Белая схема э-метра

Э-метр Хаббарда — довольно простой и дешевый прибор. При желании вы можете этот е-метр сделать самостоятельно. Белая схема э-метра

Будучи инженером-электронщиком, я разработал года 2 назад схему э-метра с учетом всех правил аналоговой схемотехники. Выкладываю документацию на вторую версию устройства.

Касаемо авторских прав и иже с ними моя политика такова.

1. Предоставленный материал распространяется КАК ЕСТЬ.
2. Автор не несет ни какой ответственности за какие-либо последствия использования (или не использования) предоставленного материала.
3. Материал распространяется свободно для НЕКОММЕРЧЕСКОГО использования.
4. При желании использовать предоставленный материал в коммерческих целях, свяжитесь, пожалуйста, со мной.

Пользуйтесь на здоровье. 🙂

В схеме найдены 2 очепятки:

1. Номинал R4 — 100 кОм
2. Нижний вывод R36 должен быть подключен к цепи GND.

Измеритель кожного сопротивления

«Э(бану)-метр Маньяк 1.1.»

Техническое Описание

Принцип работы устройства

Прибор предназначен для измерения кожного сопротивления и реализует обратную связь от пациента. Измерение сопротивления ведется в логарифмическом масштабе. Для этого параллельно электродам (банкам) включен линеаризующий резистор сопротивлением 25 кОм. Измерение производится с посредством виртуального моста. Выделенный и усиленный сигнал подается на магнито-электрический микроамперметр.

Прибор содержит также вспомогательные блоки – преобразователь напряжения и схему индикации разряда элемента питания устройства.

Описание работы устройства

Измерительный тракт устройства состоит из виртуального измерительного моста, инструментального усилителя, усилителя с ограничением полосы частот, драйвера стрелочного индикатора, источника опорного напряжения (ОН) и генератора стабильного тока (ГСТ).

Виртуальный мост собран на элементах R10, R22, R24, R41. Левое плечо виртуального моста составляют электроды, которые зашунтированы линеаризующим составным сопротирвлением 25 кОм (R22 и R24), и ГСТ. Правое – переменный резистор R41 (Ручка тона – TA) и добавочный резистор R10.

В измерительную диагональ включен инструментальный усилитель, собранный на счетверенном операционном усилителе (ОУ) DA1 и резисторах R16, R18, R19, R20, R21, R23, R25. Усилитель имеет единичный коэффициент усиления и служит для выделения сигнала с виртуального моста. Цепочка R21R23R25 служит для балансировки выходного напряжения.

Правое плечо моста питается от источника ОН +2.5 В, собранного на элементах VD1, R1. Для питания левого плеча служит ГСТ. ГСТ состоит из элементов DA2.2, R3, R4, R5, R8, R9, R12, R14 и представляет собой преобразователь напряжение-ток. На вход преобразователя подается напряжение от источника ОН через делитель R5R9. Выходной ток задан уровнем 20 мкА.

Таким образом, питание моста пропорционально ОН, уровень тока ГСТ также пропорционален ОН, а, следовательно, все уходы измерительного моста оказываются скомпенсированными. К выходу инструментального усилителя подключен регулятор чувствительности (Ручка Усиление) на резисторах R7, R40.

С выхода регулятора сигнал подается на вход основного усилителя, собранного на элементах DA2.1, R13, R15, C1 по неинвертирующей схеме. Коэффициент усиления задается отношением сопротивлений R13 и R15, и равен 51. Ограничение полосы частот сверху задается номиналами R13, R15 и C1. Частота среза усилителя при указанных номиналах составляет порядка 100 Гц.

С выхода усилителя сигнал поступает на драйвер стрелочного индикатора. Драйвер состоит из элементов DA2.4, G1, R2, R6, R11. Драйвер собран по схеме инвертирующего усилителя с индикатором G1, включенным в цепь обратной связи. При движение стрелки на катушке индикатора наводится э.д.с, которая поступает на вход ОУ.

Таким образом достигается демпфирование стрелки индикатора и хорошие динамически характеристики прибора. Цепочка R2R6 служит для установки стрелки в начальное положение (Установка – Set).

Измерительный тракт питается двухполярным напряжение ±5 В от преобразователя.

Преобразователь напряжения (ПН) собран на элементах VT3, VT5, VT6, VD2, VD3, VL1, C8, C9, C10, C11, R17, R38, R39, TV1 по схеме блокинг-генератора с регулируемой скважностью импульсов. Выходное напряжение задается делителем R38R39, и при указанных на схеме номинадах составляет примерно ±5 В.

ПН питается от гальванического элемента GB1 с напряжением 1.2 – 1.5 В. Цепочка R17VL1 служит для ограничения выбросов напряжения на коллекторе VT3 и является индикатором работы прибора.

Индикатор разряда элемента питания выполнен на элементах DA2.3, R27, R28, R30, R33, R34, R37 по схеме компаратора напряжения с гистерезисом. При указанных на схеме номиналах элементов порог срабатывания составляет приблизительно 0,9 В. Данный узел не является необходимым для работы прибора и может быть исключен. В этом случае требуется соединить выводы 8 и 9, а вывод 10 DA2.3 подключить к общему проводу GND.

Напряжение с индикатора разряда поступает на устройство отображения, собранное по схеме несимметричного мультивибратора с малой скважностью импульсов на элементах VT1, VT2, VT4, C6, C7, R26, R29, R31, R32, R35, R36. Частота импульсов определяется цепочкой C7R26, и при указанных на схеме номиналах составляет примерно 0.5 Гц. Цепочка C6R32 представляет собой фильтр, который предназначен для ограничения помех от мультивибратора в цепи питания. Устройство отображения также может быть исключено из схемы прибора. В этом случает светодиод VL2 подключается непосредственно к индикатору разряда, как показано на схеме пунктирной линией.

Детали

Схемотехника прибора не предъявлет существенных требований к деталям. В качестве ОУ могут быть использованы любые универсальные ОУ, VT1, VT4, VT6 – любые маломощные n-p-n-транзисторы, VT2 – любые маломощный p-n-p-транзистор, VT3 – любой p-n-p-транзистор средней мощности с максимальным током коллектора не менее 200 мА, VT6 – любой n-канальный транзистор с p-n-переходом и напряжением отсечки в пределах 0.5 – 2 В, Диоды VD2, VD3 – любые маломощные импульсные, конденсаторы, светодиоды и подстроечные резисторы R2, R9, R23 – любые соответствующих номиналов, или близких к ним – допускается отклонение 20%. Переменные резисторы – с линейной зависимостью (тип А).

Микроамперметр может быть с пределом измерения в 50-500 мкА. В этом случаем произведение сопротивления R11 и верхнего предела индикатора должно быть рано единице. Резисторы R4, R8, R12, R14 следует подбирать таким образом, чтобы отношения сопротивлений R4 к R8 и R12 к R14 было равно единице по возможности более точно – рекомендуется непосредственно измерять сопротивление, а не руководствоваться номиналом, указанным на корпусе резистора. Их номиналы могут находиться в пределах 100 – 500 кОм.

Резисторы R16, R18, R19, R20 так же должны иметь одинаковый номинал по возможности более точно – рекомендуется непосредственно измерять сопротивление, а не руководствоваться номиналом, указанным на корпусе резистора. Их номиналы могут находиться в пределах 10 – 100 кОм.

Резисторы R22 и R24 подбираются таким образом, чтобы их суммарное сопротивление было равно 25 кОм по возможности более точно – рекомендуется непосредственно измерять сопротивление, а не руководствоваться номиналом, указанным на корпусе резистора.

Трансформатор TV1 изготовлен на броневом сердечнике Б14 или Б20 из феррита НМ2000. Обмотки 1-2 и 3-4 состоят из 10 витков, 5-6-7 – 30+30. Все обмотки выполнены проводом ПЭЛ 0.2.

Порядок сборки и наладки

Сборка и наладка прибора начинает с ПН. Если ПН не запускается, следует поменять местами концы обмотки 1-2 (или 3-4). Выходное напряжение устанавливается подбором сопротивления резисторов R38 и (или) R39.

Схемотехника прибора не предъявляет жестких требований ни к стабильности, ни к уровню выходного напряжения ПН, поэтому выходное напряжение следует выставлять минимально необходимым для работы ОУ, но не менее 3.5 В.

Настройка выходного напряжения осуществляется при напряжении питания 0.9 В на нагрузке примерно 5 кОм, подключенной к цепям VCC+ и VCC-.

После наладки ПН монтируются остальные элементы схемы, при этом правый по схеме вывод R40 оставляется неподключенным.

После этого производится установка с помощ ьюR2 стрелки индикатора в положение (Установка – Set), которое может быть выбрано в любом месте шкалы. Рекомендуется выбирать положение (Установка – Set) в пределах 30-50% от значения полной шкалы. Затем присоединяется вывод R40 согласно схеме.

Затем осуществляется балансировка инструментального усилителя. Движок R41 устанавливается в нижнее по схеме положение, Движок R40 – в правое, банки замыкаются. С помощью R23 стрелка индикатора устанавливается в положение (Установка – Set).

После этого производится настройка уровня выходного тока ГСТ. Для этого движок R41 устанавливается в верхнее по схеме положение, движок R40 – в правое, банки размыкаются. С помощью R9 стрелка индикатора устанавливается в положение (Установка – Set).

Правильно настроенный прибор должен показывать (Установка – Set) при входном сопротивлении 25 кОм и Ручке Тона в положении 3. Белая схема э-метра