АВОМЕТР

August 23, 2012 by admin Комментировать »

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 должны обеспечивать такой комбинированный прибор?

Налаживая или ремонтируя радиоаппаратуру, радиолюбителю приходится измерять постоянные и переменные напряжения от долей вольта до нескольких сотей вольт. Если же речь идет только о транзисторных конструкция^, 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 t 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 500В (пределы: 1, 10, 100 и 500В), переменные напряжения до 500В (1, 10, 100 и 500В) и сопротивления от 1 Ом до 6 МОм (пределы: 1 Ом… 5 кОм. 10 Ом … 50 кОм, 100 Ом500 кОм и 1 кОм… 5 МОм). Относительное входное сопротивление вольтметра постоянного тока — около 10 кОм/В.

Рис 21. Принципиальная схема авометра (а) и схемы получающихся из него миллиамперметра (б), вольтметров постоянного (в) и переменногр (г) токов к омметра (д)

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 1И= 100 мкА и сопротивлением рамки RH = =645 Ом Для микроамперметра с другими значениями 1и и RH 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 заменены резисторами R2 4-+-R3, R4—f— 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 ре-‘ зисторов 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 микроампермётру подключается универсальный шунт, состоящий из резистордв ,R2, R3+R4, R5-bR6 и R7+R8+R9. Сопротивления резисторов шуита и добавочных резисторов R18—-R21 подобраны так, что входное сопротивление омметра RBX на втором пределе («ХЮ») в 10 раз больше RBX первого предела («XI»), равного S0 Ом, на третьем («XI ООО») —в 10 раз больше RBX второго предела, а на четвертом («+1000»)—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. х

На цервых трех пределах омметра («Χ1»ν «Х10», «Х100») к универсальному шунту подключены цепи, каждая из которых состоит из одного элемента .332 (Gl, G2 или G3) и резистора (R19, R20 или R21). Для измерений на четвертом пределе («Х1000») к омметру через гнезда XS1, XS2 подключают внешний источник питания напряжением 9 В. Им могут быть две батареи 3336J1, соединенные последовательно, или блок питания, входящий в комплект описываемых приборов. Вся коммутация в аБометре (подключение и отключение универсального. шунта, резистора R1, с помощью которого устанавливают на ну!пь стрелку прибора при измерении сопротивлений) осуществляется с помощью одного переключателя SA1. В положении «Ώ» к микроамперметру подключается универсальный шунт и резистор R1, а в положении «тА» — 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 по* мощью можно измерять ток, напряжение и сопротивление, но еще и потому, ■’что его микроамперметр может быть использован в некоторых других изме

Рис. 22. Внешний вид аваметра

рительных 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 конст рукция 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 чдве колодки 15 с гнездами XS5—XS20, колодка 12 с гнездами XS3, XS4 и XS21, переменный резистор R1 («Уст. 0») й переключатель вида измерений SA1. Для крепления колонок 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 М3 Ж 28 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 крепл’ения 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.

Рис. 23. Конструкция корпуса и размещение в нем Деталей лвометра:

1 — накладка; 2 — корпус; 3 — винты крепления накладки; 4 — прокладка; 5 — Микроамнерметр М24; 6 — крышка; 7, 13 — уголки крепления крышки; 8 — заклепки крепления уголков; 9 — винты крепления ножек; 10 — ножки; 11—стойки крепления монтажной платы; 12, 14, 15 —гнездовые колодки; 16 — монтажная плата

Рис. 24. Разметка передней стенки»"корпуса

Корпус, крышка и уголки изготовлены из листового алюминиевого сплава АМц-П; пригоден также мягкий дюралюиминий. 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^зетыре 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 па ней винтом 21. Форма контакта такова, что его нижняя (по рисунку) часть наполовину перекрывает отверстие род 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 (налример, ЛС59-1) 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. Штепселя 23 и шупы 26 вытачивают из латунного прутка диаметром 4 мм, а их корпуса 24 и 25 — из текстолита, органического стекла или другого изоляционногб материала. Более подробно о технологии изготовления деталей кор

Рис. 25. Гнездовые колодки и их детали (а, б —устройство и принцип действия гнезда, в — чертежи деталей:

12, 14, 15 — колодки; 20 — контакт гнезда; 21 — винт М2Х4; 23 — штепсель; 24— корпус штепселя

пуса, гнезд и некоторых других деталей, используемых не только для авометра, говорится в разделе «Технологические советы».             «

Все резисторы (кроме переменного R1), диоды VD1, VD2 и элементы Gl—:G3 смонтированы на плате, изготовленной из листового гетинакса (можно* использовть стеклотекстолит) толщиной 2,5 мм. Разметка платы и ее -монтажная схема показаны на рис. 27. Монтажными стойками 17 служат отрезки медной луженой проволоки диаметром 1,5 мм, запрессованные в отверстия в плате 16. Соединения на плате выполнены голым медным проводом диаметром* 0,8 мм*

Рис. 26. Детали корпуса авометра и штепселей соединительных проводов:.

омметра; 19 — пустотелые заклепки

Рис. 27. Разметка монтажной платыч авометра и размещение деталей на ней:

16 —плата; 17 — монтажная стойка; Ϊ8 — контакт-держатель элементов GI—G3 батаре»

7, 13 —уголки; 10 — ножка; 18 — контакт-держатель элементов батареи; 23 — штепсель длят подключения соединительного провода ^к авометру; 24 — корпус штепселя для подключения к авометру; 25 — корпус штепселя-щупа; 26 — штепсель-щуп для подключения авометра к проверяемой цепи

В местах пересечений на него надеты отрезки поливинихлоридной трубки. Для соединений платы с другими деталями авометра использован многожильный монтажный провод МГШВ сечением 0,35 мм2.

Контакты-держатели 18 элементов Gl—G3 изготавливают из того же материала, что и контакты гнезд, и закрепляют на плате 16 пустотелыми заклепками 19. Стойки 11, создающие необходимый зазор ме&ду монтажной платой « гнездовыми колодками 15, изготовлены из органического стекла (можно применить гетинакс или текстолит). Их нрружный диаметр 6, а длина — 20 мм

Резисторы R4 и R6—R9 универсального шунта изготовлены из манганинового 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 MJIT-0,5 сопротивлением не менее 200 кОм.

Длину проводи, 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 лишьк чтобы его сопротивление было 2… 3 кОм, а габариты не превышали размеров резистора СП-1.

Остальные резисторы, примененные в авометре, — MJIT-0,5. Для упрощения налаживания авометра щ 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 подругому: каждый отдельный резистор заменить двумя-тремя соединенными по^ следовательно 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. Здесь GB — батарея, составленная из трех элементов 373, РАГ —градуируемый миллиамперметр, РАи — образцовый прибор, например промышленный миллиамперметр класса 0,2 … 0,5 или авометр в режиме измерения тока, Ка — проволочный переменный резистор сопротивлением 50… 100 Ом, R0—резистор СП-I сопротивлением 5… 10 кОм, SA — выключатель любого типа. Перед калибровкой резистор Ra полностью вводят (движок в верхнем — по схеме— положении), a Re — выводят. Переключатель SA1 авометра устанавливают

Рис. 28. Схемы градуировки шкал миллиамперметра (а) и вольтметра постоянного тока авометра (б)

в положение «тА», 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 расчетпого, 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.

Д1осле этого питание выключают, снова полностью вводят резистор Ra и переставляют штепсель соединительного провода в гнездо «100 мА» налаживаемого прибора. Вновь включа*я 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, состайленная из трех соединенных последовательно батарей 3336JI, R — переменный резистор сопротивлением 2…

… $ 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 изменяя сопротивление 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 црльтметр и на остальных пределах измерений, •подбирая резисторы R15 (предел 10В), R16 (предел 100 В) и R17 (предел 500 В). На последних двух пределах вместо батареи GB включают выпрямитель с соответствующим выходным напряжением, а в измерительную цепь включают переменный резистор сопротивлением 510… 680 кОм (вместо 2… 3 кОм).

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 10(Х 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 же, как и при калибровке шкалы постоянных напряжений (рис.1 28,6), только вместо батареи или выпрямителя используют автотрансформатор или трансформатор питания с обмотками на 5, 10 и 250… 5О0В, 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 щкалы. После этого градуируют шкалу вольтметра, т. е. наносят на нее риски, соответствующие напряжениям 0,9; 0,8; 0,7 Вит. д., измеренным образцовым лрибором. Если деления шкалы получились очень неравномерными (по сравнению со шкалой постоянных напряженйй), следует заменить диоды VD1, VD2, после чего градуировку повторить.

Далее образцовый и градуируемый вольтметры переключают на предел 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 шуп 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

10,    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 переключа

тель SA1 авометра переводят в положение «Ω», штепсели соединительных проводов вставляют в гнезда «—Общ.» и «XI» и, соединив шупы друг с другом, резистором R1 устанавливают стрелку прибора на нулевую отметку шкалы омметра (т. е. на последнюю отметку шкалы микроамперметра). Затем к шупам 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 («Х10») к Bxojjy омметра подключают образцовый резистор сопротивлением 500 Ом, на третьем («X100»)—резистор сопротивлением 5 кОм, на четвертом («Х1000»)—резистор сопротивлением 50 кОм. На последнем пределу 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 (высокоточных) резисторов или в крайнем случае из резисторов с допускаемым отклонением от номинала не более ±5%.

Шкалу омметра лучше всего градуировать расчетным путем, пользуясь формулой, приведенной на с. 17. Поскольку шкала общая для всех пределор измерений (изменяется только цена ее делений), градуировку производят на каком-либо одном пределе, например первом («XI»). Диапазон измерений на этом пределе — примерно от 5 (0,1RBX). Считаем, что шкала микроамперметра, используемого в авометре, имеет 100 делений. Задаемся сопротивлением Rx = = 5 Ом. Тогда отношение

Рис. 29. Шкала авометра

гие переменные резисторы, то’дно так же наносят на шкалу отметки, соответствующие сопротивлениям до 500 Ом

Закончив градуировку, шкалу микроамперметра осторожно снимают и вычеркивают 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.

Источник: Борисов В. Г., Фролов В. В., Измерительная лаборатория начинающего радиолюбителя.— 3-е изд., стереотип. — М.: Радио и связь, 1995.— 144 с., ил.— (Массовая радиобиблиотека; Вып. 1213).

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