Устройство измерительное универсальное

September 17, 2011 by admin Комментировать »

Радиолюбителю постоянно приходится проводить разнообразные измерения, не ограничиваясь каким-либо одним электрическим параметром. Необходимо измерять сопротивления резисторов, емкости конденсаторов, постоянные и переменные напряжения, силу тока, индуктивность и др. Наиболее полно эту задачу можно решить с помощью ИП, которые выпускаются отечественной промышленностью. Но начинающему радиолюбителю приобрести такие приборы бывает очень трудно, поэтому можно сосредоточить внимание на создании самодельных простых универсальных измерительных устройств.

На рис. 1.9 приведена принципиальная электрическая схема универсального измерительного устройства, которое позволяет измерять постоянные и переменные напряжения на растянутых шкалах миллиамперметра РА1 0,15; 0,5; 1,5; 5; 15; 50; 150; 500 В; постоянный и переменный ток на шкалах 50; 150; 500 мкА; 1,5; 5; 15; 50; 150; 500; 1500 мА; сопротивления до 2 МОм на пяти шкалах (середины шкал соответствуют 10; 100; 1000 Ом и 10; 100 кОм). Входное сопротивление этого устройства при измерении постоянного и переменного напряжения равно 20 кОм. Падение напряжения на внутреннем сопротивлении устройства при измерении тока не превышает 100 мВ.

Данное устройство состоит из входных и выходных

Рис. 1.9 Схема универсального измерительного устройства.

цепей; микроамперметра РА1 чувствительностью 50 мкА; усилителя тока, собранного на транзисторе VT1\детектора на выпрямительном диоде VD1 и системы коммутации.

При измерении постоянных напряжений, токов и сопротивлений переключатель рода работ S2 устанавливают в положение /, которое обозначается на лицевой панели знаком «=». В этом случае батарея питания GB2 отключается от транзисторного усилителя секцией переключателя S2.2, микроамперметр РА1 через контакты / и 3 переключателя S2.3, контакты / и 3 секции переключателя S3 или резистор R33 (на пределе RX104) подключается к ползунку переключателя S1. Одновременно секцией S2.1 отключается вход усилителя.

Важное место в устройстве отведено переключателю S1. На схеме показаны позиционные обозначения резисторов Rl—R23, которым соответствуют следующие значения напряжений, токов и сопротивлений: в положении ползунка / измеряется напряжение на шкале 0,15 В; в положении 2 — 0,5 В; в положении 3 — 1,5 В; в положении 4 — 5 В; в положении 5 — 15 В; в положении 6 — 50 В; в положении 7 — 150 В; в положении 8 — 500 В; в положении 9 и далее измеряется сила тока на шкале миллиамперметра РА1 — 1,5 А; в положении 10 — сила тока на шкале 0,5 А; в положении 11 — на шкале 150 мА; в положении 12 — на шкале 50 мА; в положении 13 — 15 мА; в положении 14 — 5 мА; в положении 15 — 1,5 мА; в положении 16 — 500 мкА; в положении 17 — 150 мкА; в положении 18 — 50 мкА; в положении 19 измеряется сопротивление резисторов на шкале RX1; в положении 20 — на шкале RX10; в положении 21 — на шкале RX102; в положении 22 — на шкале RX103; в положении 23 — на шкале RX104.

Измеряемое постоянное напряжение подводится к гнездам XI и Х2. Пределы измерения устанавливают переключателем S/, который включает последовательно с измеряемым напряжением и микроамперметром один из резисторов Rl—R8. При измерении постоянных напряжений образуется цепь: гнездо XI (на лицевой панели обозначено знаком «+»)» резистор R31y РА!, контакты 3 и / секции переключателя S2.3, контакты 3 и / переключателя S3, переключатель S/, один из добавочных резисторов RlR8, гнездо Х2 (на лицевой панели устройства обозначено знаком «—»).

Для измерения постоянного тока используются гнезда XI и ХЗ. В этом случае образуется электрическая цепь: гнездо XI («+»), один из шунтов R9—/?/7, один из контактов 918 переключателя S/, гнездо ХЗ («—»). Падение напряжения на шунте измеряется вольтметром, который образован микроамперметром и добавочным резистором R3L Входное сопротивление устройства в этом случае составляет 2 кОм, что соответствует шкале вольтметра 100 мВ. На пределе измерения тока 50 мкА шунт отсутствует, и весь измеряемый ток проходит через микроамперметр.

Значение измеряемого сопротивления определяют, подключая резистор к гнездам ^(«R»), Х5 («Ц») или Х4 («RX104»), ^(«Ц»). Сопротивление измеряют, определяя падение напряжения ла образцовом резисторе, который включают последовательно с измеряемым. Переключатель S3 выполнен так, что при вставлении штырька щупа в гнездо Х5 он автоматически замыкает контакты 3 и 2. При этом последовательно с микроамперметром включается резистор R33, а параллельно ему — переменный резистор R32 установки нуля омметра. При замкнутых гнездах Х5 и Х6 на один из образцовых резисторов R18— R20 будет подано напряжение батареи GB1 по электрической цепи: плюс аккумулятора GS/, один из резисторов R18—R20> переключатель S/, гнезда Х5, Х6, минус GB1. Это напряжение измеряется вольтметром, состоящим из микроамперметра РА1 и резисторов R31—R33. В этом режиме работы чувствительность вольтметра с помощью переменного резистора R32 устанавливают такой, чтобы положение стрелки микроамперметра по шкале соответствовало нулю омметра.

Если теперь в гнезда Х5 и Х6 включить измеряемый резистор, то падение напряжения на образцовом резисторе уменьшится, что будет зафиксировано вольтметром, шкала которого градуируется в омах.

При определении больших сопротивлений на последнем пределе измерений используются гнезда Х5 («Ц»), Х4 («RX104») и последовательно с ИП РА1 оказываются включенными батарея GB2 и образцовые резисторы R24, R33.

Измеряя переменный ток и переменное напряжение, переключатель S2 устанавливают в положение 2 («оо»). Секция переключателя S2.I подключает вход усилителя к гнезду XI, а через переключатель SI и один из резисторов RI—R8 — к гнезду X2. Секция переключателя S2.2 подает питание от батареи GB2 на усилитель, собранный на транзисторе VT1 по схеме с общим эмиттером.

Чтобы уменьшить зависимость коэффициента усиления от напряжения батареи GB2, усилитель охвачен двумя ООС — по напряжению (R28) и току (R29). Нагрузкой усилителя является резистор R27y с которого усиленное переменное напряжение через разделительный конденсатор СЗ поступает на детектор, выполненный на выпрямительном диоде VD1. Нагрузка детектора — резистор R30 и микроамперметр, который вместе с резистором R31 включается в цепь детектора секцией переключателя S2.3. Микроамперметр РА1 измеряет постоянную составляющую тока в цепи детектора.

Для того чтобы добавочные резисторы Rl—R8 использовать при измерении постоянных и переменных напряжений, входное сопротивление усилителя должно быть равно сопротивлению цепи ИП (в нашем случае сопротивление рамки РА1 равно 1900 Ом, сопротивление резистора R31 — 100 Ом). Так как все сопротивления добавочных резисторов рассчитаны на входное сопротивление цепи ИП 2 кОм, такое же входное сопротивление должно быть и у усилителя, на входе которого включен резистор /?25, помогающий добиться необходимой величины.

При изготовлении устройства использованы следующие комплектующие ЭРЭ: транзистор vt1 типа П416; выпрямительный диод vd1 типа Д9Б; конденсаторы С/ типа К50-6-100В-15 мкФ, с2 — К50-6-100В- 15 мкФ, сз — К50-6-100В-15 мкФ; резисторы ri типа МЛТ-0,125-1 кОм, r2 — МЛТ-0,125-8 кОм, r3 — МЛТ-0,125-28 кОм, r4 — МЛТ-0,125- 98 кОм, r5 — МЛТ-0,125-298 кОм, r6 — МЛТ-0,125-1 МОм, r7 — МЛТ-0,5-3 МОм, r8 — МЛТ-0,5-10 МОм, r9 — проволочный 0,0667 Ом, r/0 — проволочный 0,2 Ом, r/1 — проволочный 0,667 Ом, r12 — проволочный 2 Ом, r13 — проволочный 6,680 Ом, r14 — проволочный 20,2 Ом, ri5 — проволочный 69 Ом, ri6 — проволочный 222 Ом, r17 — проволочный 1 кОм (или МЛТ), r18 — МЛТ-0,125-100 Ом, r19 — проволочный 10 Ом, r20 — МЛТ-0,125-100 Ом, r21 — МЛТ-0,125-1,1 кОм, r22 — МЛТ-0,125-51 кОм, r23 — МЛТ-0,5-100 кОм, r24 — УЛИ-0,125- 90 кОм, r25 — МЛТ-0,5-3 кОм, r26 — МЛТ-0,25-4,7 кОм, r27 — МЛТ- 0,25-12 кОм, r28 — МЛТ-0,5-82 кОм, r29 — МЛТ-0,5-150 Ом, r30 — МЛТ-0,25-9,1 кОм, r31 — МЛТ-0,25-100 Ом, r32 — СГЮ-0,5В-5,6 кОм, r33 — МЛТ-0,5-9,1 кОм.

Все проволочные резисторы намотаны константано- вым или манганиновым проводом в изоляции на высоко- омных резисторах (свыше 100 кОм). Намотка всех проволочных резисторов бифилярная. Все образцовые резисторы должны быть подобраны с точностью не хуже 1% от указанных на схеме величин. Микроамперметр должен иметь сопротивление рамки 1900 Ом и со шкалой на 50 мкА. При использовании микроамперметра с сопротивлением рамки более 2 кОм необходимо выполнить перерасчет всех образцовых резисторов и шунтов. Переключатель S2 одноплатный типа ПМ имеет два положения и четыре направления. Переключатель S1 галетного типа или телефонный на двадцать три положения.

В устройстве можно применить транзисторы типов П416А, П416Б, П417 и другие с начальным током коллектора 3—5 мкА и статическим коэффициентом передачи не менее 40. В качестве источников питания используются элементы типа 332 и батарея «Крона».

Микроамперметр имеет три шкалы: для постоянных напряжений и токов, переменных напряжений и токов, сопротивлений. Для приборов магнитоэлектрической системы с равномерной шкалой основной задачей градуировки шкалы для измерений постоянных напряжений и токов является установление соответствия конечного деления шкалы предельному значению измеряемой величины. Шкалу омметра градуируют путем измерения образцовых сопротивлений на основной шкале («RX1»). На других пределах измерений сопротивлений показания по шкале надо умножить на.соответствующие множители.

После завершения монтажных работ переходят к налаживанию устройства для работы в режимах измерения переменных напряжений (токов), которое сводится к регулировке усилителя. Для этого, установив переключатель S2 в положение «с»», подбором сопротивления резистора добиваются напряжения на коллекторе минус 3,5 В. Подгонку чувствительности усилителя по напряжению производят резистором R26. Подключив к точкам Aw Б низкоомный выход звукового генератора при выходном напряжении 100 мВ, изменением сопротивления R26 добиваются, чтобы стрелка микроамперметра РА1 отклонилась на всю шкалу.

Затем переходят к калибровке входного сопротивления усилителя. Не изменяя величины напряжения, подаваемого с выхода звукового генератора (100 мВ), последовательно с ним включают резистор сопротивлением 2 кОм, и напряжение от звукового генератора удваивают, т. е. устанавливают его равным 200 мВ. Подбирая сопротивление резистора R25, добиваются, чтобы стрелка микроамперметра РА1 снова отклонилась на всю шкалу. Очевидно, что в этом случае входное сопротивление усилителя переменного тока окажется равным 2 кОм.

После этого отключают звуковой генератор и вторично проверяют напряжение на коллекторе транзистора VT1 (вольтметр должен быть высокоомным). Если оно изменилось более чем на 15—20%, надо заново подобрать сопротивления резисторов R25, R26, R28. Окончательную калибровку усиления производят подбором сопротивления резистора R30.

Налаживают усилитель на частоте 50 Гц. Никаких дополнительны^ работ по регулировке устройства в режиме переменного тока производить не следует. Нужно лишь отградуировать шкалу по напряжению. В нерабочем состоянии переключатель S2 должен находиться в положении, соответствующем измерению постоянного тока, так как питание усилителя при этом отключается.

Техническая характеристика

устройства измерительного универсального

Номинальное напряжение питания устройства, В:

от основного источника питания ………………………. 9

от вспомогательного источника питания ……………  .1,2

Пределы допустимого изменения напряжения

основного источника питания, В ……………….. 7,5—10

Пределы измерения постоянного напряжения, В . . . .0,1—500

Пределы измерения переменного напряжения, В . . . .0,1—500

Входное сопротивление, кОм………………………. 20

Пределы измерения тока на шкалах:

50, 150, 500 мкА …………………………………………… 0,1—500

1,5; 5; 15; 50; 150; 500; 1500 м А……………………… 0,5—1500

Чувствительность устройства, мкА, не хуже……. 25

Точность устройства, %, не менее ……………….. 2

Частотный диапазон устройства, кГц ……………. 0,01 — 1

Пределы измерения сопротивления на шкалах:

10, 100, 1000, Ом ………………………………….. • . . . .0,1 — 1000

10, 100 кОм …………………………………………………. 1 — 100

Срок службы устройства, ч, не менее …………… 10 000

Вероятность безотказной работы . ………………..      0,92

Помехозащищенность при воздействии внешнего

электромагнитного поля, дБ, не менее ……….. 100

Сопротивление изоляции токоведущих проводников,

МОм, не менее……………………………………….. 10

Кпд, %, не менее ……………………………………… 95

Литература:

  Сидоров И. Н. С34 Самодельные электронные устройства для дома: Справочник домашнего мастера.— СПб.: Лениздат, 1996.- 352 е.. ил.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты