Aanpassen van een paneelmeter

paneelmeter

paneelmeterAanpassen van een paneelmeter

Als je voor een project een meter nodig hebt maar de meter heeft niet het juiste bereik, dan kan je natuurlijk op zoek naar een nieuwe meter. Er is echter nog een oplossing: een meter die wél voorhanden is, aanpassen voor het gewenste bereik.

 

Het hangt er natuurlijk vanaf wat je voorhanden hebt. Het beste zijn gevoelige meters, omdat die straks de schakeling waar ze in toegepast worden, het minst belasten. Ik ga hieronder even uit van twee praktijkvoorbeelden die toevallig van meters zijn die ik op de Lichtmis organiseerde. Meters zijn overigens voor redelijke prijzen te koop bij Baco .

Het eerste voorbeeld: een meter die voorzien was van 3 schalen: 0-250V, 0-500V en 0-1000V. Ik begon met de serieweerstand uit de meter te halen. Soms zijn het precisietypen, maar als ze toch aangepast moeten worden voor het bereik dat we wensen, kan je 'm er net zo goed helemaal uithalen. De volgende stap is het meten van de inwendige weerstand van de meter. Op de universeelmeter bleek de inwendige weerstand 48 Ohm te zijn. Tijdens het meten sloeg de meter uit naar 40% van de schaal dus het was kennelijk een gevoelige meter! Vervolgens is het zaak om de gevoeligheid van de meter te bepalen. Ik gebruikte daarvoor een potmeter van 100k in serie met een weerstand van 4k7. Die beschermt de meter nog enigzins als je de potmeter te ver doordraait…

testschakeling 

Begin met de potmeter op maximum en verbind de serieschakeling van potmeter, 4k7 weerstand en meter met bijvoorbeeld je shack voeding van 13,8V. Draai voorzichtig de potmeter terug tot de meter volle schaal aanwijst. Lukt dat niet met de potmeter helemaal ingedraaid, verklein dan de 4k7 weerstand. Staat de meter op volle schaal, meet dan met de universeelmeter de weerstand van de potmeter. Die waarde plus de 4k7 weerstand plus de meterweerstand gaan we gebruiken om te rekenen. Bij mij was de totale weerstand ca. 16,5k. De spanning van de voeding was inderdaad 13.8V, en dus is de stroom die nodig is om de meter volle schaal aan te laten wijzen volgens de wet van Ohm:

I = U / R  =>  I = 13,8 / 16550 = 0,000833A

ofwel circa 833uA. Deze meter moet de anodespanning van mijn lineair gaan meten, en daarvoor moet de volle schaal 1500V zijn. De weerstand die vervolgens in serie moet met de meter is dan:

R = U / I  =>  R = 1500 / 0,000833 = 1,8M.

Neem bij deze spanningen niet 1 weerstand van 1,8M, maar bijvoorbeeld 10 weerstanden van 180k in serie! De reden daarvoor is dat zulke hoge spanningen over de weerstand heen spetteren en je meter kunnen vernielen. Een paar weerstanden in serie verdeelt de spanning over de weerstanden en daardoor springt de (hoog)spanning er niet overheen. Puristen zullen opmerken dat ik de inwendige weerstand van de meter in de berekening moet meenemen, maar met een inwendige weerstand van 48 Ohm is die verwaarloosbaar op 1,8M.

De tweede meter was oorspronkelijk 0-25mA maar ook dat was niet goed. Voor het instellen/checken van de ruststroom van de PL519 moet het bereik eigenlijk 50mA zijn omdat de ideale instelling rond de 25mA ligt. Dat zou precies volle schaal zijn en als het iets meer is staat de meter in de hoek. Afregelen op halve schaal is uiteraard veel gebruikersvriendelijker. Tijdens gebruik zal de stroom wel oplopen tot 200mA bij 1300V (260W input) dus in bedrijf moet de schaal 250mA worden.

De meter had origineel een inwendige weerstand van 4 Ohm, dus dit was typisch een stroommeter. Ik sloopte de shunt eruit en hield 10 Ohm inwendige weerstand over. Met die waarden laat de stroom zich raden: de volle schaal was bij een stroom van 10mA. Dat maakt deze meter minder geschikt als voltmeter. Waarom? Als er 10mA moet lopen bij 1300V, is dat een vermogen van 0,01 maal 1300 is 13W en dat wordt in de serieweerstand opgestookt! Een hoop energieverlies voor niets. Maar als stroommeter hebben we dat probleem niet omdat er dan geen serieweerstand in hoeft.

Nu het berekenen van de shunt. Als ik immers 50mA volle schaal wil hebben, moet ik een weerstand parallel aan de meter zetten die de overtollige stroom opsoupeert. Nou kan ik ingewikkeld de formule voor parallelschakeling van weerstanden gaan toepassen, maar ik beperk me weer tot de wet van Ohm (die vertellen ze je als je van de Universiteit komt: U=IR ofwel u bent ingenieur, een makkelijk ezelsbruggetje). Bij volle schaal liep er immers 10mA en de weerstand van de meter was 10 Ohm. De spanning over de meter is dan:

U = I x R  =>  U = 10 x 0,01 = 0,1V

Wil ik 50mA weergeven, dan loopt er 10mA door de meter. De overige 40mA moet door de shuntweerstand en daar staat dan uiteraard diezelfde 0,1V over. De shunt wordt dan:

R = U / I  =>  R = 0,1 / 0,04 = 2,5 Ohm.

Die waarde maak ik door 4 weerstanden van 10 Ohm parallel te zetten. Nu nog het bereik van 250mA. Ik laat de eerste shunt zitten; dan heb ik al 50mA weggewerkt. Moet ik nog 200mA kwijt, eveneens bij 0,1V. Dus de tweede shunt wordt:

R = U / I  =>  R = 0,1 / 0,2 = 0,5 Ohm.

current 

Hiervoor neem ik twee weerstanden van 1 Ohm parallel en dan heb ik mijn tweede stroombereik. In dit bereik is de waarde van de meter parallel aan de twee shunts slechts 0,4 Ohm en dat is verwaarloosbaar in de kathode van de PL519. Er valt immers maar 0,1V over en dat vind je op 1300V echt niet meer terug.

Maar ja, dan heb je het bereik wel aangepast, maar lijkt de schaal nergens op. Ik loste dat als volgt op: de schaal in die ronde paneelmeters zit meestal met twee schroefjes vast. Die draai je er zo af. Hou je een kale meter over:

Kale meter

Vervolgens de schaal onder de scanner (ik heb zo'n printer die scanner en printer in één is) en op een beetje leuke resolutie inlezen:

oude schaal

Met een fotobewerkingsprogramma veeg je de oude schaalwaarden uit en zet je er een nieuwe schaalverdeling in. De cijfers zijn netjes te draaien (transform – free rotate in Photoshop) en ik gebruikte ook nog 6% "arc" (boogvorm) om de grote getallen met de schaal mee te laten draaien. Dat levert een nieuwe schaal op:

Nieuwe schaal

Meestal is ook de oude schaal slechts op een metalen plaatje geplakt en is de achterzijde blank. Ik print de schaal op stickerpapier (een A4 sticker) en plak de schaal op de blanke achterzijde. De nieuwe schaal op zijn plek schroeven en je hebt een fraai ogende meter met precies de goede schaal die je hebben wilt.

Een nieuwe meter 

Dus zo maak je een meter met de juiste waarde voor je project!