|
In dit artikel wordt een zeer eenvoudig apparaatje beschreven, waarmee u een gelijkspanning desnoods tot op 0,1 mV nauwkeurig kunt instellen. Een zeer handig hulpmiddeltje in het laboratorium! |
Bespreking van de schakeling
Het principe van de schakeling
Het principe van het apparaatje berust op een ideetje dat lang geleden door de auteur in 'Radio Bulletin' werd gepubliceerd. Een gewone spanningsdeler, opgebouwd met een normale potentiometer kan, zoals geschetst in onderstaande figuur, worden vervangen door een combinatie van drie potentiometers. Op de eerste plaats door twee identieke potentiometers R1 en R2, verbonden tussen de massa en een goed gestabiliseerde voeding. Op de tweede plaats door een derde potmeter R3, vele malen groter in waarde, verbonden tussen de lopers van de twee eerste potentiometers. Op de uitgang van de schakeling staat dan een spanning, die gelijk is aan de som van UL en dat deel van het spanningsverschil UH - UL dat bepaald wordt door de plaats van de loper van R3.
Als u UL iets kleiner maakt dan UH, staat er een zeer kleine spanning over de volledige koolbaan van R3 en kunt u met deze derde potentiometer iedere spanning tussen deze twee waarden heel erg nauwkeurig instellen, zelfs met doodgewone draaipotentiometers.
 |
| Het principe van de schakeling. (© 2017 Jos Verstraten) |
Stel dat u een spanning van precies 0,775 Vdc nodig hebt voor het afregelen van een logaritmische omvormer. U stelt dan potentiometer R1 zo in, dat de spanning op zijn loper gelijk is aan ongeveer 0,7 Vdc en potentiometer R2 zo in, dat de spanning op zijn loper gelijk is aan ongeveer 0,8 Vdc. Over R3 staat dan een spanning van slechts 100 mV, zodat u heel gemakkelijk op de uitgang de gewenste waarde van 0,775 Vdc kunt instellen. Voorwaarde is natuurlijk wél dat u beschikt over een zeer goed gestabiliseerde en zeer stabiele voeding met een verwaarloosbare drift. Maar met de moderne geïntegreerde spanningsstabilisatoren met hun uitstekende eigenschappen mag dat geen probleem zijn.
De volledige schakeling van de spanningsbron
Het principe is tot een in de praktijk goed bruikbaar apparaatje volgens onderstaande figuur uitgewerkt. Naast de drie potentiometers hebt u een draaischakelaar nodig met 4x3 standen en een goede operationele versterker om het geheel te bufferen. In de bovenste stand van schakelaar S1 wordt de spanning op de loper van potentiometer R1 via de schakelaarcontacten 1 en 7 aangeboden aan de buffer (IC1) en dus ook aan de uitgang. Op de uitgang verschijnt de hoge spanning UH, af te regelen met R1. Weerstand R2 vervangt de normale belasting (R3 en R5) van potentiometer R1, zodat het omschakelen van de schakelaar geen merkbare invloed heeft op de grootte van de ingestelde spanning.
 |
| De volledige schakeling van de schakeling. (© 2017 Jos Verstraten) |
Dank zij de omschakelaar kunt u dus op een heel gebruiksvriendelijke manier eerst de hoge grensspanning, dan de lage grensspanning en tot slot de gewenste spanning instellen. Het laatste onderdeel is de condensator C1, geschakeld tussen de ingangsspanning en de massa. Deze zorgt voor het ontkoppelen van deze spanning en verhindert eventuele oscilleerneigingen van de operationele versterker.
De bouw van de schakeling
In de twee volgende figuren worden het printje en de componentenopstelling van dat printje voorgesteld. Voor schakelaar S1 gebruikt u natuurlijk een 4x3-standen Lorlin-type met printcontacten. De sectie D blijft dan ongebruikt. De drie potentiometers kunt u met hun behuizing aan de koperzijde van het printje monteren, de as wordt op de componentenzijde vastgeschroefd, de contacten worden naar binnen gebogen en vast gesoldeerd op de printgaatjes. Let op de twee draadbruggetjes ① en ②.
 |
| Het printje voor de schakeling. (© 2017 Jos Verstraten) |
 |
| De componentenopstelling van de print. (© 2017 Jos Verstraten) |
Tips voor het gebruik
Het regelbereik van de nauwkeurige spanningsbron
Het regelbereik van het apparaatje wordt volledig bepaald door de eigenschappen van de toegepaste operationele versterker. De maximale ingangsspanning is, bij gebruik van een CA3140, 36 Vdc. De maximaal instelbare uitgangsspanning wordt door de uitgangstrap van deze op-amp begrensd op een waarde die ongeveer 3 V lager is dan de ingangsspanning. De CA3140 regelt echter zijn uitgang wél volledig tot 0 V.
Negatieve spanningen
Het is ook mogelijk negatieve referentiespanningen in te stellen of rond de 0 V te werken. De twee ingangen worden dan aangesloten op symmetrische voedingsspanningen (bijvoorbeeld ±12 Vdc) en de uitgang levert ten opzichte van de gemeenschappelijke massa van beide voedingen naar keuze een positieve of negatieve spanning. Als u bijvoorbeeld de lage spanning UL instelt op -1 Vdc en de hoge spanning UH op +1 Vdc, dan kunt u met de potentiometer R3 de uitgangsspanning tussen deze grenzen variëren.
Digitale halfgeleider tester
