ЛАМПОВЫЙ ВОЛЬТОММЕТР

Г. Кисель, Радио №1/1965, ст. 48

Прибор, принципиальная схема которого приведена на рис. 1, представляет собой универсальный ламповый вольтомметр, предназна­ченный для измерения постоянного и переменного напряжения, сопротив­ления, емкости.

Пределы измерения постоянного напряжения: 0—3—10—30—100— 300—1000—3000 в (первая отсчетная точка на шкале 3 в соответствует 0,05 в); переменного напряжения: 0 — 3 — 10 — 30 — 100—300—1000 — 3000 в эфф. (первая отсчетная точ­ка на шкале 3 в соответствует 0,05 в); сопротивлений: 1—100 и 10—1000 ом; 0,1—10 и 1—100 ком; 0,01—1; 0,1—10 и 1—100 Мом; ем­кости: 100—1000 пф; 1000 пф — 0,01 мкф; 0,01—0,1; 0,1—1; 1—10; 100—1000 мкф. Прибор позволяет измерять переменное на­пряжение до 3000в в диапазоне ча­стот от 50 гц—50 кгц и до 150 в в диа­пазоне 50 кгц—300 Мгц.

Погрешность измерения постоян­ного напряжения не превышает ± 1 % от верхнего предела каждой шкалы, переменного напряжения 10—30— 100—300—1000—3000 в— ±1%, а 0—3 в—±2% от верхнего предела каждой шкалы. При измерении со­противления погрешность составляет не более ± 2% от измеряемой вели­чины, а при измерении емкости — ±2%, а в пределах 10—100; 100— 1000 мкф — не более 10% от измеряе­мой величины. Предусмотрено из­мерение емкости электролитических конденсаторов

Входное сопро­тивление вольтом- метра при измере­нии переменного напряжения в ди­апазоне частот 50 гц—50 кгц—7 Мом; при измерении переменного напря­жения в диапазоне частот 50 кгц— 300 Мгц не менее 9 Мом; при изме­рении постоянного напряжения — И Мом на всех пределах измерения.

Питается прибор от сети перемен­ного тока частотой 50 гц напряже­нием 127 или 220 в ±10.

Прибор построен по мостовой схе­ме. Мост образован триодами лам­пы Л₁ и сопротивлениями R₂₇—R29. В диагональ моста включены микро­амперметр и калибровочные сопро­тивления R22—R26 (ручка «калиб­ровка»). Для коммутации калибро­вочных сопротивлений при переходе от одного вида измерения к другому служат переключатели П1_B и П1_г. Мост можно сбалансировать с помо­щью потенциометра R₂₈, ось которо­го выведена на переднюю панель прибора и обозначена «нуль».

В качестве стрелочного индикато­ра можно использовать почти любой микроамперметр, чувствительность которого не хуже 500 мка. В данном случае использован прибор на 100 мка. Применяя приборы другой чув­ствительности, необходимо подобрать величины калибровочных сопротив­лений R22-R26.

При равновесии моста потенциалы обоих катодов лампы Л1 одинаковы, ток через его диагональ не течет. При подаче на управляющую сетку левого триода измеряемого положи­тельного напряжения ток левого три­ода возрастает, следовательно, воз­растает и потенциал левого катода. В результате между катодами соз­дается разность потенциалов, и через микроамперметр потечет ток, про­порциональный измеряемому напря­жению.

Каскад на лампе Л1 собран по схеме катодного повторителя и охва­чен глубокой отрицательной обрат­ной связью по току. Поэтому шкала прибора линейна.

Напряжение смещения на управ­ляющей сетке лампы Л1—2,6 в, так что в пределах полного отклоне­ния стрелки микроамперметра лампа работает на линейном участке харак­теристики.

Измерение постоянного напряже­ния. Прибором можно измерять как положительное, так и отрицатель­ное напряжение, не меняя местами измерительные щупы. Для этого необходимо только перевести пере­ключатель П1 из положения «U ₊ » в по­ложение «U_».В этом случае измеряе­мое напряжение, поступающее на вход левого триода, сохраняет преж­нюю полярность.

При измерении постоянного напря­жения используется делитель напря­жения R6—R12. Включенное по­следовательно с делителем сопротив­ление (1,0 Мом) способствует повышению входного сопротивления прибора.

При помощи сопротивления R28 стрелку прибора«можно устанавли­вать в середине шкалы, что удобно при налаживании частотного детек­тора УКВ ЧМ приемника или теле­визора.

Измерение переменного напряже­ния. Переключатель П1 переводят в положение «U~». Делитель напря­жения R6—R12 тот же, что и при на­мерении постоянного напряжения. Измеряемое напряжение частотой от 50 гц до 50 кгц прикладывается к гнездам «U~» и «общ». Для выпрям­ления переменного напряжения слу­жит кремниевый диод Д1.

При измерении напряжения в пре­делах 1000 в и 3000 в к диоду Д1 подключают пять диодов Д211, так как обратное напряжение диода Д211 600 в. Последовательно с ними вклю­чено сопротивление R2, играющее роль нагрузки для диодов в отрица­тельный полупериод.

Для настройки прибора в этом режиме используется калибровоч­ное сопротивление R22

Измерение напряжения ВЧ. Если измеряемое напряжение имеет час­тоту выше 50 кгц (50 кгц—300 Мгц), то на результате измерения начина­ет сказываться влияние входной ем­кости прибора и измерительных щу­пов. Поэтому для измерения напряже­ния ВЧ применяется высокочастот­ный пробник, собранный на кремни­евых диодах Д101А (рис. 1,6). Он соединяется с прибором посредством высокочастотного кабеля с двухпо­люсной вилкой на конце, которая вставляется в гнезда «U_вч» и «общ.». Переключатель П1 переводят в по­ложение «U_вч», а общий провод источ­ника напряжения ВЧ соединяют с корпусом измерительного прибора дополнительным щупом.

Для калибровки прибора в этом случае используется сопротивление R23. Делитель напряжения тот же, что и в предыдущих случаях (R6— R12.).

Необходимо помнить, что макси­мальное напряжение ВЧ, которое можно измерить с помощью проб­ника, не должно превышать 150 в, иначе диод Д101А выйдет из строя.

Измерение сопротивлений. При из­мерении сопротивлений переключа­тель П1 ставят в положение «R», а измеряемое сопротивление с помо­щью щупов подключают к гнездам «R» и «общ.». В этом случае прибор работает как вольтметр постоянного тока.

Не подключая измеряемого со­противления и замкнув накоротко входные гнезда, с помощью сопротив­ления R25, ручка которого выведена на переднюю панель и обозначена «калибровка R и С», калибруют прибор (устанавливают стрелку на ∞).

При измерении малых сопротивле­ний (менее 100 ом), когда по изме­ряемому сопротивлению и эталонным сопротивлениям делителя протекают значительные токи (до 0,5 а), необ­ходимо принимать во внимание внут­реннее сопротивление самой батареи омметра Б1.          .

Поэтому эталонные сопротивле­ния делителя на пределах измерения X10 и х1 значительно отличаются от расчетных (вместо 100 ом — 92 и вместо 10— менее 5).

Измерение емкости. При измере­нии емкости переключатель П1 пере­водят в положение «С» и нажимают кнопку Кн1. Ручкой «калибровка» устанавливают стрелку прибора на нуль шкалы емкостей, а ручкой «нуль» балансируют мост, как и во всех предыдущих случаях. Конден­сатор, емкость которого требуется измерить, включают между гнездами «С» и «общ.».

Источником переменного напря­жения служат соединенные после­довательно две накальные обмотки (VI и VII) Tp1. Напряжение, сни­маемое с этих обмоток, стабилизиро­вано с помощью кремниевых стаби­литронов Д808 (Д₁₃—Д₁₆). ‘

Стабилизированное переменное на­пряжение (8 в) подключается к де­лителю R13—R19 кнопкой Кн1 вмес­то напряжения батареи Б₁.

Эта кнопка одновременно отклю­чает шунтирующий конденсатор Сз в цепи сетки левого триода, подклю­чает параллельно микроамперметру детектор Д17, а также калибровочное сопротивление R29 (последовательно с R₂₅).

В режиме измерения емкости при­бор работает как ламповый вольт­метр переменного напряжения. Он измеряет падение напряжения на емкостном сопротивлении С_х. Это сопротивление (С_х) включается пос­ледовательно с одним из известных сопротивлений цепи R13—R19 и об­разует с ним делитель напряжения.

При измерении емкости в пределах 10—100 мкф и 100—1000 мкф ток потребления значительно возраста­ет (до 1,5 а). В обоих случаях на­пряжение на С_х подается с делителей Rзз—R34 или R35—R36. Величины сопротивлений этих делителей осо­бенно тщательно подбирают при на­стройке прибора в соответствии со шкалой емкостей на каждом пределе измерения.

Блок питания состоит из силового трансформатора Тр₁ и двух неза­висимых выпрямителей. Однополу- периодный выпрямитель, выполнен­ный на диоде Д₁₈, питает собственно ламповый вольтомметр. Выходное напряжение этого выпрямителя ста­билизировано с помощью стабилитро­на Лз. Второй выпрямитель собран по двухполупериодной мостовой схеме на диодах Д₇—Д₁₀. Его можно ис­пользовать для питания других из­мерительных приборов. В описанном вольтомметре он не используется