Аналоговый милливольтметр
Часть 2. Конструкция и монтаж
Конструкция прибора
В части конструкции этого прибора у радиолюбителя есть большой простор для самостоятельного творчества. Проще всего вопрос решается, если в наличии имеется готовый корпус подходящих габаритов. В этом случае останется сделать лицевую панель, разместить на ней стрелочный прибор, галетный переключатель, светодиод и входной разъем BNC, а все остальные элементы, включая четыре платы модулей, закрепить тем или иным способом внутри корпуса. Диоды D1...D12 распаиваются непосредственно на галетном переключателе, а модули соединяются между собой короткими шлейфами из монтажных проводов с кабельными частями разъемов KF2510 на концах.
У автора, к сожалению, готового корпуса не нашлось, а собрать прибор чтобы посмотреть, как модули будут работать совместно в едином изделии, очень хотелось, поэтому решено было создать простейшую бескорпусную конструкцию на основе внутренней несущей панели из изоляционного материала. Автор ни в коем случае не настаивает, что эта конструкция является образцом для подражания, но, вероятно, читателям будет интересно ознакомиться с ней как с одним из возможных вариантов компоновки изделия.
Основой этой конструкции является несущая панель размерами 180*82 мм из листового винипласта толщиной 3 мм. Винипласт хорош тем, что легко поддается механической обработке, но при его отсутствии можно использовать любой другой изоляционный материал, например, текстолит, оргстекло или полистирол соответствующей толщины.
С лицевой стороны к несущей панели прикреплен стрелочный прибор и через четыре втулки высотой 27 мм привинчена небольшая вспомогательная панель размерами 40*82 мм из того же винипласта. На вспомогательной панели закреплены: светодиод - индикатор включения, галетный переключатель и разъем для подачи измеряемого напряжения.
Сзади к несущей панели через небольшие резьбовые втулки привинчены четыре платы модулей.
Повторив конструкцию, показанную на фото и выполнив несложную настройку, которая будет описана далее, вы уже сможете начать пользоваться милливольтметром, хотя недоделанный вид конструкции и отсутствие корпуса наверняка будут коробить ваши эстетические чувства. По крайней мере, автор относится к описанной конструкции исключительно как ко временной и планирует в ближайшее время либо найти подходящий готовый корпус, куда можно будет поместить этот собранный на скорую руку полуфабрикат, либо изготовить такой корпус самостоятельно. А если кто-то из наших читателей сделает собственный вариант прибора и пришлет нам его снимки, то мы с удовольствием их здесь разместим.
Дополнение от 12.02.2026
Не прошло и двух лет со дня опубликования этого проекта, как автор все-таки нашел для него подходящий корпус, а главное, нашел немного свободного времени для того чтобы оформить аналоговый милливольтметр в достойном виде. Результат можно увидеть на этом фото:
Корпус имеет наружные размеры 200x120x90 мм, выпускается компанией Gainta и по каталогу этой компании имеет артикул G3113.
Перенос временной конструкции в этот корпус не потребовал больших усилий: несущая панель вместе со всеми привинченными к ней модулями прямо в сборе заняла там свое место, а светодиод, переключатель и входной разъем со вспомогательной панели переехали на лицевую панель корпуса. На нее же, разумеется, переместился и стрелочный прибор.
Монтаж, экранирование и разводка общего провода
В целом, за счет невысокого входного сопротивления модуля аттенюатора и не слишком высокого коэффициента усиления по переменному току (в сумме 40 дБ) прибор не требует особо тщательного экранирования узлов и каких-то специальных мероприятий по повышению его помехозащищенности. Однако, некоторые основные правила борьбы с наводками соблюдать, тем не менее, желательно. К числу таких правил относится выбор оптимального расположения элементов, особенно элементов входной цепи, их экранирование и разумная последовательность соединения всех элементов с общим проводом.
Все рекомендации такого рода хорошо знакомы радиолюбителям, изготавливающим усилители низкой частоты, особенно тем из них, кто увлекается высококачественной аппаратурой Hi-Fi и Hi-End. В такой аппаратуре борьба со всякого рода фоном и наводками имеет первостепенное значение, поэтому этой теме посвящено множество публикаций в интернете и десятки бурных дискуссий на радиолюбительских форумах. Главный вывод, который можно сделать, изучив все эти источники - не существует однозначных рецептов, позволяющих изначально выполнить монтаж и экранирование оптимальным образом. В зависимости от особенностей каждой конкретной конструкции может понадобиться искать наилучший вариант экспериментально. Особенно это относится к конфигурации общего провода, поскольку паразитные напряжения, наводимые в общем проводе протекающими по отдельным участкам этого провода токами могут частично компенсировать друг друга, то-есть не только суммироваться, но и вычитаться. Поэтому минимального уровня фона и помех иногда удается добиться при такой последовательности соединений с общим проводом, которая с точки зрения теории может выглядеть довольно нелогичной.
Итак, перечислим по порядку принятые автором меры по обеспечению помехоустойчивости:
- Расположение элементов.
На рис.5 в предыдущем разделе видно, что модуль аттенюатора расположен в правой части несущей панели в непосредственной близости от элементов входной цепи. Это позволяет укоротить самую чувствительную к наводкам цепь, соединяющую резистор R1 со входом модуля. В центре располагаются модули измерительного усилителя и прецизионного выпрямителя, а основной источник помех - модуль питания с импульсным преобразователем DD1912PA - находится в левой части несущей панели на максимальном удалении от входных цепей. - Экранирование.
При расположении модулей, показанном на рис.5, ни сами модули, ни соединяющие их между собой провода экранирования не требуют. Единственная цепь, которая выполнена экранированным проводом - это кабель, соединяющий элементы входной цепи со входом модуля аттенюатора. Монтажная схема входной цепи показана на рисунке:
Резистор R1 припаян непосредственно ко входному разъему J1, а реле K1 установлено в непосредственной близости от этого разъема и его нормально замкнутый контакт соединен с резистором короткими отрезками монтажного провода. Оплетка двужильного экранированного кабеля соединяется с общим проводом в одной точке - вблизи входа модуля аттенюатора. - Последовательность соединений с общим проводом.
Питающие напряжения на модули U1...U3 поступают от модуля питания через 3 плоских шлейфа из разноцветных монтажных проводов, которые можно видеть на рис. 5. Соответственно, общие провода всех модулей соединяются в одной точке - на выходных разъемах модуля питания. Однако, как выяснилось в процессе настройки прибора, такое соединение, хоть и соответствует общепринятым рекомендациям, но не является оптимальным для данной конструкции. Еще большего снижения уровня наводок удается достичь, если в дополнение к питающим шлейфам соединить общие провода модулей друг с другом через их входные и выходные (сигнальные) разъемы. Для этого модули соединяются между собой витыми парами, состоящими из сигнального и общего проводов. На рис.5 это красно-черная пара, соединяющая выход модуля аттенюатора со входом модуля измерительного усилителя и желто-черная пара, соединяющая выход модуля измерительного усилителя со входом модуля прецизионного выпрямителя.
Настройка прибора
Если каждый из модулей был заранее настроен в соответствии с рекомендациями в его описании, то процесс настройки прибора в целом заключается лишь в небольшой корректировке показаний подстроечным резистором R3 в модуле измерительного усилителя (U2) и подстроечным резистором R2 в модуле прецизионного выпрямителя (U3). Для этого переключатель диапазонов милливольтметра устанавливается в положение "1V", на его вход подается сигнал синусоидальной формы напряжением (СКЗ) 1 В частотой 400 Гц и сначала резистором R3 в модуле U2 добиваются напряжения ровно 1 В на выходе модуля (контакт 1 разъема JP2 модуля U2), а затем резистором R2 в модуле U3 добиваются отклонения стрелки прибора на всю шкалу (10 по верхней шкале).
Далее, переключая диапазоны измерений и подавая на вход прибора соответствующие измеряемые напряжения, убеждаются в том, что аттенюатор работает правильно и погрешность показаний не превышает допустимую.