EDN
Испытательное оборудование для производственной линии должно быть простым для понимания пользователя (читай «защищенным от дураков») и обеспечивать минимальное время тестирования. Во многих случаях испытательная установка должна давать оператору только один ответ: годен или брак. Обычно эту роль выполняют два индикатора: зеленый для годных изделий и красный для брака. В большинстве приложений датчик преобразует проверяемый параметр в напряжение, а испытательная установка должна измерить это напряжение и отобразить результат. Но иногда оператору необходимо наблюдать за динамикой контролируемого параметра, чтобы убедиться, что результаты находятся в допустимой «зеленой зоне». Например, при анализе поведения регулируемой системы оператору часто интересно знать отклонение параметра и оценку его среднего значения после того, как процесс достигнет установившегося состояния (Рисунок 1). В этой ситуации использование аналогового измерителя с отмеченными на шкале красной и зеленой зонами предпочтительнее использования цифрового или шкального светодиодного дисплея.
 |
||
| Рисунок 1. | Желательно наблюдать отклонения значений напряжения внутри допустимой «зеленой зоны». |
|
 |
||
| Рисунок 2. | Когда зеленая зона составляет всего 10% от полной шкалы, трудно увидеть отклонения от нормы. |
|
Предположим, что диапазон тестируемого напряжения составляет от 4.75 до 5 В. Чтобы сделать вольтметр с максимальным показанием 5 В на основе микроамперметра постоянного тока со шкалой 100 мкА, вы должны были бы использовать последовательный резистор 50 кОм. Шкала измерителя линейна, и на зону тестируемого напряжения приходится всего 5% от полной шкалы (Рисунок 2). Наблюдать за показаниями прибора в такой узкой зоне оператору сложно. Было бы желательно расширить зону тестируемых напряжений, скажем, до 90% от полной шкалы (Рисунок 3). Именно это и делает схема на Рисунке 4. Если контролируемое напряжение VTEST ниже порогового напряжения V2, диод D1 закрыт, и вольтметр состоит из микроамперметра и резистора R1. Когда контролируемое напряжение превышает порог V2, диод открывается, и резистор R2 подключается параллельно R1. Сопротивление вольтметра уменьшается, тем самым, расширяя шкалу измерений. Сопротивления резисторов R1, R2 и R3 можно рассчитать описанным ниже способом.
 |
||
| Рисунок 3. | Расширение зеленой зоны до 90% от полной шкалы значительно упрощает считывание показаний. |
|
 |
||
| Рисунок 4. | Эта простая схема расширяет наблюдаемый диапазон результатов испытаний до 90% от полной шкалы. |
|
Напряжение 4.75 В в начале тестируемой зоны должно составлять 10% шкалы при соответствующем токе 10 мкА. Следовательно, без учета внутреннего сопротивления микроамперметра сопротивление резистора R1 равно 4.75 В/10 мкА или 475 кОм.
После того, как измеряемое напряжение превысит пороговый уровень 4.75 В, сопротивление вольтметра становится равным
Следовательно,
и
