VF SONDA K MULTIMETRU

Běžně jsou dnes k dostání multimetry, které mohou měřit stejnosměrné i střídavé napětí, proud, (jejich hodnotu je možné měřit pouze na poměrně nízkých frekvencích) a samozřejmě mají i funkci měření odporů. Některé mají dokonce objímku pro měření tranzistorů, i když to je jen taková orientační zkoušečka. Jenže amatéři, kteří staví a opravují přístroje pracující na vysokých kmitočtech, by rozhodně uvítali sondu k multimetru, která by jim umožnila měřit i vysokofrekvenční napětí. Jaké by tato sonda měla mít vlastnosti – její vstupní odpor by neměl být menší než 1 Mohm a měla by umožnit měření od 0,1 V do 10 V na kmitočtech od 100 kHz alespoň do 40 MHz, s dobrou linearitou v celém rozsahu měřených napětí, měla by mít jednoduchý design a odpovídající číselné hodnoty by se měly dát číst přímo z displeje multimetru. Na obrázku 1 je zapojení takové sondy, která odpovídá uvedeným požadavkům.

Jak je vidět, sonda se skládá z několika obvodů, které vykonávají následující funkce:

Usměrňovač
kondenzátor C1 – odděluje sondu stejnosměrně od měřeného obvodu,
diody D1 a D2 – usměrňovač a zdvojovač napětí,
kondenzátor C2 – filtrace, zbaví usměrněný signál zbytků vysokofrekvenčního napětí.

Dolní propust
cívka L1 s kondenzátorem C3
Výstupní napěťový dělič - odpory R1, R2 a R3.

Vše je umístěno na plošném spoji 10 x 125 mm podle následujícího obrázku:

Na vstupu sondy je kondenzátor C1, jehož úkolem je vzájemně oddělit stejnosměrnou a střídavou složku měřeného napětí, kondenzátor by tedy měl být bezindukční. Pokud je sonda určena pouze pro práci v tranzistorových obvodech, tedy s nízkým napětím, vyhoví zde miniaturní keramický kondenzátor na 100 voltů, ale pokud plánujeme použít sondu i v elektronkových obvodech s vyšším napětím, musí být kondenzátor C1 dimenzován z bezpečnostních důvodů na napětí nejméně 1000 voltů. Dále vstupní signál postupuje na detektor se dvěmi germaniovými diodami, v testovacím vzorku byly použité stařičké GA204 výroby Tesla, doporučuji použít diody z detektoru v TV nebo VKV rozhlasovém přijímači, pokud je budete kupovat, vyberte takové, které jsou schopné pracovat s dostatečně  velkým kmitočtem (naprostá většina), mají nízké napětí v propustném směru, malou kapacitu a dostatečně velké závěrné napětí. Ze zkušenosti je známo, že diody, i stejného typu, mají určitý rozptyl parametrů, takže doporučuji vybrat diody s pokud možno stejnými parametry (jak na párování diod je uvedeno ZDE ). Za detektorem následuje filtr typu dolní propust, jehož úkolem je propustit dále pouze stejnosměrné napětí. Dolní propust se skládá z keramického kondenzátoru C3 s kapacitou 1 nF a z cívky L1 s indukčností 47 uH. Jako další je zde odporový dělič napětí, jehož hodnoty jsou vybrány tak, aby sonda byla schopna pracovat s multimetry se vstupním odporem nejméně 1 Mohm. Odporový trimr R1 (ležatý) je určen k přesnější kalibraci sondy, při jejím uvádění do chodu. Rozmístění součástek je zřejmé z následujícího obrázku.

Velá sonda je umístěna v trubce ze slabšího plechu, například z konzervové plechovky, jedna z verzí byla zabudována do záclonové trubky. Nad trimrem R1 je provrtán otvor o průměru cca 5 mm, který slouží k regulaci trimru pomocí šroubováku. Oba konce trubky jsou zakryty připájenými plechovými kolečky, kterými prochází z jedné strany izolovaný zkušební hrot a z druhé strany izolovaná dvoulinka (pájecí body OUT) zakončená dvěma banánky pro připojení k multimetru, vhodnější by ale byl slabý stíněný kablík, jaký se používá v NF technice.

Nyní můžeme přistoupit ke kalibraci naší sondy. K tomuto účelu potřebujeme vysokofrekvenční generátor s nízkým výstupním odporem a osciloskop. Nepředpokládám, že toto vše máte doma, proto doporučuji obrátit se na nejbližší dům techniky, školní kroužek, radioklub, nebo alespoň na zkušeného radioamatéra někde v sousedství, jsem si jist, že každý rád pomůže. Postupujeme tak, že výstup generátoru připojíme ke vstupu sondy a zároven osciloskopu, takže můžeme sledovat údaje z osciloskopu při kalibraci sondy. Pomocí odporového trimru R1 pak nastavíme hodnotu na displeji multimetru rovnou hodnotě naměřené amplitudy sinusového signálu osciloskopem. Na pokusném vzorku byla nastavena hodnota na displeji multimetru desetkrát menší, než hodnota odečtená na osciloskopu – schválně, hádejte proč.......

Mariusz Janikowski