Юный радиолюбитель [7-изд] - Виктор Борисов

Часть прибора, относящаяся только к миллиамперметру постоянного тока (mА_), состоит из микроамперметра РА1, выключателя S1, резисторов R14-R18, образующих шунт Rш, гнезд Х13-Х18 и зажима «-Общ». На любом пределе измерений через микроамперметр течет ток, не превышающий максимальный ток.

Применительно к микроамперметру, использованному в описываемым комбинированном измерительном приборе, я расскажу о расчете шунта и составляющих его резисторов R14-R18. Для этого первый, наименьший предел измерений с шунтом (1 мА) обозначим Iп1, второй (3 мА) — Iп2, третий (10 мА) — Iп3, четвертый (30 мА) — Iп4, пятый, наибольший (100 мА) — Iп5.

Сначала надо определить общее сопротивление шунта первого предела измерений Iп1 по такой формуле:

Rш= Rи/(Iп1/Iи — 1) = 720/(1/0,1–1) = 80 Ом

После этого можно приступить к расчету составляющих его резисторов, начиная с резистора R18 наибольшего предела измерений Iп5 (до 100 мА), в таком порядке:

R18 = (Iи/Iп5)(Rш + Rи) =(0,1/100)(720 + 80) = 0,8 Ом;

R17 = (Iи/Iп4)(Rш + Rи) — R18 = (0,1/30)800 — 0,8 = 1,87 Ом;

R16 = (Iи/Iп3)(Rш + Rи) — R17 — R18 = (0,1/10) 800 — 1,87 — 0,8 = 5,33 Ом;

R15 = (Iи/Iп2)(Rш + Rи) — R16 — R17 — R18 = (0,1/3) 800 — 5,33 — 1,87 — 0,8 = 18,7 Ом;

R14 = (Iи/Iп1)(Rш + Rи) — R15 — R16 — R17 — R18 = (0,1/1)800 — 18,7–5,33 — 1,87 — 0,8 = 53,3 Ом

Так можно рассчитать шунт и для микроамперметра с другими параметрами Iи и Rи, подставляя их значения в эти же формулы.

Теперь о вольтметре постоянного тока V_. В эту часть прибора входит тот же микроамперметр РА1, добавочные резисторы R8-R13, гнезда Х7-Х12 и зажим «—Общ.» (контакты выключателя S1 разомкнуты, чтобы микроамперметр отключить от шунта). Каждый предел имеет самостоятельный добавочный резистор: R8 — для предела «1 В», R9 — для предела «3 В», R10 — для предела «10 В», R11 — для предела «30 В» и т. д. С расчетом добавочных резисторов ты уже знаком.

Следующая часть прибора — однопредельный омметр Ω. В него входят: микроамперметр РА1, резисторы R6 и R7, элемент G1, гнездо Х6 и зажим «-Общ». Соедини мысленно гнездо Х6 с зажимом «-Общ». Образуется замкнутая цепь (такая же, как на рис. 115), ток в которой зависит от напряжения источника питания G1 омметра, суммарного сопротивления резисторов R6, R7 и сопротивления рамки микроамперметра. Перед измерением сопротивления резистора или участка цепи измерительные щупы замыкают и резистором R6 «Уст.0» стрелку прибора устанавливают точно на конечное деление шкалы, т. е. на нуль омметра. Если стрелка прибора не доходит до нуля омметра, значит, необходимо заменить его источник питания. Суммарное сопротивление резисторов R6 и R7 выбрано таким, чтобы при напряжении источника питания омметра 1,2–1,5 В в цепи можно было установить ток, равный току Iи микроамперметра.

Таким омметром можно измерять сопротивление примерно от 100–150 Ом до 60–80 кОм.

В вольтметр переменного тока V~ входят: микроамперметр, диоды V1 и V2, добавочные резисторы R1-R5, гнезда X1-Х5 и зажим «-Общ». Рассмотрим для примера цепь предела измерений 3 В. При подключении измерительных щупов (гнездо X1, зажим «-Общ.») к источнику переменного тока напряжением до 3 В ток идет через добавочный резистор R1, выпрямляется диодом V1 и заставляет стрелку микроамперметра отклониться на угол, соответствующий значению выпрямленного тока. Так работает прибор и на других пределах измерений, разница лишь в сопротивлениях добавочных резисторов. Роль диода V2 вспомогательная: пропускать через себя отрицательную полуволну напряжения, минуя микроамперметр. Его, в принципе, может и не быть, но тогда при значительных измеряемых напряжениях отрицательная полуволна может пробить диод V1 и вольтметр переменного тока выйдет из строя.

Для микроамперметра с другими параметрами Iи и Rи добавочные резисторы рассчитывай так же, как резисторы для измерений напряжений постоянного тока, а затем полученные результаты раздели на коэффициент 2,5.

Коротко о выборе пределов измерений. Наибольшая погрешность измерений токов и напряжений получается при отсчете измеряемых величин на первой трети части шкалы. Поэтому, выбирая пределы измерений, всегда стремись к тому, чтобы первый (наименьший) из них захватывал первую треть шкалы второго предела, второй предел — первую треть шкалы третьего предела и т. д. В этом отношении удобными для измерений можно считать пределы: 0–1, 0–3, 0-10, 0-30, 1-100. Именно эти пределы измерений токов и напряжений выбраны для рекомендуемого тебе комбинированного прибора.

Но это не значит, что только такими должны быть пределы измерений. С учетом габаритов и разметки делений шкалы микроамперметра можно выбрать и другие пределы, например 0–1, 0–5, 0-25, 0-100. Но отчет измеряемых величин надо стараться вести за пределами первой трети шкалы. Возможную конструкцию комбинированного измерительного прибора, в котором используется микроамперметр М24, ты видишь на рис. 117.

Рис. 117. Конструкция миллиампервольтомметра

Роль входных контактов выполняют гнезда трех семиштырьковых ламповых панелек и один зажим. Гнезда одной панельки относятся только к миллиамперметру, гнезда второй панельки — только к вольтметру постоянного тока, третьей — к омметру и вольтметру переменного тока. Зажим «-Общ.» является общим входным контактом для всех видов и пределов измерений.

Микроамперметр, ламповые панельки, переменный резистор R6 (типа СП-1) и выключатель S1 (тумблер ТВ2-1) укрепи на гетинаксовой панели размерами 200х140 мм, а элемент G1 (332) — на боковой фанеркой (или дощатой) стенке прибора. Резисторы шунта и добавочные резисторы вольтметров монтируй непосредственно на выводных контактах ламповых панелек. Общими монтажными проводниками резисторов вольтметров могут быть отрезки голого медного провода толщиной 1–1,5 мм, припаянные к центральным контактам панелек.

В качестве добавочных резисторов используй резисторы МЛТ-0,5 или МЛТ-1.0. Резисторы R14-R18 шунта должны быть проволочными. Используй для них высокоомный манганиновый или константановый провод диаметром 0,08-0,1 мм в шелковой или бумажной изоляции. Отрезки провода нужной длины наматывай на корпусы резисторов МЛТ-0,5 или МЛТ-1,0 с номиналами не менее 20–50 кОм и припаивай их концы к проволочным выводам резисторов. Длину отрезка провода необходимого сопротивления можно рассчитать, пользуясь справочной литературой, или измерить омметром. Отрезок константанового провода ПЭК, например, диаметром 0,1 мм и длиной 1 м обладает сопротивлением около 60 Ом. Следовательно, для всего шунта (80 Ом) потребуется около 1,5 м такого провода.

Сопротивления резисторов шунта, как бы точно они ни были рассчитаны, во время градуировки прибора обязательно прядется несколько уменьшать или, наоборот, увеличивать, т. е., как говорят, подогнать под параметры микроамперметра. И чтобы не наращивать провод в случае его недостаточного сопротивления, отрезки провода для резисторов шунта делай на 5-10 % длиннее расчетных.

Конструкция измерительного щупа может быть такой, как на рис. 118. Это медный или латунный стержень (проволока) диаметром 3 4 и длиной 120–150 мм, один конец которого заострен. К другому его концу припаян гибкий (многожильный) изолированный проводник, оканчивающийся однополюсным штепселем, вставляемым в гнезда ламповых панелек, или вилкообразным металлическим наконечником под зажим «—Общ». На стержень надета изолирующая (резиновая, поливинилхлоридная трубка. Она закрывает весь стержень щупа, включая место спайки его с гибким проводником. Из трубки выступает только заостренный кончик стержня, которым можно прикасаться к точкам измеряемых цепей.

Рис. 118. Устройство измерительного щупа

Если не окажется подходящей изоляционной трубки, то закатай стержень щупа в полоску бумаги, предварительно промазав ее клеем БФ-2 или каким-либо лаком, и хорошенько просуши. Толщина бумажного слоя должна составлять 0,5 0,8 мм. Сверху бумажную изоляцию покрой тем же клеем или лаком или покрась масляной краской.

Градуировка миллиамперметра и вольтметра постоянного тока сводится к подгонке секций универсального шунта и добавочных резисторов под максимальный ток пределов измерения, а вольтметра переменного тока и омметра, кроме того — к разметке их шкал.

Для подгонки шунта миллиамперметра потребуются: образцовый многопредельный миллиамперметр, свежая батарея 3336Л и два переменных резистора — проволочный сопротивлением 200–500 Ом и мастичный (СП, СПО) сопротивлением 5-10 кОм. Первый из переменных резисторов будешь использовать для регулировки тока при подгонке резисторов R16-R18, второй — при подгонке резисторов R14 и R15 шунта.