УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР

В. ЛОМАНОВИЧ, А. ШАПИРО, Радио №4/1966, ст.48

Для начинающего радиолюбителя-конструктора особый интерес представляют многопредельные комбинированные измерительные приборы (ампер­вольтомметры). На рис. 1 показана принципиальная схема такого универсального измерительного прибора. Он позволяет измерять напряжение постоянного тока от 100 мв до 600 в (пределы измерения: 1, 5, 10, 50,150, 300, 600 в); напряжение переменного тока в тех же пределах; силу постоянного тока от 0,1 ма до 1 А (1, 10, 100 ма и 1 а); сопротивление постоянному току от 1 ом до 100 Мом (1, 10, 100 ком, 1, 10, 100 Мом); емкости от 50 пф до 50 мкф (500, 5000 пф; 0,05, 0,5, 5,0, 50 мкф).

Входное сопротивление прибора при измерении напряжений постоян­ного тока 12 Мом. При измерении напряжений с частотой 50 гц вход­ное напряжение прибора на всех шкалах не ниже 3 Мом/в.

Кроме того, с помощью этого при­бора можно измерять обратный ток коллекторного перехода и коэффи­циент усиления по постоянному току (В) маломощных р—п—р транзис­торов. Наконец, в состав прибора входит ламповый низкочастотный генератор, который можно использовать при налаживании и ремонте усилителей НЧ. Он генерирует напряжение ча­стоты 1000 Гц

Прибор собран на пяти бесцоколь­ных сверхминиатюрных лампах. Делитель входного напряжения R₁₁—R₁₇ используется при измерении как постоянного, так и переменного напряжений; а магазин эталонных сопротивлений R1-R₆ — при изме­рении сопротивлений и емкостей. Диодный детектор Л₁ предназначен для выпрямления измеряемого пере­менного напряжения. Измеритель­ный мост, собранный на лампе Л₂, используется при всех видах изме­рений, а усилитель постоянного тока на лампе Л3 — только для измерения емкостей. RC генератор собран на двойном триоде Л₄ и пентоде Л₅.

Когда переключатель рода работы П₁ находится в положении «=U», измеряемое постоянное напряжение, подводимое к гнездам «Общ» и «О», через делитель напряжения подается на управляющую сетку левого (по схеме) триода лампы Л₂ измеритель­ного моста. Между катодами левого и правого триодов лампы Л₂ (в ди­агональ моста) включен микроампер­метр вместе с универсальным шун­том R₃₇—R₄₁. При появлении на сет­ке левого триода лампы Л₂ отрица­тельного потенциала баланс моста нарушится, через его диагональ по­течет ток, и стрелка микроамперметра отклонится. Перед измерением стрел­ку микроамперметра устанавливают в нулевое положение (балансируют мост) потенциометром R₃₀.

При измерении переменных на­пряжений (П₁ в положении « ~ U») к входу прибора подключается ди­одный детектор Л₁. Продетектированное напряжение через соответ­ствующий резистор делителя 7?_Х1— Т?₁₇ (в зависимости от положения переключателя пределов измерения П₂) поступает на управляющую сет­ку левого триода Л₂. По своей вели­чине это напряжение близко к пико­вому значению измеряемого перемен­ного напряжения, так как конден­сатор С₁ заряжается через диод 6Д6А почти до амплитудного зна­чения (во время положительного полупериода), а разряжается через цепь высокоомных резисторов R₁₀—R₁₇ (при отрицательном полупериоде). Конденсатор С₂ служит для фильтрации выпрямленного на­пряжения. Отрицательное напряже­ние, создаваемое на резисторе R₉ начальным током диода, компенси­руется небольшим положительным напряжением, снимаемым с делителя R₇—R8. Величину этого напряжения можно регулировать (R₇-2 Мом).

Если перевести переключатель П₁ в положение «R», а испытуемый ре­зистор включить между гнездами «RС»и «Общ», то с одним из эталонных резисторов R1—R_б он образует дели­тель напряжения. К этому делителю подводится напряжение, выпрямлен­ное диодом Д₁. Последний подклю­чен к обмотке IV трансформатора Тр₁. Таким образом, величина неизвест­ного сопротивления определяется в результате измерения падения на­пряжения на одном из эталонных резисторов R₁—R₆. Кроме обычной установки нуля микроамперметра пе­ред измерением сопротивлений, до­полнительно устанавливают нуль ом­метра, регулируя сопротивление по­тенциометра R₂₄ (при замкнутом вхо­де прибора).

Емкость измеряется, когда пере­ключатель П₁ находится в положе­нии «С». Проверяемые конденсаторы подключают к тем же гнездам, что и резисторы («RС» п «Общ»), а измерение емкости сводится к определению па­дения переменного напряжения на одном из эталонных резисторов R₁—R₆. Переключателем П_2б одно из последних включается последова­тельно с испытуемым конденсатором. К точке соединения их подводится переменное напряжение 2 в непо­средственно от обмотки IV силового трансформатора Тр₁. Переменное на­пряжение, снимаемое с одного из эталонных резисторов R₁—R₆, пода­ется на усилительный каскад, выпол­ненный на лампе Л₃. Усиленное на­пряжение выпрямляется диодом Д₂ и поступает на измерительный мост. Коэффициент усиления лампы Л₃ можно регулировать потенциометром R₂₀ (во время налаживания прибора).

Кнопка Кн₁ подключает к входу прибора калибровочный конденсатор С₉. Калибруют прибор перед изме­рением. С помощью потенциометра R₂₅ стрелку микроамперметра уста­навливают в крайнее правое поло­жение на шкале (П₂ в положении «10²»).

Чтобы измерить силу постоянного тока, надо перевести переключатель П₁ в положение «I».

Для измерения обратного тока транзистора выводы его коллектора и базы подключают к гнездам «К» и «Б» (цепь эмиттера остается разомкну­той). Ток полного отклонения стрел­ки микроамперметра при этом будет равен 100 мка. При измерении ко­эффициента усиления B транзистор включают по схеме усилителя с об­щим эмиттером. Транзистор подклю­чается всеми тремя выводами к гнез­дам соответствующей маркировки. После этого нажимают кнопку Кн₂, которая подключает резистор R₃₅, шунтирующий микроамперметр.

Одновременно с этим к базе ис­пытуемого транзистора подключается сопротивление смещения R_3б. Так как

B=I_k /I_б

то при постоянном токе базы всегда можно ориентировочно оценить уси­лительные свойства транзистора по приращению коллекторного тока. Предел измерения В при указанных на схеме параметрах деталей равен 100.

Генератор напряжения частоты 1000 гц выполнен по схеме RС гене­ратора. Равенство постоянных вре­мени цепей RC (С₁₁R₄₄ и С₁₂R₄₇) является непременным условием по­лучения колебаний синусоидальной формы. Для улучшения формы на­пряжения и регулировки амплитуды генерируемых колебаний введена до­полнительно отрицательная обратная связь (резисторы R₄₃ и R₄₈). Необхо­димое усиление напряжения и фазировку его в цепи обратной связи дает правый триод Л₄. Включенный по триодной схеме пентод 6Ж1Б (Л₅) работает как катодный повто­ритель. Выходное напряжение гене­ратора можно регулировать в пре­делах 0—2 в с помощью потенцио­метра R₅₁.

Конструкция, детали и налажива­ние прибора. Прибор смонтирован на пяти текстолитовых платах, по­мещенных в кожух из листового дюралюминия толщиной 1,5 мм. Размеры прибора 200X115X100 мм. Общий вид его лицевой панели по­казан в заставке. На переднюю па­нель прибора выведены ручки пере­ключателей П₁ и П₂» потенциомет­ров R₃₀ (установка нуля), R₂₄ (нуль омметра), R₂₅ (калибровка емкости) и R₅₁ (регулировка выходного на­пряжения генератора). Кроме того, там расположены выключатель гене­ратора Вк₁, кнопка Кн1, сигнальная неоновая лампа Л₆. Входные гнезда смонтированы на крышке прибора, там же находится кнопка Кн₂.

В качестве стрелочного индикатора используется микроамперметр типа М-24 с током полного отклонения 50 мка и сопротивлением рамки 635 ом.

Силовой трансформатор Тр₁ вы­полнен на сердечнике из пластин Ш-20 (толщина набора 22 мм). Сете­вая обмотка I содержит 2228 витков провода ПЭЛ 0,16 с отводом от 1296 витка (для подключения к сети 127 в); обмотка II — 1 500 витков провода ПЭЛ 0,1; накальная обмот­ка III — 80 витков провода ПЭЛ 0,6; обмотка IV — 23 витка провода ПЭЛ 0,5. В приборе использованы переключатели (П₁ на пять поло­жений и П₂ на 11 положений). Со­противления эталонных резисторов R1—R₆ должны быть подобраны с точностью ±1% (например, типа ПТ-1). Часть их можно подобрать из резисторов типа МЛТ или же из­готовить самостоятельно.

Сопротивления универсального шунта R₃₇—R₄₁ наматывают прово­дом с высоким удельным сопротивле­нием (константаиовый, манганино­вый и др.) на каркасах из резисторов ВС-0,5 и ВС-0,25. Резисторы R₄₀, R₄₁ изготавливают из провода диа­метром 0,05—0,08 мм, R₃₉ — из про­вода диаметром 0,2—0,3 мм, а RЗ8-R37 из провода диаметром 0,5—0,6 мм. Рекомендуется наматы­вать провод бифилярным способом. Чтобы точно подобрать сопротивле­ния изготовленных резисторов, мож­но облуживать концы провода, ко­торым намотана обмотка резистора, или же снять часть олова лезвием. Сопротивления резисторов R₁₁—R₁₇ надо подобрать с точностью до ±2%. При уточнении сопротивлений лучше всего пользоваться мостом для изме­рения сопротивлений.

Лампы прибора экранируют алю­миниевой фольгой, которую надежно соединяют с корпусом прибора. В приборе применены потенциометры СПО-0,5 или СП. Кнопка Кн₂ из­готовлена из контактной группы реле Р13. Источником питания при испы­тании транзисторов используется эле­мент 1,3—ФМЦ—0,25

Налаживание прибора рекоменду­ется начать с универсального шунта микроамперметра. Далее надо отка­либровать его на всех пределах из­мерения (переключатель П₁ должен быть в положении 5). Показания прибора сравнивают с показаниями контрольного миллиамперметра по­стоянного тока. После проверки мон­тажа прибор подключают к сети переменного тока и дают ему про­греться в течении 10—15 мин. Если монтаж выполнен правильно, то на электродах ламп должны быть при­мерно те же напряжения, которые указаны на схеме (рис. 1), а стрелку микроамперметра легко установить на нулевое деление регулировкой потенциометра R₃₀.

Установив стрелку в нулевое поло­жение, приступают к калибровке вольтметра постоянного тока. Пере­ключатели П₁ и П₂ переводят в пер­вое положение и на вход прибора подают постоянное напряжение 1 в, контролируемое эталонным вольт­метром. С помощью потенциометра R₃₀ стрелку прибора устанавливают в крайнее правое положение шкалы 1 в. Затем прибор проверяют на осталь­ных шести пределах измерения.

После этого калибруют вольтметр переменного тока. Переключатель П₁ устанавливают во второе положение, П₂ — в первое. С помощью потен­циометра R₇ добиваются компенса­ции начального тока диода Л₁ (стрел­ка прибора должна возвратиться на нулевое деление). Затем на вход прибора подают переменное напря­жение 1 в (контролируется по эталон­ному вольтметру). Изменяя сопро­тивление резистора R₃₃, вновь уста­навливают стрелку прибора на по­следнее (крайнее правое) деление шкалы переменного тока, после чего прибор проверяют на остальных пре­делах измерения переменного напря­жения.

Приступая к градуировке шкал омметра и измерителя емкости, к входу прибора подключают магазин сопротивлений или емкостей (или отдельные эталонные сопротивления и емкости).

Шкалы постоянного тока и напря­жения, а также переменного напря­жения и коэффициента усиления транзисторов В должны быть ли­нейны.

Если генератор НЧ собран пра­вильно, его налаживание в основном сводится к регулировке потенцио­метра R₄₃, от сопротивления которо­го зависит форма генерируемого на­пряжения. Форму и частоту генери­руемых колебаний можно контроли­ровать с помощью осциллографа. Частоту налаживаемого генератора сравнивают с частотой контрольного генератора (по фигурам Лиссажу). Образцовый генератор при этом под­ключают к горизонтальным откло­няющим пластинам осциллографа, а проверяемый генератор — к его вертикальным. Если частота генера­тора значительно отличается от 1000 гц, необходимо изменить пара­метры цепей RC (C₁₁R₄₄ и С₁₂R₄₇). Этим же способом можно перестроить генератор на любую другую фикси­рованную частоту. Если R1=R2 и С₁ = С₂, то частоту генерируемых синусоидальных колебаний можно определить по формуле:

При желании конструкцию при­бора можно значительно упростить, исключив из его схемы НЧ генера­тор и цепи проверки транзисторов.