自制三位半数字电压表获得成功！

barracuda · 发表于 2013-1-13 00:32:04

本帖最后由 barracuda 于 2013-1-13 00:38 编辑

前一阵子杂牌的9205万用表出现问题，维修的同时就顺便学习了下ICL7106/7这块3位半模数转换器芯片的DataSheet，一番研究，感觉这块芯片虽然价格低廉，遍地开花，但是指标似乎不低，如果基准源足够精确的话，配上适当的元件，应该能够得到足够的精度供业余使用，当即决定利用ICL7107制作一块较高精度的20V表头，能够在某些方面取代未经过校准的杂牌9205万用表。
ICL7107最大的麻烦就是它驱动数码管不是扫描式的，这样的话，就要多出几十条连线，上网搜了一圈，在数码之家找到了一个设计好的PCB成品图，而且还有做成的作品，就以它为蓝本了。

这是之前找好的线路图，对其稍做修改，7107的时钟采用40.003KHz晶振提供，虽然说7107用RC振荡就可以正常工作，但是，为了达到100uV的最小分辨率，决定用晶振以提高时钟稳定度；DataSheet里推荐时钟频率是48KHz，但是没有买到48KHz的晶振，只有40.003KHz的，仔细一看，40KHz时钟还可以抑制50/60Hz的噪声，真是歪打正着。
ICL7107的基准是最关键的，它直接决定了电压表的精度，由于这是试验的版本，所以照例采用TL431+多圈微调，待以后再用更精密基准源提供基准。

开始制作印制板，由于网上找到的PCB是用CD4069提供负压的，所以就先这么做了，ICL7660暂时不用
先把PCB图打印到热转印纸上，话说这打印耗材有门道，这次用的HP原装硒鼓，打出来的图案光洁牢固，以前用的国产兼容硒鼓，经常打出来的同时，较细的线条就掉了

裁成小块

对裁好的覆铜板进行处理，钢丝球+肥皂猛刷，铜箔不怕刷毛了，刷毛了反而利于碳粉的附着
刷干净的覆铜板把它擦去水分，放到暖气上烘干，需要注意的是，刷干净后，千万不能用手触摸铜箔面，如果手上的油脂粘到了铜上，等腐蚀后你就等着哭吧，有油碳粉是很容易剥落的

将PCB与图案对齐，粘上透明胶条固定，不用担心透明胶条受热会融化

下面开始热转印，没有转印机就用熨斗了，一样好使，温度要调高一点，我用的“棉”挡，先把熨斗压在上面预热大约10秒钟
然后，从一边像另一边单方向推动熨斗，不易来回拖熨，熨斗熨烫的同时要用力下压熨斗以施加压力，大约熨烫15次左右就可以了，温度足够的标志是有少量烟雾冒出

趁热可以揭开转印纸一脚检查转印情况，这就是没印好，需要继续熨烫
不需担心热转印纸会整个掉下来，它一受热压就会和覆铜板粘在一起，揭开一小脚没有问题

转印好了，趁热撕下转印纸，千万不要等冷了再撕，有时候冷了撕纸会破，上面的蜡质会撕不干净

印好的PCB

用三氯化铁溶液进行腐蚀，这里有个小技巧：腐蚀的时候利于表面张力把PCB铜面向下浮在液面上，这样生成的氯化铜会不断被稀释，腐蚀起来会快很多，而且很均匀，当然，不要忘了适当加热。

腐蚀好的线路板

刷上一层松香酒精溶液，一是保护，二是助焊

barracuda · 发表于 2013-1-13 00:39:17

本帖最后由 barracuda 于 2013-1-13 01:03 编辑

开始备料，买到的是MAXIM的ICL7107，分压用的是0.05%的精密电阻，10K和90K组成1/10分压网络，几个关键电容，按手册要求采用的是国产CBB电容，还准备了一些聚酯电容，待以后试验
负压靠ST的HCF4069提供，兼容CD4069
基准源采用工业级TL431，3296电位器分压，提供1.0V基准电压，这样，不加分压电阻表头满度1.999V，加分压电阻是19.99V

先从最矮的元件开始焊

安装单排孔，这是为ICL7107准备的

晶振是小圆柱的，卧式安装，引脚要弯折以下，注意防止短路

安装其他元件

安上ICL7107

插上数码管就做好了，这是做好的样子

通电，直接显示000，一切正常

微调电位器，使得输入的基准电压为1.00V，由于没有高精度的表，所以先大致调个1.00V，等以后再校准
测量一个12V电瓶，11.51V，刚放完电

下面来说说关键的几个电容，分别是Cref，Caz，Cint
对于这几个电容，手册对其有特殊要求，要求其介质吸收率必须很低，否则会影响到AD的精度
先说Caz，这个要求不高，用一般聚酯的就行
然后是Cref和Cint，手册推荐用聚丙烯的，这里陶瓷，独石，电解都是不能用的，聚丙烯对应国产电容就是CBB电容，但是通常卖电容的分不清聚酯和CBB，都当成一类卖，这就要注意挑选了。对于电容合格与否，ICL7107有一个自检的方法，就是把输入端31脚和基准电压输入36脚短路，显示的数字与“999”相差越小，电容越好。
我用的就是普通CBB电容
对于40KHz时钟，2V输入，他们的参数是：Caz 0.047uF ； Cref 0.1uF ；Cint 0.22uF ； Rint 470K

短路31脚和36脚，显示999，非常完美
完全符合要求的电容

补充内容 (2013-1-25 17:29):
改进后的表头已完成，附PCB文件，在这个帖子里
http://www.crystalradio.cn/thread-367542-1-1.html

求是 · 发表于 2013-1-13 00:52:26

本帖最后由求是于 2013-1-13 00:55 编辑

没看到基准源是什么
等看下集

barracuda · 发表于 2013-1-13 01:09:05

求是发表于 2013-1-13 00:52
没看到基准源是什么
等看下集

基准源用的是TL431+3296电位器
这是试验性质的，先不用太高的基准，测试电路是关键
对于200mV满度，基准源要100.00mV；2V满度的表头，基准源要1.000V，当然越精确越好
下一步制作打算直接用1.000V的ADR510，或者是ADR4530(3.000V)+精密电阻分压
主要是我没有高精度的表来校准，只好靠基准源来校准了

爱上初秋的晚霞 · 发表于 2013-1-13 09:53:03

看来以后做电源表头也可以自己做了

bigradio · 发表于 2013-1-13 10:01:33

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66718 · 发表于 2013-1-13 10:16:17

不错的技术贴，加分支持。

yangcheng84 · 发表于 2013-1-13 11:12:20

楼主高人啊，好技术！

zjd1103 · 发表于 2013-1-13 11:26:41

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bnm · 发表于 2013-1-13 12:21:59

这个电压表做得真不错。

qtf812 · 发表于 2013-1-13 13:15:11

很不错啊，厉害！

hnwfn · 发表于 2013-1-13 14:09:44

纯手工打造精品，价格外壳完美

lingnanyijian · 发表于 2013-1-13 14:32:16

高手，高手哦！

水天堂 · 发表于 2013-1-13 20:47:58

牛人啊，值得学习

调节器 · 发表于 2013-1-14 10:34:56

牛人啊，值得学习

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bigradio bigradio 当前离线积分 4367 IP卡狗仔卡	发表于 2013-1-13 10:01:33 \| 显示全部楼层提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽
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zjd1103 zjd1103 当前离线积分 196738 IP卡狗仔卡	发表于 2013-1-13 11:26:41 \| 显示全部楼层提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽
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