数字万用表自制具有4(0)-20mA 电流信号输出功能表—零式未来仪器课堂

零式未来
2019-05-05
来源:原创

1、技术背景

零式未来通用的数字万用表和40-20mA 信号发生器是电气工程技术人员在现场电气设备的安装、调试、检修维护过程中,最常用的电气测量仪表。但市场上专用的40-20mA 信号发生器价格昂贵,而且现场携带多台测量仪表,携带十分不便。


为此,我们对普通的数字万用表进行改造,在表内部增加DC24v升压电路、40-20mA信号发生模块及充电电池,使普通万用表具有40-20mA输出功能。这样,既可作为通用数字万用表,又可作为40-20mA 信号发生器,且可显示输出量读数。“一表两用”,方便电气技术人员在现场的携带与使用,而且,价格低廉,经济型好。

福禄克万用表

2、改造过程

2.1、组成部件

该仪表主要由功能完好的普通数字万用表(利用其DC 200mA测试功能)、DC3.7v充电电池、DC3.7v转换DC24v电源模块、工业用DC 40-20mA 信号发生模块、精密多圈电位器及相应的控制电路等部件组成。

2.2 部件作用

DC3.7v充电电池和转换DC24v电源模块的主要作用是:输入3.7v,输出24v 30mA DC电源升压模块;工业用DC 40-20mA 信号发生模块的主要作用是:输入0-510v DC,输出标准的DC 40-20mA 信号。

如图所示参考图片2.png

2.3 技术原理

DC升压电源模块将3.7v电压升高到24v,为DC 40-20mA 信号发生模块提供大于20mA的电源。通过调节多圈精密电位器,平滑的改变信号发生模块的输入电压,在其输出端可得到DC 40-20mA信号源。此信号经切换电路切换,通过万用表的DC 200mA档测量并输出,并读取信号的数值。

2.4 改造方法

该二合一仪表的本质是在普通万用表里增加一套可调的40-20mA信号源电路,利用万用表测量出信号源输出电流值的大小。因万用表内空间较小,故在选用材料时,需选择体积稍大、稍厚一点的万用表。3.7v充电电池可利用体积较小的手机电池即可(只要能装的下,电池容量原则上越大越好);DC升压电源模块要采用转换效率90%以上的小型模块,以减小能量在转换过程中的消耗,输出电流大于30mA即可满足要求;可调的40-20mA信号源也要用微型一体化工业级模块,以保证输出精度且可与工业电气匹配;可调电位器一定要选用微型多圈精密线性电位器,调节精度可控制在小数点后两位(千分位)零式未来仪器解说。

电流调节电位器要安装在万用表的左上角位置,便于握表的左手进行调节;电源开关和信号切换开关可用一只2×2微型拨动开关,在表后盖处打合适的孔安装即可;在表面板空余处打一小孔,安装一只∮3mm微功耗发光二极管,指示升压电源模块工作状态;在表合适位置安装一个充电插座,方便用手机充电器为3.7v电池充电。

零式未来数字万用表的DC 200mA电流档在使用时,是串接在负载回路中的,所以要对原万用表DC mA档做简单改动。具体需将信号源的“-”极经2×2拨动开关与万用表的“COM”端焊接在一起。因10A电流档使用较少,故将其插孔与电路板焊开(10A电流档测量功能废弃不用),将信号源的“+”极直接接到10A插孔上。具体仪表的电路改造见下图所示。

微信图片_20190505082841.jpg

3、使用方法

经这样改动后,当使用“二合一表”的40-20mA信号发生功能时,可将将万用表档位打到“DC 200mA”位置,红表笔插在原10A电流插孔上接负载正极,黑表笔插在“mA”插孔上接负载负极,调节电位器,就可得到40-20mA信号输出及其读数;当作为普通万用表使用时,将拨动开关打到“关”的位置,调换表笔位置(此时表笔勿插10A插孔,防止损坏仪表),按普通万用表的使用方法进行操作即可。

4、改造结论

零式未来本技术实现了普通数字万用表与40-20mA信号发生器“合二为一”的功能,作为一般的自控设备调试和测量使用,已经能够满足要求。不仅携带、使用方便,而且改造成本低廉(约200元左右),可节省一台价值约两千多元的信号发生器。同时,也可提高电气技术人员的创新动手能力,值得推广使用。


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