Схемы простых многодиапазонных измерительных приборов

Универсальные измерительные приборы — ампервольтом-метры (авометры) — позволяют измерять при относительно простой схеме все необходимые в практике радиолюбителя электрические величины: напряжение, ток, сопротивление. На рис. 31.1, 31.2 и 31.5 показаны типичные схемы авометров без использования активных элементов (транзисторов) [Рл 3/97-10]. На рис. 31.1 и 31.2 номиналы элементов, входящих в схему, не указаны. Обозначены лишь значения диапазонов измерения. Сделано так потому, что при расчете значений элементов схем отталкиваются от параметров используемого электроизмерительного прибора (его чувствительности или тока полного отклонения и значения электрического сопротивления).

Рис. 31.1

Расчет резистивных элементов авометров несложен, однако он не укладывается в короткое описание. Поэтому схемы (рис. 31.1 и 31.2) приведены лишь для примера, а для схемы аво-метра (рис. 31.5) значения указаны для измерительной головки магнитоэлектрического типа с током полного отклонения 100 мкА и внутренним сопротивлением 1 кОм.

Для схем на рис. 31.1 и 31.2 подобрать экспериментально значения элементов схемы можно следующим образом. Вначале при помощи вспомогательного милли- или микроамперметра определяют ток, при котором стрелка измерительного прибора отклоняется на 100% (ток полного отклонения). Для этого приборы включают последовательно, соблюдая полярность. Кроме того, последовательно с приборами включают пару сопротивлений, одно из которых ограничивает максимальный ток в цепи (1 ...10 кОм), а второе является переменным (10... 100 кОм). Полученную цепь подключают к батарейке и, с помощью потенциометра, устанавливают такое значение тока, чтобы ни один из приборов не зашкаливал. Например, если эталонный прибор показывает 50 мкА, а стрелка «аттестуемого» прибора отклонилась на 50% шкалы, то его чувствительность составляет 100 мкА.

Рис. 31.2

Переключатель SA1 (рис. 31.1) устанавливают в нижнее по схеме положение (амперметр). Параллельно РА1 подключают потенциометр (реостат) сопротивлением до 100... 1000 Ом, вновь собирают измерительную цепь (см. выше), устанавливают ток в цепи 300 мкА и регулировкой потенциометра добиваются полного (на всю шкалу) отклонения стрелки настраиваемого прибора. После отпайки потенциометра измеряют его сопротивление Rn. Тогда значение сопротивления R9 равно 90% от Rn; R10 — 9% от Rn; R11 —0,9% от Rn; R12 —0,1% от Rn.

Для выбора величины сопротивлений R4 — R8 переключатель SA1 переводят в среднее положение (вольтметр). Вместо резистора R4 подключают потенциометр (реостат) сопротивлением 1...10 кОм, на вход прибора подают напряжение 3 б и, вращая ручку потенциометра, добиваются установки стрелки прибора на конец шкалы. Затем, после отпайки потенциометра, измеряют его сопротивление и заменяют постоянным резистором, имеющим то же сопротивление. Если подобрать сопротивление по номиналу не удается, его можно составить из двух, трех последовательно соединенных сопротивлений. Аналогично подбирают (определяют) остальные сопротивления. Зачастую их значения соотносятся как 1:10:100, либо как 1:3:10:30:100 (см. рис. 31.1 — 31.5).

В режиме измерения сопротивлений (переключатель SA1 в верхнем по схеме положении) шкала измерительного прибора нелинейна, поэтому, подобрав значения сопротивлений R1 — R3, шкалу прибора калибруют (маркируют), используя набор сопротивлений известной величины.

Авометр (рис. 31.2) отличается тем, что позволяет дополнительно измерять напряжение переменного тока. Шкала прибора, особенно в начальной ее части, при измерении переменных напряжений довольно нелинейна. Это обусловлено нелинейностью вольт-амперных характеристик диодов выпрямителя VD1 и VD2. Для получения более линейной шкалы в качестве этих диодов желательно использовать германиевые диоды, способные работать при пониженных напряжениях.

Рис. 31.3

На рис. 31.3 показана схема «линейного» омметра, позволяющего измерять сопротивления по единой линейной шкале на диапазонах 0...100 O/w; 0...1 кОм 0...10 кОм; 0...100 кОм: 0...1 МОм [F 10/85-483]. Резисторы R1 — R5 задают стабильный ток: падение напряжения на измеряемом сопротивлении не превышает 5% от значения питающего напряжения (9 В). Поэтому напряжение на измеряемом сопротивлении прямо пропорционально

величине его сопротивления. Транзисторно-мостовая схема с использованием полевого транзистора позволяет с высокой степенью точности измерять напряжение на входе прибора (при нажатой кнопке SB1). Стрелку измерительного прибора устанавливают на нуль потенциометром R10, а регулировкой потенциометра R7 — на конец шкалы (100%) при измерении эталонного сопротивления, например, 1 кОм.

Авометр (рис. 31.5) (Р. Сворень) позволяет помимо основных электрических измерений (напряжения переменного и постоянного тока, силы постоянного тока, сопротивления) определять значения коэффициента передачи тока в пределах от 1 до 300 для транзисторов структуры р-п-р и п-р-п.

Рис. 31.5

Измерители емкости. Измерение емкости конденсатора зачастую производят по времени разряда или заряда до определенного значения напряжения [Рл 2/95-23].

Литература: Шустов М.А. Практическая схемотехника (Книга 1), 2003 год