Сайт радиолюбителей Республики Коми.
Простые измерительные приборы.
На главнуюГлавная

При любом ремонте, как электроники, так и автоэлектроники необходимы приборы - пусть даже простые, но приборы. В этой статье попробуем рассказать о простых приборах которые может изготовить практически любой желающий - "умеющий отличать резистор от конденсатора". Занятие радиолюбительством без  прибора, без измерительной техники — занятие несерьезное.

Конечно, проще всего приобрести готовый универсальный измерительный прибор — авометр, включающий в себя амперметр, вольтметр и омметр. Но стоит он сегодня недешево, и не каждый начинающий радиолюбитель в состоянии его сразу приобрести. Значительно дешевле обойдется самодельный прибор, который в данный момент необходим,— вольтметр, миллиамперметр или омметр.

Возможно, в дальнейшем вы решитесь построить комбинированный прибор, объединив указанные в одном корпусе, но пока расскажем об устройстве каждого в отдельности. Тем более, что принципы построения схемы и методика расчета деталей любого из приборов пригодятся в дальнейшем при самостоятельном конструировании.

Вольтметр постоянного тока

Начнём с вольтметра постоянного тока. Он понадобится для измерения напряжения источника питания и проверки режимов работы транзисторов, а также для контроля напряжений в различных цепях налаживаемой аппаратуры.

Чтобы вольтметр оказывал возможно меньшее влияние на контролируемый режим и не вносил погрешности, его относительное входное сопротивление (иначе говоря, отношение входного сопротивления прибора к 1В измеряемого напряжения) должно быть возможно больше. А для этого необходимо, чтобы через вольтметр протекал возможно меньший ток, что, в свою очередь, требует применения стрелочного индикатора с возможно меньшим током полного {т. е. до конечного деления шкалы) отклонения стрелки.

Для прибора можно воспользоваться любым микроамперметром, например - микроамперметром М2003-М1 с током полного отклонения стрелки 100 мкА — на него и будем ориентироваться. И еще запомним другой параметр стрелочного индикатора — сопротивление рамки, которое в данном случае равно 450 Ом. Хотя для вольтметра оно особого значения не имеет.

Из микроамперметра вольтметр получится, если последовательно с ним включить резистор определенного сопротивления. Предел измерения по напряжению будет зависеть от сопротивления резистора. В простейшем случае нужное сопротивление резистора нетрудно подсчитать делением заданного предела измерения на ток полного отклонения стрелки:

Rд = Uп/Iи

Конечно, в вычисленный результат будет входить и сопротивление рамки микроамперметра. Поэтому в случае расчета добавочного резистора для малого предела измерения, когда добавочное сопротивление не. Превышает, скажем, десятикратного сопротивления рамки индикатора, сопротивление реального добавочного резистора следует уменьшить на значение сопротивления рамки. Для больших же пределов измерения сопротивление рамки можно не учитывать.

Рис.1.

Строить вольтметр на один предел измерения не имеет смысла, поэтому наш прибор (рис. 1) пятипредельный и позволяет измерять напряжения от единиц вольт до 100В, что вполне достаточно для большинства случаев радиолюбительской практики. Так, на пределе “1В” можно измерять напряжения в конструкциях с низковольтным (до 1,5 В) питанием, предел “5 В” используется для контроля напряжения в конструкциях с питанием от батареи (4,5 В), а предел. “10 В” — для измерений в конструкциях с питанием, скажем, от батареи “Крона” (9 В).

В любом варианте гнездо XS6 “Общ.” соединяют с минусовой цепью проверяемой конструкции, а соответствующее из гнезд XS1—XS5 — с плюсовой. Что касается относительного входного сопротивления, оно равно 10 кОм/В. Этого достаточно для налаживания большинства радиолюбительских конструкций.

Всё резисторы вольтметра могут быть МЛТ-0,25 или МЛТ-0,125. Их сопротивления желательно подобрать точнее при калибровке вольтметра с помощью образцового (точного промышленного) прибора. Но даже без калибровки, если сопротивления резисторов будут соответствовать указанным на схеме, погрешность показаний вольтметра не превысит 5 % на пределе “1В” и 3 % на остальных пределах, что вполне достаточно.

Резисторы смонтируйте на небольшой плате из изоляционного материала (гетинакс, текстолит, стеклотекстолит). Для подпайки выводов резисторов укрепите на плате, шпильки из отрезков толстого облуженного медного провода или расклепайте пустотелые заклепки. Плату с резисторами разместите внутри корпуса, изготовленного из любого подходящего материала. На лицевой панели (она должна быть из изоляционного материала, например стеклотекстолита) укрепите стрелочный индикатор и гнезда.

Гнезда — готовые любой конструкции или самодельные, изготовленные, например, отрезка медной или латунной трубки нужного диаметра или из жести от консервной банки. Для каждого гнезда вырезают заготовку определенной длины с учетом толщины вашего материала, из которого изготовлен корпус прибора. Получившийся цилиндр вставляют в отверстие на передней панели корпуса, отгибают с помощью керна (или толстого гвоздя) края цилиндра и расправляют отгибы молотком. Снизу к отгибу подпаивают отрезок монтажного провода и соединяют гнездо с выводом соответствующего резистора (или выводом стрелочного индикатора — для гнезда XS6).

Для подключения вольтметра к контролируемым цепям изготовьте щупы из однополюсных вилок, соединенных проводниками в изоляции (желательно разноцветной).

Как отсчитывать показания?

Шкала индикатора проградуирована в единицах тока — ими и нужно пользоваться при отсчете напряжения. Зная предел измерения (например, 10 В) и количество делений шкалы (в данном случае 100), нетрудно определить цену деления — 0,1 В. Остается умножить это значение на количество делений, которое укажет отклонившаяся стрелка индикатора,— и результат измерений готов.

Если даже приблизительно неизвестно напряжение, которое предстоит измерить, начинать надо с наибольшего предела. А затем, в зависимости от угла отклонения стрелки индикатора, переставить вилку щупа в гнездо меньшего предела. И еще один совет. Гнездо XS6 всегда подключайте к цепи с минусовым напряжением.

Миллиамперметр

Такой прибор необходим для контроля тока, например, в коллекторных цепях транзисторов, в цепи питания проверяемой конструкции, да и во многих других случаях. Для большинства радиолюбительских измерений бывает, достаточен прибор с максимальным пределом измерения до 100 мА. Такой прибор (рис. 2) и был разработан на базе вышеупомянутого микроамперметра. Как и вольтметр, он пятипредельный.

Рис.2.

На первом пределе, когда щупы вставлены в гнезда XSI и XS6, стрелка индикатора отклонится на конечное деление шкалы при токе 1 мА, на последнем пределе (гнезда XS5 и XS6) — при токе 100 мА. Причем, как и в вольтметре, гнездо XS6 должно соединяться с минусом, в XS1 (либо другие гнезда) — с плюсом контролируемой цели.

Погрешность измерений при подборе резисторов со стандартными номиналами, указанными на схеме, не превышает 2 %. Ее можно снизить, если при калибровке миллиамперметра точнее подобрать сопротивления резисторов (R1, — 40 Ом, R2 — 5 Ом, R3 — 4 Ом).

В миллиамперметре можно использовать другой стрелочный индикатор, с иными током полного отклонения стрелки и внутренним сопротивлением. Но в этом случае придется пересчитать резисторы шунтов. Как это сделать, покажем на примере расчета нашего прибора, в котором, как указывалось выше, использован микроамперметр с током полного отклонения стрелки (Iи) 100 мкА и внутренним сопротивлением (Rн) 450 Ом.

Сначала нужно определить общее сопротивление шунта (резисторы R1 — R5) первого предела измерений (Iп-1) - 1 мА. Воспользуемся такой формулой:

Rш = Rп/(Iп-1/Iи-1) = 450/(1/0,1-1) = 50 Ом

Как вы заметили, токи фигурируют в миллиамперах, хотя пригодны расчеты и в микроамперах. Далее определяем сопротивления составляющих, резисторов шунта начиная с резистора R5 последнего предела измерений:

R5 = (Iи/Iп5)•(Rш + Rи) = (0,1/100)•(450+50) = 0,5 Ом

R4 = (Iи/Iп4)•(Rш + Rи)-R5 = (0,1/50)•(450+50)-0,5 = 0,5 Ом

R3 = (Iи/Iп3)•(Rш + Rи)-R5-R4 = (0,1/10)•500-0,5-0,5 = 0,4 Ом

R2 = (Iи/Iп2)•(Rш + Rи)-R5-R4-R3 = (0,1/5)•500-0,5-0,5-4 = 5 Ом

R1 = (Iи/Iп1)•(Rш + Rи)-R5-R4-R3-R2 = (0,1/1)•500-0,5-0,5-4-5 = 40 Ом

По сравнению с расчетными, резисторы R1—R3 выбраны с ближайшими стандартными номиналами, что и определяет некоторую погрешность измерения, весьма несущественную для практических работ начинающего радиолюбителя.

Все резисторы универсального шунта могут быть готовые:

  • R1 — МЛТ-0,25, МТ-0,25, ВС-0,25;
  • R2 и R3—С2-11 мощностью 0,25 Вт или МЛТ-0,5;
  • R4 и R5 —С5-17В мощностью 0,25 Вт.

Правда, совсем не обязательно тратить время на поиски резисторов R4 и R5 с весьма малым сопротивлением. Их нетрудно изготовить самим из обычного обмоточного медного провода марки ПЭВ или ПЭЛ: отрезок провода диаметром 0,27 мм и длиной 1,6 м намотать на корпус резистора МЛТ-0,25, МЛТ-0,5 или ВС-0,25 сопротивлением не менее 100 Ом. Аналогично можно изготовить и резисторы R2, R3, воспользовавшись более тонким проводом. На рис.2 показано, как выполнить эту работу.

Выбрать ту или иную длину имеющегося провода поможет таблица 1 зависимости сопротивления провода от его диаметра.

Таблица 1

Диаметр провода, мм

Сопротивление L м, Ом

Допустимый ток, А

0,06

6,44

5,7

0,08

3&

10

0,1

2.23

15,7

0,12

1,55

22,6

0,15

0,99

35,4

0,17

0,77

45,4

0,2

0,56

62,8

0,23

0,42

83,2

0,25

0,36

98,2

0,27

0,3

115

0,31

0,23

151

0JS

0,18

192

0,41

0,13

264

Как пользоваться таблицей

Прежде всего, нужно учитывать допустимый ток через провод указанного диаметра — он должен превышать рабочий ток, на который рассчитан шунт. Скажем, для резистора R5 можно использовать провод диаметром 0,27 мм и более, выдерживающий ток на пределе “100 мА”, для резистора R4 — 0,18 мм и более, для R3 — 0,08 мм и более и т. д.

Нужная же длина провода определяется делением заданного сопротивления резистора шунта на сопротивление одного метре провода выбранного диаметра. В случае если отрезок провода едва умещается на резисторе, по краям резистора можно укрепить картонные щечки.

Конечно, при использовании специального константанового, нихромового или другого провода с высоким удельным сопротивлением самодельный резистор получится более компактным. Плата для монтажа резисторов, гнезда и корпус прибора такие же, что и для предыдущей конструкция.

Омметр

Без такого прибора не обойтись, если нужно проверить, скажем, сопротивление резисторов перед, их монтажом в конструкции. Или “прозвонить” катушку индуктивности и убедиться, что ее витки целы, Для постройки простейшего омметра понадобится немного деталей (рис.3); все тот же стрелочный индикатор на 100 мкА, два резистора — постоянный и переменный, выключатель да источник питания на 4,5В.

Если в показанном на схеме положении контактов выключателя SA1 соединить между собой гнезда XS2 и XS3, она окажется замкнутой цепь из источника питания, стрелочного индикатора и резисторов. По цепи потечет ток, и стрелка индикатора отклонится. Перемещением движка резистора R1 установите стрелку индикаторе на конечное, деление шкалы — это условный нуль отсчета.

Рис.3.

А теперь снимите перемычку между гнездами XS2 и XS3 и подключите к ним выводы резистора, скажем, сопротивлением 3 кОм. Стрелка индикатора остановите невдалеке от конечной отметки шкалы. Включите резистор большего сопротивления, — угол отклонения стрелки еще уменьшится. По показаниям стрелки индикатора и судят о сопротивлении цепи, которой касаются щупы, соединенные с гнездами XS2 и XS3”

Причем при напряжении источника питания 4,5В и индикаторе с током полного отклонения стрелки 100 мкА можно измерять сопротивление от 0,9 кОм до 2,2 МОм. А как быть, если нужно измерить сопротивление менее 0,9 кОм? В приборе предусмотрено, и — достаточно перевести выключатель SA1 в положение замкнутых контактов. Тогда стрелку индикатора устанавливают переменным резистором на конечное деление шкалы, а испытываемый резистор подключают к гнездам XS1 и XS2.

Теперь резистор будет шунтировать стрелочный индикатор, уменьшая ток через него. Чём меньше сопротивление проверяемого резистора, тем сильнее шунтирующее действие, тем меньше угол отклонения стрелки индикатора. В этом режиме омметр способен измерять сопротивление, от 9 Ом до 22 кОм.

Резистор R1 — СП-1 или другой переменный с любой функциональной характеристикой, R2 — МЛТ-6,25 или МЛТ-0,125. Выключатель — любой тумблер с группой контактов на замыкание. Гнезда и корпус — такие же что и в предыдущих конструкциях.

На корпусе рядом с гнездом XS1 (крайнее левое) желательно поставить знак “—”, а рядом с гнездом XS3 (крайнее правое)— “+”. Они помогут в дальнейшем ориентироваться в полярности подключения омметра к выводам полупроводниковых Приборов (диодов, стабилитронов, транзисторов). Гнездо XS2 — общее для обоих режимов работы омметра.

Откалибровать омметр проще всего, конечно, подключением к его гнездам резисторов известного сопротивления и занесением результатов измерений в таблицу — ее хранят вместе с прибором или прикрепляют к корпусу стрелочного индикатора. Возможен и другой вариант — чисто расчетный, без подключения резисторов. Тогда составляют таблицу 2, в которую заносят результаты расчета для обоих режимов.

Таблица 2

Деления, мкА

Сопротивление в режиме работы

“I”

“II”

2

2,2 М

9,1

4

1,08 М

18,7

6

705 к

28,7

8

517 к

39

10

405 к

50

-

-

-

-

-

-

90

4,05 к

92

3,91 к

S.17 к

94

2,87 к

7,05 к

96

1,87 к

10,7 к

98

910

22,5 к

Для первого режима (“I”) при расчетах пользуются формулой:

Rx = Uи.п./Iп -Uи.п./ Iи, где:

  • Rx — сопротивление проверяемого резистора, кОм;
  • Uи.п — напряжение источника питания, В;
  • Iп — показания стрелки прибора при проверке резистора, мА;
  • Iи — ток полного отклонения стрелки индикатора, мА.

Так, обозначенному в таблице отклонению стрелки прибора на 90 делений (90 мкА= 0,09 мА) будет соответствовать подключение к гнездам XS2 и XS3 резистора сопротивлением:

Rx = 4,5/0,09-4,5/0,1 = 5 кОм.

При заполнении же таблицы для режима “II” пользуются другой формулой:

Rx = Rи(Iи/Iп-1), где:

  • Rx — сопротивление проверяемого резистора, Ом;
  • Rи — сопротивление рамки индикатора, Ом;
  • Iи — ток полного отклонения стрелки индикатора, м А (можно и мкА);
  • Iп — показания стрелки прибора при проверке резистора.

К примеру, приведенному в таблице, отклонению стрелки прибора 10 делений (10 мкА) будет соответствовать сопротивление резистора, подключенного к гнездам XS1 и XS2:

Rx = 450(100/10—1) = 50Ом.

При работе с омметром помните, что перед измерениями следует проверять и при необходимости устанавливать точнее “нулевое” положение стрелки индикатора.

В. Маслаев

На главнуюГлавная
Rambler's Top100 Rambler's Top100 Рейтинг ресурсов УралWeb
Hosted by uCoz