Viele grundlegende Funktionsgeneratoren können weder die Ausgangsfrequenz noch die Amplitude messen. Dieses Modul, das der Elektor-Community erstmals 2009 vorgestellt wurde, behebt dieses Problem, indem es beides auf einem zweizeiligen LCD anzeigt. Es funktioniert auch als eigenständiges True-RMS Voltmeter mit Frequenzmessung.

Der Schaltungsentwurf

 Das Voltmeter besteht aus zwei Hauptmodulen: dem Eingangsverstärker und der Anzeigeplatine. Der Designer, Kai Riedel, erklärt: "Die Eingangsschaltung besteht aus einem schaltbaren Spannungsteiler mit nachgeschaltetem Verstärker und einem True-RMS-Wandler. Daneben befindet sich ein Impulsformer, der zur Messung der Signalfrequenz dient. Der Verstärker wird benötigt, weil der Fehler am Ausgang des True-RMS-Wandlers bei Eingangspegeln von 5 mV oder weniger merklich zunimmt."
 
voltmeter project circuitry
Allgemeine Verdrahtung.

Das Anzeigemodul enthält eine Verarbeitungsschaltung, bestehend aus einem Mikrocontroller (Renesas R8C/13 MCU), einem LCD-Panel, einem Analog-Digital-Wandler und einer RS-232-Schnittstelle.
 
Zu den wichtigsten Merkmalen des Entwurfs gehören:
 
  • Vier Messbereiche: 0,1 V, 1 V, 10 V, 100 V
  • Spannungsmesser-Bandbreite: 20 Hz bis 1 MHz (Grundgenauigkeit ±1,0 % des Skalenendwerts)
  • Frequenzzähler-Bandbreite: 1 Hz bis 10 MHz (typ.), 25 MHz (max.) (±Zeitbasisfehler)
  • Minimale Eingangsspannung für Zähler: ca. 50 mVRMS
  • Eingangsimpedanz: ≥ 1 MΩ || ≤ 50 pF
  • Zähler-Zeitbasis: 100 ms, 1 s
  • Einstellbarer Triggerpegel: ca. ±0,15 V
  • Automatische Bereichswahl (kann deaktiviert werden)
  • Offsetkorrektur und Kalibrierungsmöglichkeit
  • Automatische Skalierung der Frequenzanzeige
  • Spannungsanzeige als Effektivwert oder Spitze-Spitze-Wert (bei sinusförmigem Eingang)
  • Scheitelfaktor: ≤ 4
  • Zwei Messeingänge
 
voltmeter project main
Aufbau und Anzeige
Die Schaltung sollte in einem Metallgehäuse untergebracht werden, um Störungen zu minimieren (Bild 7). Gleichstromsignale werden über Durchführungskondensatoren zum Eingangsverstärker geleitet, während Messsignale über SMA- oder BNC-Stecker angeschlossen werden. Der Rechteckausgang des Komparators ist ebenfalls über einen SMA-Anschluss zugänglich. Wenn Sie das Modul in einen Funktionsgenerator integrieren, verwenden Sie ein abgeschirmtes Kabel, um den Ausgang des Generators mit dem SMA-Eingang des Moduls zu verbinden.
Die LCD-Anzeige, die vier Drucktasten und die LED für die Zeitbasisanzeige sind auf der Vorderseite der Anzeigeplatine angebracht, die anderen Komponenten befinden sich auf der Rückseite. Durch dieses Design kann die Karte als eigenständiges Modul innerhalb eines Gehäuses funktionieren.
 
voltmeter project block diagram
Blockschaltbild des Messgeräts.

Das Original Voltmeter-Projekt

Der Artikel "True RMS Digital Voltmeter" erschien in Elektor Juni 2009. Sie können den Projektartikel in den zwei Wochen nach der Veröffentlichung dieses Beitrags kostenlos herunterladen. Viel Spaß mit dem Artikel und lassen Sie uns wissen, wenn Sie ein Projekt starten!
Anmerkung der Redaktion: Der Artikel erschien zuerst in einer Ausgabe von ElektorMag 2009. Einige der darin erwähnten Bauteile, Produkte, Leiterplatten und/oder Links sind möglicherweise nicht mehr verfügbar. Dennoch sind wir der Meinung, dass der Inhalt sehr lehrreich ist und Sie dazu inspirieren wird, ein eigenes Projekt zu starten.

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