli zmienia to poprzednich rozważań   nominal-
W prezentowanym układzie napięcie przykładowo napięcie maksymalne (szczyto- ne napięcie wyjściowe w punkcie C nadal
10V jest w pewnym sensie napięciem  nomi- we) w jakimś układzie wynosiłoby 15V, na- wynosi 10V). Większość egzemplarzy układu
nalnym . leżałoby zastosować R5 o  okrągłej warto- AD633 powinna poradzić sobie z takimi na-
Aby uzyskać dużą dokładność pomiarów, ści 100k&!, bo wtedy maksymalne napięcie pięciami wejsciowymi już przy zasilaniu
napięcie wyjściowe układu mnożącego w punkcie S wyniesie 5V, a co ważne, ma- ą15V. Aby jednak kostka U3 bez cienia ryzy-
(w punkcie C) powinno w miarę możliwości ksymalny zakres pomiaru napięcia będzie ka poradziła sobie z takim zakresem napięć
wynosić 1...10V, a do tego potrzebne są na- równy 30V. Jeśli rezystor R5 będzie miał wejściowych, warto ją zasilić napięciem
pięcia wejściowe kostki AD633 (w punktach 10k&!, zakres pomiaru napięcia wyniesie ą16,5...18V, bo przy takim napięciu zasilania
R, S) o amplitudach w zakresie 3...10V. Moż- 300V  takie napięcie wejściowe da w punk- zakres gwarantowanych napięć wejściowych
na je uzyskać dzięki odpowiednim warto- cie S napięcie równe 10V. kostki AD633 (w punktach R, S) wynosi co
ściom Rs, R2, R5. Podobnie, znając lub zakładając maksy- najmniej ą11V. Przy rezystorach Rs=0,1&!
W zasadzie rezystancje te można dobrać malny prąd obciążenia, należy zastosować i R2=30k&! nominalny zakres pomiarowy prą-
na niezliczoną liczbę sposobów, jednak dla odpowiednie wartości Rs i R2. Zewnętrzny du (odpowiadający napięciu 10V w punkcie
wygody obliczeń należy stosować  okrągłe rezystor Rs może mieć typową wartość 10&!, R) wynosi 10A. Maksymalny spadek napięcia
wartości, by zakresy pomiarowe prądu i na- 1&!, 0,1&!, ewentualnie nawet 0,01&!. W każ- na Rs sięga wprawdzie 1V, jednak w układzie
pięcia po pomnożeniu również dawały  okrą- dym razie przy maksymalnym prądzie spa- zasilanym z sieci energetycznej nie jest to
głe wartości. Zaleca się stosowanie R5 dek napięcia na Rs powinien być wielokrot- wartość znacząca. Oczywiście napięcie wyj-
o wartościach: nie mniejszy niż napięcie na obciążeniu RL. ściowe równe 1V odpowiada mocy 300W.
300k&! - zakres 0...10V Trzeba też zastosować rezystor Rs o odpo-
100k&! - zakres 0...30V wiedniej obciążalności. Montaż i uruchomienie
30k&! - zakres 0...100V Jeśli przykładowo maksymalny spodzie- Jak pokazuje fotografia, układ modelowy
10k&! - zakres 0...300V wany prąd wyniesie 8A, należy zastosować zmontowano na kawałku płytki uniwersalnej.
Rs powinien mieć wartość 0,1&!, ewentu- Rs o wartości 0,1&! lub 0,01&!. Wtedy spadek Montaż jest w zasadzie dowolny, trzeba tylko
alnie 0,01&! lub 1&!. Natomiast zalecane war- napięcia na Rs wyniesie 800mV lub 80mV. skutecznie oddzielić punkty A, B od pozosta-
tości R2 to: Aby uzyskać sensowne napięcie w punkcie łej części układu, a elementy C3, C4 umie-
300k&! - zakres 0...1A przy Rs=0,1&! R, należy zastosować R2 o wartości odpo- ścić blisko kostki U3.
100k&! - zakres 0...3A przy Rs=0,1&! wiednio 30k&! lub 300k&!. W obu przypad-
30k&! - zakres 0...10A przy Rs=0,1&! kach zakres pomiarowy prądu będzie wyno-
Uwaga! Układ nie jest przeznaczony dla
10k&! - zakres 0...30A przy Rs=0,1&! sił 10A, a przy prądzie 8A w punkcie R wy-
poczÄ…tkujÄ…cych! W czasie pracy wystÄ™-
Dla napięć i prądów stałych nie ma pro- stąpi napięcie równe 8V.
blemu, wszystko jest jasne. Inaczej z przebie- Jeśli natomiast maksymalny prąd wynosi
pują na nim napięcia sieci, groz
ne dla
gami zmiennymi. tylko, powiedzmy 300mA, Rs powinien mieć
życia i zdrowia. Układ może być wyko-
W tym wypadku trzeba wyraz
nie podkre- wartość 1&! lub 0,1&!, a R2 odpowiednio
rzystany tylko pod nadzorem wykwalifi-
ślić, że nie chodzi tu o wartości skuteczne, 30k&! lub 300k&!. W oby wypadkach prąd ten
tylko szczytowe, czyli największe możliwe da w punkcie R napięcie równe 3V, a zakres
kowanych opiekunów i nauczycieli.
amplitudy (dla sinusoidy wartość szczytowa pomiarowy prądu wyniesie 1A.
jest 1,41 razy większa od skutecznej, dla Gdy Rs=0,1&!, a R2=100k&! zakres po-
przebiegów odkształconych może być je- miarowy prądu wyniesie 3A  przy takim Podczas pomiarów można stosować roz-
szcze większa). prądzie w punkcie R napięcie wyniesie 10V. maite wartości Rs, R2, R3. Aby to ułatwić,
Przykładowo można ustawić zakresy po- Znając zakres pomiarowy prądu i napięcia w modelu zastosowano szpilki i nasadki ze
miarowe 10A i 100V, stosując Rs=0,1&!, (odpowiadający napięciu 10V w punktach R, złącza DB-xx dla rezystorów R2 i R5  zna-
R2=30k&!, R5=30k&!, a wtedy zakres pomia- S) można obliczyć zakres pomiaru mocy. Je- komicie ułatwia to zmianę zakresu. Celowo
ru mocy wyniesie 1kW. Oznacza to, że chwi- śli przykładowo zakres pomiaru prądu wy- zrezygnowano z przełączników.
lowe napięcie wyjściowe w punkcie C równe niesie 10A, a napięcia 300V, zakres pomiaru
10V odpowiada mocy chwilowej 1kW. mocy będzie równy 3kW. Należy pamiętać, Ciąg dalszy na stronie 29.
Elektronika dla Wszystkich
Grudzień 2002
21
Projekty AVT
Ciąg dalszy ze strony 21. stosunkowo dużej wartości rezystorów Kartę katalogową kostki AD633 można
R6...R8 oraz R1 ryzyko uszkodzenia kostek ściągnąć ze strony firmy Analog Devices
Zakresy pomiarowe zmienia się nasadzając U2 przez zbyt wysokie napięcie wejściowe (www.analog.com) oraz z naszej strony
rezystory z dolutowanymi nasadkami na jest minimalne, ale jeśli ktoś dopuszcza moż- www.edw.com.pl/ z działu FTP.
kołki wlutowane w płytkę. Szczegóły wi- liwość pomyłki, może dodatkowo wlutować
doczne są na fotografii. diody zabezpieczające. Dwie możliwości po-
Wykaz elementów
Zmontowany i starannie sprawdzony układ kazane są na rysunku 10.
wymaga tylko prościutkiej regulacji. Miano- Podczas pomiarów moduł pomiarowy
R1 . . . . . . . . . . . . . . . . .30k&! (30&!,1k&! 1%)
R
1
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
3
0
k
&!
(
3
0
&!
,
1
k
&!
1
%
)
wicie przy zwarciu punktów A, B do masy włączony będzie jak pokazuje rysunek 8.
R2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .patrz tekst
R
2
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
p
a
t
r
z
t
e
k
s
t
(punktu O1) należy za pomocą PR1 ustawić Należy zwrócić uwagę, że przy pomiarach
R3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1k&! (1k&! 1%)
R
3
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
k
&!
(
1
k
&!
1
%
)
napięcie na wyjściu U3 (punkt C) równe zeru. obwodów zasilanych z sieci energetycznej
R4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9k&! (9,09k&! 1%)
R
4
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
9
k
&!
(
9
,
0
9
k
&!
1
%
)
Biorąc pod uwagę fakt, że przyrząd ma masa modułu niestety nie może być uzie-
R5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .patrz tekst
R
5
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
p
a
t
r
z
t
e
k
s
t
być wykorzystywany przez osoby doświad- miona. Masa modułu i dołączonego oscylo-
R
6
R
8
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
0
0
k
&!
(
1
0
0
k
&!
1
%
)
czone, w modelu w obu kanałach nie zastoso- skopu będą na pewnym potencjale wzglę- R6-R8 . . . . . . . . . . . . . . .100k&! (100k&! 1%)
wano elementów zabezpieczających. Przy dem ziemi. Aby zminimalizować ryzyko po- R9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1...100k&! 5%
R
9
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
.
.
.
1
0
0
k
&!
5
%
rażenia, należy w miarę możliwości podłą-
Rs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .patrz tekst
R
s
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
p
a
t
r
z
t
e
k
s
t
Rys. 10 czyć punkt A modułu do prze-
PR1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .22...50k&!
P
R
1
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
2
2
.
.
.
5
0
k
&!
wodu zerowego, a nie fazowe-
C1,C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10...100µF/25V
C
1
,
C
2
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
0
.
.
.
1
0
0
µ
F
/
2
5
V
go. Wtedy na masie modułu
C3,C4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF ceram.
C
3
,
C
4
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
0
0
n
F
c
e
r
a
m
.
i współpracującego oscylo-
U1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .LF356
U
1
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
L
F
3
5
6
skopu wystÄ…pi niewielkie na-
U2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .TL072 lub TL082
U
2
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
T
L
0
7
2
l
u
b
T
L
0
8
2
pięcie względem ziemi.
U3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .AD633
U
3
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
A
D
6
3
3
Piotr Górecki
Elektronika dla Wszystkich
22 Grudzień 2002