Диапазон измеряемых на практике сопротивлений условно делят на три части: малые сопротивления (менее 10 Ом), средние сопротивления (от 10 Ом до 1 МОм) и большие сопротивления (более 1 МОм). Эти границы достаточно приблизительны и могут различаться. Наиболее распространенные аналоговые и цифровые тестеры и мультиметры предназначены, в основном, для измерения средних сопротивлений. Однако необходимость измерения малых сопротивлений (менее 1 Ом) возникает достаточно часто, например, при проверке обмоток трансформаторов, контактов реле, шунтов и др.
«Измерение сопротивлений основано на преобразовании их величины в ток или напряжение, поэтому при малом сопротивлении получается небольшое падение напряжения либо ток мало отличается от режима короткого замыкания. Если увеличить измерительный ток, на измеряемом сопротивлении может рассеиваться недопустимо большая мощность, в результате чего может «сгореть» резистор. Кроме того, за счет нагрева резистора меняется его сопротивление, что приводит к дополнительной погрешности измерения (температурная погрешность)». Это выдержка одной из статей, которую я нашел в сети. Попробуем разобраться, так ли это страшно на самом деле.
Ну с температурной погрешностью и со сгоранием в нашем случае мы повременим, так как в основном резисторы, сопротивление которых будем измерять, изготавливаются из проволоки. Теперь немного посчитаем. В приборе, схему которого я хочу предложить используется два режима измерения сопротивления. При стабильном токе в 1А (шкала 1 деление = 0,002 Ом) и при стабильном токе 0,1А (шкала 1 деление = 0,02 Ом). Это для головки показанной на фото 1. Как видно из фото, измерительная головка имеет ток полного отклонения 100мкА. Цена маленького деления — 2мкА.
И так, при токе в 0,1А прибор будет измерять сопротивление с 0,02 Ома до 1-го Ома. Т.е. отклонение стрелки на последнее деление шкалы будет соответствовать одному Ому. Допустим меряем 1 Ом. Р=I2 R. Мощность выделяемая на измеряемом резисторе будет равна 0,01Вт. Теперь посчитаем мощность, которая может выделиться на измеряемом резисторе сопротивлением 0,1 Ом при токе 1А. Р = 1 1 0,1 = 0,1Вт = 100мВт. Так что конец Света отменяется. Ток в 1А и 0,1А я выбрал для простоты расчетов, нам же потребуется ток немного другой величины – это связано с конкретным сопротивлением рамки измерительной головки.
Стабилизация тока в схеме осуществляется транзистором VT1 TIP107 и микросхемой DA2 К153УД2. Выбор этой микросхемы связан с ее возможностью работать при входных напряжениях близких к напряжению питания. Транзистор TIP107 можно заменить на КТ973 с любой буквой. Принцип работы приборчика, как вы уже догадались, заключается в измерении падения напряжения на измеряемом сопротивлении при прохождении через его определенного стабильного тока. Какой ток нам нужен на самом деле? Сопротивление рамки у моего измерительного прибора равно 1200Ом, ток полного отклонения – 0,0001А, значит, если мы будем использовать эту головку в качестве вольтметра, нам потребуется подать на ее напряжение величиной = U = I R = 0,0001 1200 = 0,12В = 120мВ для отклонения стрелки на последнее деление шкалы. Это означает, что именно такое напряжение должно упасть на сопротивлении в 1 Ом на пределе измерения прибора от 0,02Ома до 1Ома. Значит на данном пределе измерения нам надо пропустить через измеряемый резистор стабильный ток величиной I = U/R = 0,12/1 = 0,12A = 120мА. Тоже самое можно рассчитать и для другого предела, там потребуется ток величиной 1,2А.
Идем дальше. Схема собрана. Перед первым включением тумблер SB1 надо разомкнуть, а резистор R2 выставить в среднее положение (резистор подстроечный многооборотный). Выходные клеммы прибора замкнуты контактами кнопки SB2. Головка пока не подключена. Параллельно резистору R4 = 1Ом подключаем мультиметр, включаем питание и резистором R2, выставляем на нем напряжение примерно 1,2В, что будет соответствовать току, проходящему через него, величиной в 1,2А. Подключаем к клеммам резистор величиной 1Ом, нажимаем на кнопку SB2 – падение напряжения на резисторе R4 не должно измениться, это будет говорить о том, что стабилизатор тока работает. Теперь подключаем эталонный резистор величиной 0,1 Ома. Я брал резистор С5-16МВ1 с процентным отклонением в 1%. Этого для радиолюбителя вполне достаточно. Я думаю, что многие из вас, так же как и я, вряд ли обращают внимания на процентное отклонение сопротивления используемых резистор, да если оно еще и закодировано латинскими буквами. Далее подключаем головку, опять жмем на кнопку «Измерение» и резистором R2 уже окончательно точно выставляем стрелку прибора на последнее деление шкалы. Это мы настроили предел измерения от 0,002 Ома до 0,1 Ома. После этого замыкаем тумблер SB1 и резистором R3 выставляем напряжение на резисторе R4 равное примерно 0,12В, что соответствует току стабилизации 0,12А. К клеммам подключаем якобы эталонный резистор 1 Ом, нажимаем на кнопку «Измерение» и опять же резистором R3 устанавливаем стрелку на последнее деление. Получили предел измерения от 0,02 Ома до 1 Ома. На этом регулировка закончена.
При сборке прибора транзистор VT1 и микросхему DA1 обязательно установите на радиаторы. На таком радиаторе, что показан на фото2, микросхема нагревается до температуры +42С при работе с током 1А. Контакты кнопки «Измерение» должны выдерживать с лихвой ток 1А. От качества этой кнопки напрямую зависит суровая жизнь измерительной головки. Если каким либо образом нарушится контакт, а к клеммам в это время не будет подключен измеряемый резистор, то все напряжение 5В попадет на головку. Операционный усилитель, резисторы и конденсатор установлены на небольшой печатной плате, остальные детали соединены проводниками. В качестве сетевого трансформатора можно применить ТВК -110Л1 от старых телевизоров. Правда придется в нем заменить провод вторичной обмотки на ток 1,2А. Как рассчитать диаметр провода можно посмотреть . Есть еще одна возможность улучшить прибор – сделать его приставкой к цифровому мультиметру — использовать мультиметр вместо измерительной головки, тогда на пределе измерения напряжения оного — 200мВ, можно будет измерять сопротивление резисторов… сейчас посчитаем. Работаем со стабильным током 0,1А, который протекает по измеряемому резистору. Мультиметр показывает 1мВ = 0,001В, значит сопротивление резистора будет равно R = U/I = 0,001В/0,1А = 0,01 Ом. Для тока 1А и при показаниях мультиметра опять таки же 1мВ, сопротивление измеряемого резистора будет = 0,001/1 = 0,001Ом. У меня мультиметр измеряет напряжение до 0,1мВ, значит я могу измерять сопротивления до 0,0001 Ома. К недостаткам этого прибора можно отнести неудобство пользования. Им нельзя например замерить активное сопротивление обмотки двигателя или трансформатора на предмет межвиткового замыкания, потому как нет щупов. Ну все равно во многих случаях он может быть полезен. Успехов всем. До свидания. К.В.Ю. Скачать рисунок печатной платы.
Стоит открыть любой учебник по электротехнике и сразу выясняется, что практически все электротехнические величины названы в честь великих физиков прошлого: Вольт, Ампер, Генри, Ом, Фарада, Тесла, Герц. Конечно, обидно, что российских физиков в этом списке нет.
Немецкий физик Георг Ом первый ввёл понятие сопротивления. В его честь единицу измерения сопротивления стали называть «Ом». Эта величина изображается греческой буквой омега – Ω.
Раньше радиоэлементы так и назывались «сопротивление» и лишь много позже в обиход вошло слово резистор . До введения маркировки с помощью цветных полосок все необходимые данные наносились непосредственно на корпус резистора. В технической литературе можно встретить такие обозначения: килоом и мегаом, что означает соответственно тысяча ом и миллион ом. На принципиальных схемах рядом с обозначением резистора можно встерить надписи: 4К7 – четыре и семь килоома (4,7 кОм) или 1М2 – один и два мегаома (1,2 МОм). На зарубежных схемах «Ом » пишется как «Ohm ».
Для измерения сопротивлений используется прибор, который называется Омметр . Приборы, измеряющие только сопротивление, в радиолюбительской практике обычно не используются. Такие высокоточные приборы применяются на заводах выпускающих резисторы для определения номинала с определённой погрешностью или в научно-исследовательских лабораториях.
Зато все знают такое понятие как тестер или мультиметр . Такие приборы объединяют в себе вольтметр, амперметр и омметр + ещё функционал дополняется возможностью проверки диодов или же измерения температуры. Всё зависит от стоимости и исполнения прибора. Мультиметры бывают стрелочные и цифровые. Каждый из них имеет свои особенности, достоинства и недостатки.
На принципиальных схемах омметр обозначается следующим условным графическим обозначением.
Стоит понимать, что так обозначается прибор целиком. В реальности же омметр также собран из достаточно большого количества радиодеталей, и его принципиальная схема включает в себя немалое количество элементов. Данное условное обозначение применяется в основном для того, чтобы показать, на каком участке схемы и каким прибором необходимо проводить измерение. Вот пример.
Здесь на схеме показано, как нужно замерять сопротивление звуковой катушки динамика. Из схемы видно, что кроме омметра (измерительного прибора) и самого динамика ничего не нужно.
Как уже говорилось, омметр, как правило, входит в состав мультиметра. Исключение составляют только узкоспециализированные и высокоточные приборы для измерения сопротивления. Они стоят довольно дорого и их могут позволить себе только крупные фирмы и исследовательские лаборатории.
Омметр в составе тестера-мультиметра используется как вспомогательный. Прежде всего, им можно проверять исправность транзисторов и диодов, а при небольшом навыке стабилитронов и тиристоров. Омметр незаменим при поиске самых главных неисправностей электронных схем:
Короткое замыкание, где его быть не должно.
Обрыв там, где должна быть замкнутая цепь.
Конечно, омметром проверяются обмотки трансформаторов, электродвигателей. Несложно проверить электролитические конденсаторы большой ёмкости, но только на исправность. На утечку проверить электролит не удастся.
О стрелочных измерительных приборах…
Стрелочные приборы в настоящее время применяются редко ввиду большой погрешности, ограниченной функциональности и необходимости расчёта результатов показаний. Кроме того, стрелочные приборы время от времени требуют калибровки.
Стоит отметить, что стрелочные омметры устроены проще своих цифровых собратьев. Ранее, ещё до широкого распространения цифровых мультиметров, в ходу у радиолюбителей были так называемые авометры. Аво метр – это стрелочный многофункциональный прибор, который в одном корпусе объединяет три прибора для измерения основных электрических величин: а мперметр – измеряет силу тока, в ольтметр – измеряет напряжение и о мметр – измеряет сопротивление. Как видим, название авометра происходит от названий тех приборов, которые входят в его состав.
Стоит отметить, что для стрелочных приборов, таких как амперметр и вольтметр не нужен источник питания (батарейка), а омметр обязательно требует наличие батареи питания.
Дело тут в том, что стрелочные приборы амперметр и вольтметр измеряют такие величины, как ток и напряжение на рабочих, включенных приборах. И именно поэтому им не нужен свой собственный источник питания, так как энергию для отклонения указательной стрелки они получают от участка схемы, на котором проводится замер электрических величин.
С омметром другая история. Омметр замеряет сопротивление. Но замерить сопротивление участка цепи, которое находиться под рабочим напряжением нельзя. Можно лишь замерить ток и напряжение на участке цепи и с помощью закона ома вычислить сопротивление этого участка. Думаю, с этим понятно.
Поэтому омметр используют лишь в тех случаях, когда нужно измерить сопротивление участка цепи или радиодетали при выключенном рабочем электропитании. А для того, чтобы определить сопротивление какого-либо участка цепи или радиодетали, нужно пропустить через него пусть и небольшой ток, которого достаточно для отклонения стрелки стрелочного прибора. Именно поэтому стрелочные вольтметры и амперметры могут работать и без батареи питания, но вот даже стрелочный омметр без батарейки работать не будет.
К недостаткам стрелочных приборов можно отнести достаточно большие габариты, необходимости калибровки, трудоёмкость при считывании показаний. Но, несмотря на это, и у стрелочных приборов есть свои преимущества.
Преимущество стрелочных приборов.
Что можно сказать в пользу стрелочных измерительных приборов? А вот что. Как уже говорилось, стрелочный амперметр и вольтметр не нуждаются в источнике питания. Об этом весомом преимуществе вспоминаешь регулярно, когда в цифровом мультиметре наглухо садится батарейка
Современный мультиметр в обязательном порядке требует наличия батареи питания. Она нужна для того, чтобы питать микросхемы контроллера и дисплея, на котором отображаются результаты измерений.
В пользу стрелочных приборов можно отнести и то, что они имеют достаточно простое устройство. Это напрямую сказывается на ремонтопригодности таких приборов. Восстановить работу стрелочного прибора порой не так уж и сложно и дорого, в то время как восстановить современный цифровой мультиметр иногда просто невозможно.
Взглянем на внутренности цифрового мультиметра.
Прибор питается от батарейки типа «Крона» напряжением 9 вольт. Её, предохранитель и контроллер прибора видно при снятой задней стенке. Также видны контактные участки многопозиционного переключателя и другие элементы схемы.
Рассмотрим основные практические измерения с помощью популярного прибора DT-830B. Прибор представляет собой компактный универсальный мультиметр, позволяющий измерять постоянное и переменное напряжение, силу тока и сопротивление. Кроме того на панели прибора есть специальный разъём для проверки коэффициента усиления h 21Э (hFE ) маломощных транзисторов.
Практическая работа с мультиметром DT-830B.
Прежде чем приступать к работе следует твёрдо запомнить одно правило. Независимо от того, что вы собираетесь мерить: ток, напряжение или сопротивление всегда необходимо начинать с максимального предела и поэтапно переходить на более низкие пределы измерения.
Пределы измерения омметра выглядят вот так.
На панели мультиметра DT-830B они ограничены зелёной линией. Прибор имеет 5 пределов измерений:
200 - на этом пределе измеряются сопротивления величиной до 200 Ом;
2000 - на этом пределе измеряются сопротивления до 2 килоом (2 кОм = 2000 Ом);
20k - на этом пределе измеряются сопротивления, величина которых не превышает 20 килоом (20 кОм = 20 000 Ом);
200k - предел для измерения сопротивлений до 200 килоом (200 кОм = 200 000 Ом);
Ну, и наконец, 2000k - предел для измерения сопротивлений до 2 мегаом.
Если вы запутались в килоомах и мегаомах, и не знаете как определить, сколько это будет в омах, то добро пожаловать сюда . Там подробно рассказано о сокращённой записи численных величин.
Когда в режиме измерения сопротивления оба щупа разомкнуты, на индикаторе в старшем разряде высвечивается цифра 1, что означает бесконечно большое сопротивление.
А при замкнутых накоротко щупах на индикаторе высвечиваются три нуля. Это значить, что измерительная цепь коротко замкнута. Иногда самая правая цифра может быть 1 или 2 (на дисплее типа вот так 001 или 002). Это величина погрешности самого прибора. Она настолько незначительна, что ей можно пренебречь.
У профессиональных мультиметров, например В-38, которые используются в лабораториях, имеется потенциометр калибровки, с помощью которого можно установить > 0 < - т.е. откалибровать прибор. Пределы измерения у приборов такого типа выбираются автоматически.
При любых измерениях касаться руками неизолированных частей щупов очень не рекомендуется. При отсутствии опыта не проводите измерения на аппаратуре находящейся под напряжением питания – это касается замера токов и напряжений.
Для практики измерим сопротивление постоянного резистора, номинал которого заранее известен. Он нанесён на корпус резистора. Все измерения производятся с помощью зажимов типа «крокодил» то есть пальцы рук ни к чему не прикасаются. При этом сопротивление человеческого тела не может зашунтировать измерительную цепь и искажать результаты измерений.
На снимке видно показания прибора: 690 Ом. Номинал данного резистора 680 Ом, то есть погрешность для данного резистора составляет чуть более одного процента.
Токи, напряжения и сопротивления радиолюбитель измеряет обычно одним комбинированным прибором - авометром. Такой прибор совмещает в себе амперметр, миллиамперметр, вольтметр и омметр, основы построения которых рассмотрены в предыдущем разделе книги.
Какие виды и пределы измерений должен обеспечивать такой комбинированный прибор?
Налаживая или ремонтируя радиоаппаратуру, радиолюбителю приходится измерять постоянные и переменные напряжения от долей вольта до нескольких сотен вольт. Если же речь идет только о транзисторных конструкциях, то в этом случае верхний предел измерений напряжений не превышает, как правило, 20.. 30 В.
Постоянные токи приходится измерять в пределах от долей миллиампера до сотен миллиампер или даже нескольких ампер, если, например, имеют дело с мощными транзисторами. Измерять переменные токи звуковой частоты приходится значительно реже. Поэтому описываемым авометром не предусмотрено измерение переменных токов.
Наконец, сопротивления, с измерением которых радиолюбителю приходится сталкиваться^ могут быть в пределах от единиц Ом до нескольких мегаом.
Описываемым авометром можно измерять: постоянный ток до 500 мА (пределы измерений: 1, 10, 100 и 500 мА), постоянные напряжения до 500 В (пределы: 1, 10, 100 и 500 В), переменные напряжения до 500 В (1, 10, 100 и 500 В) и сопротивления от 1 Ом до 5 МОм (пределы: 1 Ом...5 кОм, 10 Ом.., 50 кОм, 100 Ом...500 кОм и 1 кОм...5 МОм). Относительное входное сопротивление вольтметра постоянного тока-около 10 кОм/В.
Принципиальная схема авометра изображена на рис. 21, а. Чтобы легче разобраться в работе прибора, отдельно показаны его упрощенные схемы, используемые при измерении постоянного тока (рис. 21,6), постоянных напряжений (рис. 21, в), переменных напряжений (рис. 21, г) и сопротивлений (рис. 21, д).
Измерительным прибором авометра служит микроамперметр М24 (РА1) с током полного отклонения стрелки 1я=100 мкА и сопротивлением рамки Rh= = 645 Ом. Для микроамперметра с другими значениями 1и и RB сопротивления всех резисторов авометра надо, естественно, перерассчитать.
При измерении постоянного тока параллельно микроамперметру подключают универсальный шунт, состоящий из резисторов R2 - R9 с общим (расчетным) сопротивлением 4355 Ом. Отводы от точек соединения резисторов R2 и R3, R4 и R5, R6 и R7 не используются (они нужны при измерении сопротивлений), поэтому на рис. 21,6 эти элементы шунта заменёны резисторами R2+R3, R4+R5 и R6+R7.
При измерении постоянных и переменных напряжений универсальный шунт отключается, что необходимо для сохранения высокого входного сопротивления вольтметра. В зависимости от рода (постоянное или переменное) и значения измеряемого напряжения последовательно с микроамперметром включается один из добавочных резисторов R14 -R17 (рис. 21, в) или RIO -R13 (рис. 21, г).
Вольтметр переменного тока отличается от вольтметра постоянного тока наличием в нем диодов VD1, VD2’ и сопротивлениями добавочных резисторов, которые, как указывалось ранее, меньше сопротивлений соответствующих резисторов вольтметра постоянного тока примерно в 2,2 раза.
Прибор для измерения сопротивлений заметно отличается от простейших омметров, схемы которых были рассмотрены в предыдущем разделе (см. рис. 13). В этом приборе при измерении сопротивлений параллельно микроамперметру подключается универсальный шунт, состоящий из резисторов R2, R3-fR4, R5+ -fR6 и R7+R8+R9. Сопротивления резисторов шунта и добавочных резисторов R18 - R21 подобраны так, что входное сопротивление омметра R вх НЭ ВТОрОМ пределе («ХЮ»), в 10 раз больше RBX первого предела («XI»), равного 50 Ом, на третьем («ХЮО»)-в 10 раз больше RBX второго предела, а на четвертом («ХЮ00»)- в 10 раз больше RBX третьего предела. Функции шунта омметра выполняют резисторы универсального шунта микроамперметра. Но отводы от точек соединения резисторов R3 и R4, R5 и R6, R7 - R9 при измерении сопротивлений не используются.
На первых трех пределах омметра («X1«ХЮ», «ХЮО») к универсальному шунту подключены цепи, каждая из которых состоит из одного элемента 332 (Ql, G2 или G3) и резистора (R19, R20 или R21). Для измерений на четвертом пределе («ХЮ00») к омметру через гнезда XS1, XS2 подключают внешний источник питания напряжением 9 В. Им могут быть две батареи 3336JI, соединенные последовательно, или блок питания, входящий в комплект описываемых приборов.
Вся коммутация в авометре (подключение и отключение универсального шунта, резистора R1, с помощью которого устанавливают на нуль стрелку прибора при измерении сопротивлений) осуществляется с помощью одного переключателя SA1. В положении «Q» к микроамперметру подключается универсальный шунт и резистор R1, а в положении «гпА»-только универсальный шунт. Диоды VD1 и VD2 постоянно подключены к микроамперметру, но, поскольку их обратное сопротивление составляет сотни килоом, они практически не оказывают на него шунтирующего действия. Элементы Gl - G3 омметра при измерении тока и напряжения -не отключаются от шунта, что также сделано с целью упрощения коммутации авометра.
Описываемый прибор - универсальный. И не только потому, что с его помощью можно измерять ток, напряжение и сопротивление, но еще и потому, что его микроамперметр может быть использован в некоторых других измерительных приборах радиолюбительской лаборатории. С этой целью на переднюю панель авометра выведены гнезда XS3 и XS4 («100 мкА»), соединенные непосредственно с зажимами микроамперметра. Надо только помнить, что при таком использовании микроамперметра переключатель SA1 должен находиться в положении «V».
Конструкция и детали. Общий вид авометра показан на рис. 22, а конструкция его корпуса и размещение в нем деталей даны на рис. 23. Несущим элементом конструкции является корпус 2. На его передней стенке с внутренней стороны закреплен микроамперметр 5. Корпус последнего имеет спереди выпуклость высотой около 3 мм, поэтому к передней стенке он крепится не непосредственно, а через прокладку 4. На передней стенке авометра закреплены также две колодки 15 с гнездами XS5 - XS20, колодка 12 с гнездами XS3, XS4 и XS21, переменный резистор R1 («Уст. 0») и переключатель вида измерений SA1. Для крепления колодок с гнездами использованы винты МЗХ8 с потайной головкой. Уголки 7 и 13 для крепления крышки 6 соединены с корпусом заклепками 8, а ножки 10 - заклепками 9.
Монтажная плата 16 (на рис. 23 показана штриховыми линиями) с резисторами R2 - R21, диодами VD1, VD2 и элементами Gl - G3 закреплена винтами МЗХ28 с потайными головками. Винты пропущены через трубчатые стойки 11 и ввинчены в средние резьбовые отверстия колодок.
Надписи, поясняющие назначение ручек управления и гнезд, выполнены на полосах цветной бумаги и прикрыты накладкой 1 из прозрачного бесцветного органического стекла. Для крепления накладки к передней стенке корпуса использованы гайки переменного резистора и переключателя, один из винтов крепления колодки 12 и два винта 3 (М2Х5), которые ввинчены с обратной стороны стенки. Колодка 14 с гнездами XS1 и XS2 закреплена на уголке 13 одним винтом МЗХ6.
Корпус, крышка и уголки изготовлены из листового алюминиевого сплава АМц-П; пригоден также мягкий дюралюминий. Разметка передней стенки корпуса показана на рис. 24.
Изготавливая крышку, надо добиваться сопряжения ее с корпусом, т. е. так подогнать размеры, чтобы она не выступала за габариты корпуса.
Наиболее ответственные детали авометра - гнезда. От тщательности их изготовления во многом зависит надежность работы прибора. Конструктивно все гнезда одинаковы. Для удобства изготовления они объединены в четыре группы, каждая из которых смонтирована на отдельной колодке. Устройство одной из таких групп показано на рис. 25. Каждое гнездо (рис. 25, а) образовано отверстием в колодке 15 и контактом 20, закрепленным на ней винтом 21. Форма контакта такова, что его нижняя (по рисунку) часть наполовину перекрывает отверстие под штепсель, поэтому при подключении эта часть контакта поднимается (рис. 25, б) и давит на штепсель, благодаря чему обеспечивается надежный электрический контакт.
Колодки 12, 14 и 15 (рис. 25, в) изготавливают из листового гетинакса, текстолита, стеклотекстолита или органического стекла. Всего для авометра нужно изготовить две колодки 15 и по одной колодке 12 и 14.
Для контактов (их потребуется 21 шт.) надо использовать твердую латунь (например, JIC59-1) или бронзу толщиной 0,5 мм.
Уголки 7 и 13 (см. рис. 26) изготавливают из того же материала, что и корпус авометра, ножки 10 - из любой пластмассы подходящей толщины. Штеп-сели 23 и щупы 26 вытачивают из латунного прутка диаметром 4 мм, а их корпуса 24 и 25 - из текстолита, органического стекла или другого изоляционного материала. Более подробно о технологии изготовления деталей корпуса, гнезд и некоторых других деталей, используемых не только для авометра, говорится в разделе «Технологические советы».
ками 19. Стойки 11, создающие необходимый зазор между монтажной платой и гнездовыми колодками 15, изготовлены из органического стекла (можно применить гетинакс или текстолит). Их наружный диаметр 6, а длина - 20 мм.
Резисторы R4 и R6 - R9 универсального шунта изготовлены из манганино-эого провода в эмалевой и шелковой изоляции (ПЭШОММ, ПЭГОМТ). Для резисторов R4, R6 и R7 надо использовать провод диаметром 0,08...0,1 мм, а Для резисторов R8 и R9 - 0,15...0,2 мм. Пригодны, разумеется, другие высокоомные провода, например, из константана. Каркасами служат резисторы МЛТ-0,5 сопротивлением не менее 200 кОм.
Длину провода, необходимую для получения заданного сопротивления, можно определить с помощью моста для измерения сопротивлений или образцового омметра. Чтобы при калибровке шкалы прибора можно было более точно подобрать сопротивления резисторов, длину их проводов увеличивают на 5...10%.
Резистор R1 может быть как проволочным, так и непроволочным (например, СП-I). Важно лишь, чтобы его сопротивление было 2...3 кОм, а габариты не превышали размеров резистора СП-1.
Остальные резисторы, примененные в авометре,- МЛТ-0,5. Для упрощения налаживания авометра их следует взять с несколько большим (примерно на
10...15%) сопротивлением, чем указано на принципиальной схеме. Тогда при калибровке легко подобрать нужное сопротивление, подключая параллельно им резисторы сопротивлением в 7...10 раз большим. Можно поступить и по-другому: каждый отдельный резистор. заменить двумя-тремя соединенными последовательно и при калибровке подбирать резисторы меньшего сопротивления. Так, резистор R2 можно составить из двух резисторов сопротивлением 1,5 кОм и 240 Ом, резистор R3 - из резисторов сопротивлением 2 кОм и 110 Ом, R14 - из резисторов сопротивлением 9,1 кОм и 270 Ом и т. д.
Переключатель вида измерений SA1 - тумблер ВТЗ на три положения и два направления. Можно использовать любой другой переключатель, обеспечивающий Необходимую коммутацию, например галетный, но в этом случае придется несколько увеличить размеры авометра.
Градуировка. Полностью смонтировав авометр, проверяют правильность всех соединений и только после этого приступают к градуировке его шкал. Начинают ее с калибровки шкалы постоянных токов по схеме, показанной на рис. 28, а. Эдесь GB - батарея, составленная из трех элементов 373, РАг - градуируемый Миллиамперметр, РАо - образцовый прибор, например промышленный миллиамперметр класса 0,2.„0,6 или авометр в режиме измерения тока, Ra - проволочный переменный резистор сопротивлением 50...100 Ом, R6 - резистор СП-I сопротивлением 5...10 кОм, SA - выключатель любого типа. Перед калибровкой резистор Ra полностью вводят (движок в верхнем - по схеме - положении), а Re - выводят. Переключатель SA1 авометра устанавливают в положение «шА»,
штепсели соединительных проводов вставляют в гнезда «Общ.» и «500 мА». Затем, плавно изменяя сопротивление резистора Ra, устанавливают по шкале образцового прибора ток 500 мА и сравнивают его с показанием измерительного прибора авометра. Если сопротивление резистора R9 универсального шунта больше расчетного, то стрелка налаживаемого прибора уйдет за последнюю отметку шкалы. Отматывая провод с резистора R9 и следя за показаниями образцового миллиамперметра, стрелку устанавливают на последнюю отметку.
После этого питание выключают, снова полностью вводят резистор Ra и переставляют штепсель соединительного провода в гнездо «100 мА» налаживаемого прибора. Вновь включив питание и изменяя сопротивление резистора Ra, устанавливают стрелку образцового прибора на отметку 100 мА и, подбирая сопротивление резистора R8, добиваются отклонения стрелки калибруемого прибора точно до последней отметки шкалы.
Аналогично калибруют шкалу прибора и на остальных пределах измерения постоянного тока (10 и 1 мА). Только при этом подбирают сопротивления резисторов R6 и R4, а ток в измерительной цепи регулируют переменным резистором Re.
Калибровку прибора необходимо повторить в таком же порядке, чтобы внести в шунт поправки, компенсирующие изменение сопротивлений резисторов R9, R8, R6 и R4. При необходимости сопротивления этих резисторов подгоняют еще раз, чтобы на всех пределах измерений показания налаживаемого и образцового миллиамперметров стали одинаковыми.
Шкалу вольтметра постоянных напряжений калибруют по схеме, показанной на рис. 28, б. Здесь GB - батарея, составленная из трех соединенных последовательно батарей 3336Л, R - переменный резистор сопротивлением 2... 3 кОм, PUr - градуируемый вольтметр, PU0 - образцовый вольтметр. Перед калибровкой переключатель SA1 авометра переводят в положение «V», а соединительные провода включают в гнезда-«Общ.» и «1 В». Образцовый вольтметр переключают на такой же или ближайший больший предел измерений, а движок переменного резистора R устанавливают в нижнее (по схеме) положение. После этого включают питание и, плавно перемещая движок резистора R, устанавливают стрелку образцового вольтметра на отметку 1 В. Сопротивление резистора R14 калибруемого вольтметра подбирают таким, чтобы стрелка микроамперметра установилась точно на последнюю отметку шкалы.
Точно так же калибруют вольтметр и на остальных пределах измерений, подбирая резисторы R15 (предел 10 В), R16 (предел 100 В) и R17 (предел 500 В). На последних двух пределах вместо батареи QB включают выпрямитель с соответствующим выходным напряжением, а в измерительную цепь включают переменный резистор сопротивлением 510...680 кОм (вместо
Шкалы постоянного тока и напряжения практически линейны, поэтому шкала микроамперметра, имеющая оцифрованные отметки 0, 10, 20, 30, ..., 100, может использоваться при измерении любых постоянных токов и напряжений. Изменяется только цена делений. Так, на пределах 1 и 10 мА (В) показания, отсчитанные по шкале микроамперметра, надо делить соответственно на 100 и 10, а на пределе 500 мА (В) - умножать на 5.
Шкалы переменных напряжений нелинейны. Поэтому кроме калибровки последней отметки на каждом пределе измерений придется дополнительно наносить на шкалу и все оцифровываемые отметки (обычно не более девяти).
Измерительная цепь для градуировки шкал переменных напряжений такая ке, как и при калибровке шкалы постоянных напряжений (рис. 28, б), только вместо батареи или выпрямителя используют автотрансформатор или трансформатор питания с обмотками на 5, 10 и 250...500 В, а в качестве образцового прибора - вольтметр переменного тока. Установив штепсель соединительного провода градуируемого вольтметра в гнездо «1 В», резистором R устанавливают по шкале образцового прибора напряжение 1 В. Затем, подбирая резистор R10, устанавливают стрелку градуируемого вольтметра на последнюю отметку шкалы. После этого градуируют шкалу вольтметра, т. е. наносят на нее риски, соответствующие напряжениям 0,9; 0,8; 0,7 Вит. д., измеренным образцовым прибором. Если деления шкалы получились очень неравномерными (по сравнению со шкалой постоянных напряжений), следует заменить диоды VD1, VD2, после чего градуировку повторить.
10 В, подбирают резистор R11 и градуируют шкалу вольтметра через 1 В. Аналогично градуируют шкалу предела 100 В (но уже через 10 В), предварительно подобрав резистор R12.
Если автотрансформатор или повышающая обмотка трансформатора не обеспечивают напряжения 500 В, откалибровать последний предел можно по средней отметке (50 В) шкалы предела 100 В. В этом случае, переставив щуп градуируемого прибора в гнездо «500 В», устанавливают по образцовому вольтметру напряжение 250 В и подбирают такое сопротивление резистора R13, при котором стрелка микроамперметра отклоняется точно до отметки 50 В.
Поскольку шкалы разных пределов переменных напряжений практически совпадают и отличаются только ценой делений, при измерениях можно пользоваться одной шкалой, умножая (или деля) показания, отсчитанные по шкале Прибора, на определенное число. Так, если на шкалу нанесены отметки от 0 до 16, то при работе на первом пределе («1 В») показания прибора надо делить на 10, а на третьем и четвертом пределах - умножать соответственно на 10 и 50.
В последнюю очередь подбором резисторов R18 -R21 подгоняют входные сопротивления омметра на разных пределах измерения. Для этого переключатель SA1 авометра переводят в положение «£2», штепселя соединительных проводов вставляют в гнезда «-Общ.» и «XI» и, соединив щупы друг с другом, резистором R1 устанавливают стрелку прибора на нулевую отметку шкалы омметра (т. е. на последнюю отметку шкалы микроамперметра). Затем к щупам прибора подключают резистор, сопротивление которого равно входному сопротивлению этого предела измерений (50 Ом). Резистор такого сопротивления можно составить из двух резисторов сопротивлением, например, 30 и 20 или 39 и
11 Ом, соединенных последовательно. Подбором сопротивления резистора R21 стрелку микроамперметра устанавливают точно на середину шкалы.
Аналогично подгоняют входные сопротивления омметра на остальных пределах измерений. На втором пределе («ХЮ») к входу омметра подключают образцовый резистор сопротивлением 500 Ом, на третьем («ХЮ0»)-резистор сопротивлением 5 кОм, на четвертом («X1000») - резистор сопротивлением 60 кОм. На последнем пределе к омметру через гнезда XS1 и XS2 необходимо подключить батарею или выпрямитель с выходным напряжением 9 В.
Образцовые резисторы, обеспечивающие заданные входные сопротивления омметра для разных пределов измерения, следует составлять из прецизионных
отклонением от номинала не более ±5%."
Шкалу омметра лучше всего градуировать расчетным путем, пользуясь формулой, приведенной на с. 16. Поскольку шкала общая для всех пределов из-мерений (изменяется только цена ее делений), градуировку производят на каком-либо одном пределе, например первом («XI»)- Диапазон измерений на этом пределе - примерно от 5 (0,1 R„x) до 500 Ом (IORbx). Считаем, что шкала микроамперметра, используемого в авометре, имеет 100 делений. Задаемся со-противлением Rx = 5 Ом. Следовательно, отклонение стрелки прибора до 90-го деления шкалы будет соответствовать сопротивлению Rx=5 Ом.
Точно так же рассчитывают отметки шкалы, соответствующие измеряемым сопротивлениям 10, 20, 30 и т. д. до 100 Ом, а затем через каждые 100 Ом до 500 Ом. Участки между соседними отметками делят на несколько частей, что облегчает отсчет промежуточных значений измеряемых сопротивлений. Отметка сопротивления, равного Rsx данного предела измерений, будет точно посередине шкалы.
Шкалу омметра, входные сопротивления которого уже подогнаны, можно отградуировать и по образцовым резисторам. Для этого потребуются образцовый омметр или авометр заводского изготовления и переменные резисторы сопротивлением 10...15, 50...100 и 600...800 Ом. Вначале к образцовому омметру присоединяют первый из этих резисторов и по шкале прибора устанавливают сопротивление 5 Ом. Затем, не изменяя положения движка этого резистора, подключают его к градуируемому омметру и на шкале сопротивлений делают отметку, соответствующую сопротивлению 5 Ом. Далее, используя этот и другие переменные резисторы, точно так же наносят на шкалу отметки, соответствующие сопротивлениям до 500 Ом.
Закончив градуировку, шкалу микроамперметра осторожно снимают и вычерчивают дополнительные шкалы переменных напряжений и сопротивлений, пользуясь отметками, нанесенными при градуировке. Дополнительные отметки между оцифрованными точками шкалы переменных напряжений получают путем деления отрезков дуг на равные части. Шкала описанного здесь авометра показана на рис. 29.
Шкалу авометра можно также начертить на листе ватмана в увеличенном масштабе, затем фотографическим способом уменьшить ее до нужных размеров и наклеить на металлическое основание шкалы микроамперметра.
Самодельные измерительные приборы
Журнал Радио 1 номер 1998 год
В Сычев. Москва
При изготовлении электроизмерительных приборов могут возникнуть некоторые трудности, связанные с изготовлением приборных шунтов. Эти шунты обычно низкоомные. и подобрать их нужно тщательно, так как от этого зависит точность измерителя. Для этого предлагается изготовить простой электронный омметр, которым можно измерить малые сопротивления при линейной шкале на четырех пределах: 10, 25.100 и 250 Ом.
Схема прибора
Схема прибора изображена на рисунке. Он состоит из источника стабилизированного тока на транзисторе VT1. режим работы которого задают стабилитрон VD1 и резисторы R3. R4, R5, и вольтметра (микроамперметр РА1 и резисторы R1, R2).
Коллекторный ток транзистора VT1 создает на резисторе Rx напряжение, пропорциональное его сопротивлению. Поэтому, если откалибровать (т.е. установить стрелочный указатель микроамперметра на последнее деление шкалы) измерительную часть по определенному образцовому резистору Roop. то измеряемое сопротивление можно будет считывать по линейной шкале измерительного прибора.
Работа с прибором сводится к следующему. К зажимам "Rx" присоединяют проверяемый резистор (например, изготавливаемый шунт), а к зажимам "Ro6p" -образцовый резистор, соответствующий выбранному пределу измерения. Переключатель SA2 переводят на соответствующий предел измерения, а переключатель SA1 - в положение "К" (калибровка). После подачи напряжения питания нажатием на кнопку SB1 подстроечным резистором R4 устанавливают стрелочный указатель на последнее деление шкалы. Затем переключатель SA1 переводят в положение "И" (измерение) и измеряют сопротивление Rx. Точность измерения в основном будет зависеть от точности образцовых резисторов.
Если во вспомогательном приборе использовать источник питания с напряжением 8...9 В или менее чувствительную головку, то стабилитрон Д814А нужно заменить на КС139А или КС147А, сопротивление резистора R5 уменьшить до 100 Ом. a R4 - до 470 - 680 Ом. Кроме того, если сопротивление образцового резистора не соответствует точно необходимому пределу измерения, то калибровку измерителя допустимо произвести с установкой показания, соответствующего номинальному значению этого резистора, если оно составляет не менее 80% от предела.
В приборе могут быть применены образцовые резисторы типов МТ, БЛП, С2-29В. С2-36. С2-14: резисторы МЛТ (R1. R3. R4. R5): резистор R2 типов СПО-0.5, CП3-4б или аналогичный; транзисторы серий КТ814. КТ816 с коэффициентом передачи тока базы более 50. В качестве микроамперметра РА1 применима измерительная головка, которая будет установлена в изготавливаемый прибор (например, 50 или 250 мкА). Переключатели SA1 и SA2 - тумблеры типа ТВ2-1. Вообще говоря, переключатель SA1 можно и исключить, оставив одну пару зажимов, к которым сначала подключить резистор Rocp. а после калибровки - резистор Rx.
В случае применения в приборе более распространенных транзисторов структуры п-р-п следует изменить полярность включения источника питания стабили трона и микроамперметра.
У радиолюбителей, особенно начинающих, большой популярностью пользуются омметры с линейной шкалой, не требующие замены и градуировки шкалы стрелочного индикатора. Сравнительно простая конструкция такого омметра была разработана на операционном усилителе. Омметр позволяет измерять сопротивления от 1 Ом до 1 МОм, что вполне достаточно для многих практических целей.
Принцип действия омметра на операционном усилителе поясняет рис. 1. Измеряемый резистор R х включен в цепь обратной связи между выходом усилителя и его инвертирующим входом. В этой же цепи стоит и эталонный резистор R 3 . На неинвертируюший вход подается опорное напряжение от источника G 1. В таком режиме выходное напряжение операционного усилителя будет зависеть от соотношения сопротивлений R x и R 3 цепи обратной связи. Его и измеряет относительно опорного напряжения вольтметр PV , показания которого прямо пропорциональны сопротивлению R x .
Рис. 1. Функциональная схема омметра с линейной шкалой
Принципиальная схема омметра приведена на рис. 2. Опорное напряжение + 2 В на неинвертирующем входе усилителя создается делителем из резистора R 10 и стабилизатора тока на транзисторе VI . Точное значение опорного напряжения подбирают переменным резистором R 12. Поскольку при измерении малых сопротивлений ток в измерительной цепи, а значит, и выходной ток усилителя может превышать допустимый для ОУ, в омметр введен эмиттерный повторитель на транзисторе V 3. Чтобы защитить стрелочный индикатор от перегрузок при случайном увеличении выходного напряжения усилителя изза неправильного положения переключателя S1, параллельно выводам индикатора подключен диод V 2,
Вольтметр состоит из миллиамперметра РА1 и резисторов R 13, R 14. В показанном на схеме положении кнопки S 2 вольтметр рассчитан на измерение напряжений до 2 В. При замыкании контактов кнопки резистор R 14 шунтируется и вольтметр измеряет напряжение до 0,2 В.
Эталонные резисторы подключаются к инвертирующему входу ОУ переключателем S 1. Сопротивление эталонного резистора определяет поддиапазон измерений омметра. Так, при включении резистора R 1 прибором можно измерять сопротивления примерно от 100 кОм до 1 МОм. При следующем положении переключателя предельное измеряемое сопротивление может достигать 300 кОм, а при дальнейших положениях эти значения будут соответствовать 100 кОм, 30 кОм, 10 кОм, 3 кОм, 1 кОм, 300 Ом, 100 Ом. В итоге получается девять поддиапазонов измерения.
Благодаря кнопке S 2 пределы измеряемых сопротивлений можно уменьшить в 10 раз. Пользуются ею только на двух последних поддиапазонах. Таким образом, к имеющимся поддиапазонам добавляются еще два: до 30 Ом и до 10 Ом.
Рис. 2. Принципиальная схема омметра с линейной шкалой
Чтобы более экономно расходовать энергию источника питания, его подключают к прибору кнопкой S3 только во время измерения.
Рис. 3. Размещение деталей на лицевой панели корпуса
Детали омметра размещены в небольшом корпусе. На съемной лицевой панели из гетинакса размерами 190 X 130 мм (рис. 3) укреплены индикатор, переключатель поддиапазонов S 1 и кнопочные выключатели S 2, S3, резистор калибровки R 12 и зажимы для подключения источника питания и проверяемого резистора (или другой детали, обладающей оммическим сопротивлением) .
Эталонные резисторы подпаяны непосредственно к лепесткам переключателя, а операционный усилитель и транзисторы смонтированы на плате из стеклотекстолита (можно гетинакса) размерами 35 X 30 мм, которую можно прикрепить, например, к лицевой панели с внутренней стороны.
Резисторы R 1 - R 9 могут быть МЛТ-0,125, МЛТ-0,25 или другие, подобранные с точностью ±1%, - от этого во многом зависит точность измерений. Переменный резистор R 12 - СПЗ-4а или другой. Диод V 2 может быть, кроме указанного на схеме, Д226 с любым буквенным индексом или другой с прямым напряжением 0,3…0,6 В. Транзисторы любые из серий К.Т312, КТ315. Стрелочный индикатор может быть с током полного отклонения стрелки 1 мА и внутренним сопротивлением 82 Ом. Тогда резистор RI 3 должен иметь сопротивление 118 Ом, a R 14 - 1,8 кОм. Подойдет и микроамперметр М24 с током полного отклонения стрелки 100 мкА и внутренним сопротивлением 783 Ом. (такой индикатор показан на рис. 3), он удобен тем, что имеет шкалу на 100 делений, облегчающую отсчет измеряемых сопротивлений. Но в этом случае необходимо зашунтировать индикатор резистором сопротивлением около 92 Ом, чтобы стрелка индикатора отклонялась на конечное деление при токе 1 мА. Сопротивления резисторов R 13, R 14 для такого варианта остаются неизменными. В случае же использования индикатора с другим внутренним сопротивлением придется пересчитать сопротивление резисторов так, чтобы с резистором R 14 стрелка индикатора отклонялась на конечное деление шкалы при напряжении 0,2 В, а с последовательно соединенными резисторами R 13, R 14 - np и напряжении 2 В.
Налаживание прибора начинают с проверки правильности монтажа. Затем подключают к зажимам питания источник напряжением 9 В, например две последовательно соединенные батареи 3336Л. К зажимам «Rх» подключают выводы точно измеренного резистора, например, сопротивлением 100 кОм. Движок переменного резистора R 12 устанавливают в среднее положение, а ручку переключателя S 1 - в положение «.300 к». Только после этого нажимают кнопку S3. Стрелка индикатора должна отклониться примерно на треть шкалы. Добиваются этого переменным резистором R 12 «Калибр». Затем переключателем устанавливают поддиапазон «100 к» и переменным резистором добиваются точного отклонения стрелки индикатора на конечное деление шкалы. Проверяют калибровку на других поддиапазонах, подключая к зажимам « Rx » резисторы сопротивлением 30 кОм, 10 кОм, 3 кОм и так далее. При значительных расхождениях в показаниях индикатора и сопротивлении измеряемого резистора следует подобрать точнее соответствующий эталонный резистор.
Чтобы избегать зашкаливания стрелки индикатора при работе с омметром, нужно всегда начинать измерения в положении переключателя «1 М», а затем, по мере отклонения стрелки индикатора, постепенно переходить на другие поддиапазоны.
