А. Серов, Радио №1/1970, ст.54
Прибор предназначен для измерения постоянного и переменного напряжения в пределах от 0 до 500 в (шкалы: 0—0,5; 0—1; 0—5; 0—10; 0—50; 0—100; 0—500 в) с погрешностью не более ±4,5% от верхнего предела шкалы при интервале температур окружающей среды 20 ± ±10° C.
Входное сопротивление прибора по постоянному току около 9 Мом, по переменному току несколько меньше. Прибор питается от одного элемента напряжением 1,5 в и потребляет ток не более 90 ма. При разряде элемента до 1 в и отклонении температуры окружающей среды от 20° C на ±15° дополнительная погрешность не превышает 1,5%.
Принципиальная схема вольтметра изображена на рис. 1. Основным узлом прибора является измерительный мост, состоящий из транзистора T1 и резисторов R10, R11, R12, в диагональ которого включен микроамперметр. Транзистор T1 установлен в анодной цепи лампы Л1, соединенной триодом. Такое включение транзистора и лампы имеет следующие преимущества. Высокое входное сопротивление лампы не шунтирует высокоомный делитель R2 — R7, R16, а транзистор T1 обеспечивает хорошее согласование лампового каскада с низкоомным измерительным мостом. Так как транзистор T1 работает в режиме малых токов базы (0,1 ÷ 0,15 ма), он должен иметь статический коэффициент усиления по току Вст не менее 100. Измерительный мост балансируется при помощи резистора R11 («установка нуля»). Когда измеряемое постоянное напряжение приложено к сетке лампы Л1, ее внутреннее сопротивление изменяется, баланс моста нарушается и в его диагонали появляется ток, измеряемый микроамперметром.
Общее сопротивление входной цепи таково, что полное отклонение стрелки прибора наблюдается при входном напряжении около 0,5 в. При этом на любом из пределов к сетке лампы Л1 прикладывается напряжение не более 0,25 в. Для измерения напряжений выше 0,5 в используется делитель, состоящий из резисторов R2 — R7, R16. Для уменьшения сеточного тока лампы в цепь накала Л1 включен резистор R9, что позволяет уменьшить ток накала лампы до 10 ма, а также ее сеточный ток и этим самым увеличить срок службы лампы и батареи питания. Выносной детектор (рис. 2) при измерении переменного напряжения подключают к входным зажимам а — б. Напряжение для питания анода лампы и измерительного моста получается при помощи преобразователя на транзисторах Т2 и Т3. Повышенное напряжение снимается с обмотки II (выводы 1—2) трансформатора Тр1, выпрямляется мостовым выпрямителем на диодах Д2 — Д5 и стабилизируется кремниевым стабилитроном Д1.
Для защиты стрелочного прибора от перегрузок, возникающих в момент разогрева нити накала лампы, сразу после включения, когда мост еще не сбалансирован, служит реле Р1. Нормально замкнутый контакт реле закорачивает микроамперметр. Так как обмотка реле Р1 зашунтирована конденсатором С2 большой емкости, то при включении питания выключателем Вк1 реле срабатывает не сразу, а через некоторое время, достаточное для прогрева нити накала лампы Л1. При этом контакты реле размыкаются и прибор готов к работе.
С помощью резистора R17 в цепи обмотки реле Р1 устанавливают такой ток, чтобы оно срабатывало при напряжении не ниже 1 в. Если напряжение элемента питания станет менее 1 в, реле не срабатывает, его контакты не размыкаются, и стрелка прибора не отклоняется. Это свидетельствует о необходимости замены элемента. Таким образом реле позволяет осуществить простейший контроль напряжения питания.
Конструкция прибора и детали. Внешнее оформление вольтметра может быть различным и определяется в основном размерами стрелочного прибора. На передней панели, кроме микроамперметра, располагаются: переключатель пределов измерений П1, резистор R11 («установка нуля»), входные зажимы а—б и выключатель питания Вк1. Все детали прибора, кроме реле и гальванического элемента, размещаются на гетинаксовой плате размером 90 х 100 мм, установленной непосредственно на зажимах микроамперметра. При использовании микроамперметра типа М24 вольтметр имеет размеры 170 х 120 х 100 мм. Вместо М24 можно применить микроамперметр другого типа, например М594 и пр.
Целесообразно подобрать лампу 1Ж24Б с наименьшим сеточным током и подвергнуть ее предварительной тренировке по методике, изложенной в «Радио», 1968, № 9, стр. 39. Лампа 1Ж24Б может быть заменена лампами 1П2Б, 1К1П, 2П2П и др., однако ввиду того, что токи накала этих ламп больше, чем у 1Ж24Б, срок службы элемента уменьшится. При замене лампы необходимо подобрать резисторы R1, R8, R9. Если желателен большой температурный интервал работы прибора, целесообразно в качестве Т1 использовать кремниевый транзистор типа МП116.
В приборе использовано поляризованное реле РП-7, паспорт РС4.521.011 сп. Можно применить также реле РПС-11/7, паспорт РС4.520.503 сп. Трансформатор Тр1 преобразователя выполнен на тороидальном сердечнике ОЛ-20/32-10 из стали Э-310 толщиной 0,8 мм. Возможно применение любого Ш-образного сердечника сечением 0,8—1 см². Данные обмоток: 1а и 1б по 100 витков провода ПЭВ-2 0,2 ÷ 0,25 мм, II — 700 витков провода ПЭВ-2 0,1.
Номиналы резисторов R2—R7 и R16 не должны отличаться от указанных на схеме больше, чем на 2%. Конденсатор С2 типа К50-6 или К53-1, конденсаторы С3—С5 типа ЭМ. Коэффициент усиления по току транзисторов Т2, Т3 должен быть не менее 40. Прибор питается от одного элемента 373 («Марс»).
Корпус выносного детектора выточен из эбонита, его наружный диаметр 16 мм, а длина 85 мм. Внутрь эбонитового цилиндра вставлен экран из латунной фольги толщиной 0,2 мм, соединенный с металлической оплеткой кабеля. Для расширения частотного диапазона измеряемых переменных напряжений до 150 ÷ 200 Мгц в выносном детекторе можно использовать диоды типа Д104 и др.
Налаживание прибора. Градуировку и налаживание вольтметра производят раздельно по шкалам постоянного и переменного напряжения. Прежде всего, включив питание, устанавливают напряжение накала лампы Л1 около 0,8—0,9 в, подбирая резистор R9. Затем на входные зажимы а — б подают постоянное напряжение 0,5 в, предварительно сбалансировав мост ручкой «установка нуля» (резистор R11). Подбором резисторов R1 и R8 добиваются максимального отклонения стрелки прибора. Если элементы делителя R2 — R7, R16 подобраны с точностью 1—2%, то настройка вольтметра на остальных пределах автоматически совпадает. При градуировке шкалы переменного напряжения мост предварительно балансируется, на выносной детектор подается ВЧ напряжение величиной 0,5 в, а затем установка стрелки на максимальное отклонение достигается подбором резистора выносного детектора.
