Шунт для амперметра. Или как сделать вольтметр из амперметра и наоборот.
Эту статью я решил написать, когда делал источник питания для своей домашней лаборатории. Из собственного опыта замечено, что на регулируемом блоке питания должен быть вольтметр, для оценки устанавливаемого напряжения.
А так же амперметр, для приблизительной оценки тока потребляемого нагрузкой. Решено в новый источник питания установить эти полезные элементы: вольтметр и амперметр.
Поискав в ящиках, нашел две подходящих измерительных головки (основной критерий — минимальные размеры). С максимальным током 50мкА и 30мА.
- Сначала сделаем вольтметр из амперметра
- Итак, перейдем к расчетам.
Самое простое сделать вольтметр из амперметра, я использую второй амперметр. Для расчетов нам понадобятся: максимальный ток отклонения стрелки — в моем случае 30мА, Максимальное напряжение, которое должен измерять наш вольтметр — 30В.
Используя закон Ома находим сопротивление: R=U/I, R=1кОм.
Значит шунт (резистор) сопротивлением 1кОм нужно подключить последовательно с амперметром. При этом мы получим вольтметр. Т.е. если через такую последовательную цепь будет протекать ток в 30мА, то падение напряжения на этом резисторе равно 30В. В моем случае мне даже не нужно изменять шкалу прибора, достаточно наклеить букву «V», чтобы было понятно, что это вольтметр.
Следует помнить, что через такой вольтметр всегда будет течь ток 0-30мА, в зависимости от измеряемого напряжения от 0-30В. А так как он используется в блоке питания это не критично. Так же не следует забывать, что резистор должен быть подходящей можности, которую определим по формуле P = I*I*R получим P=30мА*30мА*1кОм=0,9Вт ставим с запасом не меньше 1Вт.
Надо ещё учесть внутреннее сопротивление прибора. Тогда добавочный резистор считается так: Rд=Uп/Iи-Rи. Rд — сопротивление добавочного резистора; Uп — макс. значение выбранного предела измерения напряжения; Iи — ток полного отклонения выбранного амперметра; Rи — внутреннее сопротивление (рамки прибора) выбранного амперметра, оно указывается.
Делаем амперметр из амперметра у которого маленькая шкала.
У первого амперметра шкала 50мкА это очень мало, мне нужно 1,5А. Чтобы расширить диапазон измерения амперметра, нужно установить шунт, но не последовательно, а параллельно с измерительной головкой.
Получается ток будет разветвляться и одна часть потечет через амперметр, а другая через сопротивление.
Нужно подобрать такое сопротивление, чтобы ток в 1,5А делился на два, 50мкА через амперметр, а остальной ток через резистор.
Для расчетов понадобится знать сопротивление амперметра, но так как его я не знаю, то шунт буду изготавливать методом подгона. Для этого нужно взять медную проволоку диаметром 0,8-1мм длинной 1 метр и измерить ток, при котором стрелка отклоняется в крайнее положение.
Для этого понадобится регулируемый источник напряжения и нагрузка, я использовал автомобильную лампочку. Далее таким образом подгоняем шунт увеличивая длину проволоки если нужно уменьшить максимальный ток или укорачиваем проволоку если нужно увеличить максимальное значение шкалы амперметра.
У меня получился вот такой шунт в четыре слоя. Края я проклеил силиконовым клеем.
Следует помнить, что если случайно оторвется шунт, то через микроамперметр потечет большой ток и он выйдет из строя.
Амперметр из вольтметра делается по аналогии с первым вариантом, только шунт устанавливается не последовательно а параллельно. Также бывает, что в вольтметрах устанавливаются внутренние резисторы, убрав которые можно получить амперметр.
Следует помнить что амперметр должен иметь минимальное сопротивление, а вольтметр должен обладать очень высоким сопротивлением.
Переделка стрелочных вольтметров
В статье описываются два варианта простых и надежных стрелочных вольтметров предназначенных для эксплуатации в жестких условиях. Не во всех случаях целесообразно использовать современные цифровые измерительные приборы.
В некоторых ситуациях, например, в гараже, на даче, когда требуется повышенная защита от грозовых разрядов, нужна работа в широком диапазоне температур окружающего воздуха, будет целесообразней использовать магнитоэлектрические измерители, не требующие дополнительного питания, включаемые по простым схемам и отличающиеся очень большим сроком службы.
Вариант 1
Вольтметр на базе прибора Ц24
На рис.1 представлена принципиальная схема простого вольтметра сетевого напряжения переменного тока. Особенность этого вольтметра в том, что он изготовлен на базе готового вольтметра промышленного изготовления Ц24. Вольтметр Ц24 представляет собой микроамперметр, в корпус которого установлены все необходимые радиоэлементы, для измерения напряжения сети переменного тока 230 В.
Этот вольтметр обычно устанавливался в отечественные регулируемые автотрансформаторы выпуска 1960-х годов, предназначенные для питания ламповой радиоаппаратуры.
Позднее в таких автотрансформаторах стали применять менее информативный, имеющий малый срок службы, но более стильный по тем временам, линейный газоразрядный индикатор.
Выпущенный в 1962 году измеритель Ц24 успешно выполняет свою задачу и в настоящее время.
Промышленный вольтметр включал в себя микроамперметр РА1 (ток полного отклонения стрелки около 1.5 мА, сопротивление обмотки 360 Ом), резисторы R2 – R5 и германиевые диоды VD5, VD6.
Вольтметр подвергся доработке: вместо двух параллельно включенных резисторов сопротивлением по 200 кОм был установлен один большей мощности сопротивлением 100 кОм – это резистор R2, а также, был установлен узел на светодиодах для индикации включения в сеть и для подсветки шкалы прибора.
Резисторы R2 – R4 ограничивают ток через микроамперметр РА1, германиевые диоды VD5, VD6 выпрямляют напряжение переменного тока. Использование двух выпрямительных диодов вместо одного исключает заметное дрожание легкой стрелки микроамперметра при ее питании от однополупериодного выпрямителя.
Для индикации включения прибора и подсветки шкалы в корпус микроамперметра установлены два сверхьярких светодиода HL1, HL2. Конденсатор С1 гасит избыток поступающей на светодиоды энергии.
Резистор R1 уменьшает броски тока через мостовой выпрямитель VD1 – VD4.
Импульсные броски тока, например, при включении в сеть, искрении в розетке, весьма негативно влияют на кристаллы сверхъярких светодиодов, для их уменьшения установлен оксидный конденсатор С2.
Конструкция и детали стрелочных вольтметров
Все детали этого измерителя размещены в корпусе микроамперметра РА1. Резисторы R2 – R4 и диоды VD5, VD6 размещены на заводской монтажной плате (рис.2), а элементы, относящиеся к узлу подсветки, зафиксированы в корпусе микроамперметра под этой платой термоклеем и дополнительно приклеены клеем «Момент» на основе полихлоропреновых каучуков.
Подойдет также аналогичный клей «Момент кристалл» или «Квинтол». Светодиоды приклеены снизу от шкалы (рис.3), а элементы R1, С1, VD1 – VD4 приклеены под монтажной платой. Резистор R1 желательно применить импортный разрывной или отечественный типа Р1-7.Остальные резисторы ВС, С1-4, С1 -14, С2-23, МЛТ, РПМ.
Если вольтметр будет установлен в не отапливаемом помещении (гараж, сарай), то использование металлопленочных резисторов нежелательно, более надежными окажутся углеродные резисторы.
Конденсатор С1 применен малогабаритный импортный, предназначенный для работы в сети переменного тока 275 В. Вместо такого конденсатора можно применить пленочные конденсаторы на рабочее напряжение переменного тока 630 В, например, типа К73-17, К73-24.
Конденсатор С2 типа К50-68, К53-14, К53-19 емкостью 22… 100 мкФ.
Германиевые диоды могут быть любые из серий Д2, Д9, Д18, Д20, ГД507. Кремниевые диоды 1N4148 можно заменить 1 N914 или отечественными из серий КД510, КД521, КД522. Сверхъяркие светодиоды RL50- CB744D синего цвета свечения имеют яркость 6000 мКд при токе 20 мА, вместо таких светодиодов можно установить любые аналогичные, например, «белые» RL50-WH744D – 8000 мКд.
Для лучшего рассеивания света, в зоне установки светодиодов, черный корпус микроамперметра окрашивают густым слоем белого лака для ногтей. Такая краска быстро сохнет и не отслаивается при повышенной влажности и перепадах температуры.
Вариант 2
Вольтметр на базе микроамперметра
Если в вашем распоряжении не окажется готового вольтметра Ц24, рис.4, то вместо него можно применить любой микроамперметр с током полного отклонения стрелки 100… 1500 мкА, например, М2001/1,М2003-М1.
При применении более чувствительного микроамперметра, резистор R2 должен быть установлен на значительно большее сопротивление.
При выборе микроамперметра нелишним будет обратить внимание на то, какое у него должно быть рабочее положение – вертикальное или горизонтальное.
Для калибровки прибора используют автотрансформатор и мультиметр. При отсутствии профессионального измерительного оборудования можно воспользоваться любительскими мультиметрами «среднего класса», например, типа MY-67, MY-68, М320, TJ1-4M.
Желательно наличие не менее трех контрольных приборов, одновременно включенных параллельно калибруемому измерителю. К сожалению, популярные у многих цифровые мультиметры низшей ценовой категории серий М-8хх, обычно не обеспечивают приемлемой точности измерений напряжения переменного тока 50 Гц.
Изготовленный прибор можно смонтировать, например, на корпусе установленного в гараже предохранительного щитка, магнитного пускателя или зарядного устройства для автомобильного аккумулятора.
Если найдется свободное место на передней панели лабораторного блока питания, корпусе сетевого разветвителя, водонагревателя или другого устройства с сетевым питанием, то установка такого вольтметра повысит эксплуатационные качества модернизированного аппарата.
Высокое входное сопротивление цифровых мультиметров может дать ошибочный результат при измерении напряжений у источников питания при обрыве в измеряемой цепи.
Или, например, при измерении ЭДС севшего гальванического элемента CR2032 мультиметром с входным сопротивлением 20 МОм без нагрузочного резистора дает результат 3.
2 В, а при измерении напряжения стрелочным мультиметром ТЛ-4М с входным сопротивлением 30 кОм результат был 1.8 В. В таких ситуациях удобнее пользоваться вольтметрами с относительно низким сопротивлением.
Принципиальная схема несложного вольтметра постоянного тока показана на рис.5. В наличии имелся распространенный в прошлом веке щитовой микроамперметр М4200 со шкалой на 75 В.
Чтобы не изготавливать другую шкалу, было решено на его основе изготовить вольтметр с четырьмя диапазонами: 0.75, 7.5, 75 и 750 В. Входное сопротивление вольт-метра на диапазоне 0.75 В составляет около 0.75 кОм.
на других диапазонах кратно этому значению, т.е. на диапазоне «750 В- – 750 кОм.
При нажатой кнопке SA1.1 вольтметр работает на диапазоне «0.75» В. Напряжение на РА1 поступает через токоограничительный резистор R1, терморезистор RT1 с положительным температурным коэффициентом сопротивления и замкнутые контакты переключателя SA1. Диоды VD1, VD2 защищают PVI от повреждения при перегрузке.
В случае, если, например, на вход вольтметра будет ошибочно подано сетевое напряжение 230 В переменного тока или его выпрямленное значение с конденсатора фильтра 300…350 В, терморезистор RT1 быстро разогреется, его сопротивление резко увеличится, ток в цепи будет ограничен до 2.5 мА, что безопасно для R1, VD1, VD2, PV1. В случае если бы в цепи вместо терморезистора был включен только один R1 соответствующего сопротивления, этот резистор был бы мгновенно поврежден.
Таким образом, из-за человеческих ошибок и отсутствия у недорогих измерительных приборов элементов защиты в мире было повреждено немало мультиметров. Некоторые цифровые мультиметры средней и высокой ценовой категории оснащаются такой же защитой на терморезисторе или электромагнитным выключателем.
При нажатии на кнопку SA1.2 в цепь включается токоограничительный резистор R3, вольтметр будет работать на диапазоне «7.5 В». При включении диапазона «75 В- последовательно с R3 включается резистор R4, а на диапазоне «750 В» ток на PV1 будет поступать через все токоограничительные резисторы в измеряемой цепи.
Прибор дополнительно оснащен узлом «индикатора фазы», собранном на R2, HL1.
Хотя этот узел может быстро определить фазный провод в сетевой розетке, как и многочисленные «отвертки- индикаторы», его назначение несколько иное – оперативно отслеживать утечки сетевого напряжения во вторичную цепь в незаземленных источниках питания.
Это необходимо для оценки рисков повреждения при работе с устройствами, содержащими полевые, СВЧ транзисторы, МОП, КМДП микросхемы, чувствительные к повреждениям диоды, светодиоды.
Конструкции и детали стрелочных вольтметров
Вольтметр был смонтирован в пластмассовом корпусе от фотореле «ФР-75А» ТУ 32-1501-75. Вид на компоновку деталей показан на рис.6. Размеры коробки около 122x88x48 мм. Вид устройства в сборе фото в начале статьи. Микроамперметр М4200 без встроенных резисторов, при их наличии, резисторы нужно удалить из корпуса микроамперметра.
Микроамперметр можно заменить М42300 или другим аналогичным, например, М4260. М2003-М1. Чтобы не переделывать шкалу, токоограничительные резисторы можно пересчитать под другие значения диапазонов, например: 0.5, 5.0, 50, 500 Вольт.
Переключатель SA1 – счетверенный П2К с зависимой фиксацией с двумя группами контактов, соединенными параллельно. Перед монтажом переключатель следует разобрать, контакты очистить от окислов, пластиковые корпусы кнопок изнутри вычистить и промыть этиловым спиртом. При сборке переключателя трущиеся пластмассовые и металлические части можно смазать густой силиконовой смазкой для оргтехники.
Терморезистор RT1 установлен на текстолитовых стойках, применен сопротивлением около 300 Ом от электронного балласта компактной электролюминесцентной ламы «Camelion LH26- AS-M Е27 Т3», обозначен как MZ5.
Подойдет любой аналогичный сопротивлением 270… 330 Ом при комнатной температуре. Чем мощнее лампа, тем меньшего сопротивления терморезистор в ней может быть установлен.
При формовке его жестких выводов не повредите корпус терморезистора.
Резистор R1 проволочный мощностью 5…7 Вт.
В процессе работы и перегрузки прибора этот резистор не нагревается, применение обычных металлопленочных и углеродных резисторов на его месте нежелательно из-за разбрызгивания, выгорания токопроводящего слоя в момент перегрузки, из-за чего изменяется сопротивление резисторов, с последующим их обрывом. Остальные резисторы любого типа общего применения, R3 – R5 припаяны к соответствующим контактам SA1.
Вместо диодов 1N4007S можно установить любые из серий 1N4001 – 1 N4007, UF4001 – UF4007, КД209, КД243, КД247. Диоды припаяны к лепестковым контактам микроамперметра.
Лампа тлеющего разряда HL1 малогабаритная импортная оранжевого свечения, была выбрана из нескольких десятков, самой яркой оказалась миниатюрная лампочка от подсветки клавиш импортных роторных выключателей.
Неплохой результат был и у тиратронов МТХ-90, но их размеры намного больше и меньше угол обзора.
Лампа приклеена к внутренней стороне прозрачной крышки корпуса цианакриловым клеем. Сенсор Е1 сделан из металлического корпуса импортного германиевого транзистора типа SFT352, учитывайте, что ни один из его выводов не соединен с корпусом транзистора. Можно использовать имеющие немного другие размеры корпуса отечественные транзисторы МП39, ГТ402 и аналогичные.
На разноцветные щупы XI, Х2 надеты термоусадочные трубки разных цветов, что облегчает их идентификацию, когда на рабочем столе используется несколько измерительных приборов.
Перед настройкой вольтметра установите стрелку прибора регулировочным винтом на нулевое деление шкалы. Настройку начинают с подбора резистора R1.
Если не удастся подобрать одиночный проволочный резистор необходимого сопротивления, можно установить два последовательно включенных проволочных резистора: первый мощностью 5 Вт сопротивлением 47 или 51 Ом, второй мощностью 2…3 Вт сопротивлением 3…12 Ом, также можно применить самодельный.
После поочередно подбирают сопротивление резисторов R3 – R5. При отсутствии мощных резисторов подходящего сопротивления, можно установить на их место резисторы чуть большего сопротивления, а параллельно с каждым из этих резисторов включить по 2 шт. последовательно включенных резисторов мощностью 0.25 Вт сопротивлением сотни кОм – единицы МОм.
После необходимых проверок изготовленного прибора не испытывайте из любопытства защиту на RT1 ненужными перегрузками. Если понадобится этим вольтметром найти фазный провод сетевой проводки, желательно переключить SA1 в положение «750 В», что повысит безопасность его использования.
Вольтметр своими руками: изготовление и проведение измерений
Ситуации, когда под рукой должен находиться вольтметр, встречаются достаточно часто. Для этого нет необходимости использовать заводской сложный прибор.
Изготовить простенький вольтметр своими руками – не проблема, потому что состоит он из двух элементов: стрелочный измерительный блок и резистор.
Правда, необходимо отметить, что пригодность вольтметра определяется его входным сопротивлением, которое состоит из сопротивлений его элементов.
Но необходимо учитывать тот факт, что резисторы есть разные с разными номиналами, а это говорит о том, что от установленного резистора будет зависеть входное сопротивление. То есть, подобрав правильно резистор, можно сделать вольтметр под замеры определенных уровней напряжений сетей. Сам же измерительный прибор чаще оценивается по показателю – относительное входное сопротивления, приходящееся на один вольт напряжения, его единица измерения – кОм/В.
То есть, получается так, что входное сопротивления на разных измеряемых участках разное, а относительная величина – показатель постоянный. К тому же, чем меньше отклоняется стрелка измерительного блока, тем больше относительная величина, а, значит, точнее будут измерения.
Прибор для измерения нескольких пределов
Кто не раз сталкивался с транзисторными конструкциями и схемами знает, что очень часто вольтметром приходится замерять цепи с напряжением от десятков долей одного вольта до сотен вольт.
Простой приборчик, изготовленный своими руками, с одним резистором это не осилит, поэтому в схему придется подключить несколько элементов с разным сопротивлением.
Чтобы вы поняли, о чем идет речь, предлагаем ознакомиться со схемой, расположенной снизу:
На ней показано, что в схеме установлено четыре резистора, каждый из которых отвечает за свой диапазон измерений:
- От 0 вольт до единицы.
- От 0 вольт до 10В.
- От 0 В до 100 вольт.
- От 0 до 1000 В.
Номинал каждого резистора поддается подсчету, который проводится на основе закона Ома. Здесь используется следующая формула:
R=(Uп/Iи)-Rп, где
- Rп – это сопротивление измерительного блока, возьмем, к примеру. 500 Ом;
- Uп – это максимальное напряжение измеряемого предела;
- Iи – это сила тока, при которой стрелка отклоняется до конца шкалы, в нашем случае – 0,0005 ампер.
Осциллограф С1-94 — характеристики, электрическая схема
Для несложного вольтметра из китайского амперметра можно выбрать следующие резисторы:
- для первого предела – 1,5 кОм;
- для второго – 19,5 кОм;
- для третьего – 199,5;
- для четвертого – 1999,5.
А вот относительная величина сопротивления этого прибора будет равна 2 кОм/В. Конечно, расчетные номиналы не совпадают со стандартными, поэтому резисторы придется подбирать близкими по значению. Далее проводится финишная подгонка, при которой производится градуировка самого прибора.
Как переделать вольтметр постоянного напряжения в переменное
Показанная на рисунке №1 схема – это вольтметр постоянного тока. Чтобы его сделать переменным или, как говорят специалисты, пульсирующим, необходимо в конструкцию установить выпрямитель, с помощью которого постоянное напряжение преобразуется в переменное. На рисунке №2 вольтметр переменного тока показан схематически.
Данная схема работает так:
- когда на левом зажиме находится положительная полуволна, то открывается диод D1, D2 в этом случае закрыт;
- напряжение проходит через амперметр к правому зажиму;
- когда положительная полуволна находится на правом конце, то D1 закрывается, и напряжение через амперметр не проходит.
В схему обязательно добавляется резистор Rд, сопротивление которого рассчитывается точно так же, как и остальные элементы. Правда, его расчетное значение делится на коэффициент, равный 2,5-3.
Это в том случае, если в вольтметр устанавливается однополупериодный выпрямитель. Если используется двухполупериодный выпрямитель, то значение сопротивления делится на коэффициент: 1,25-1,5.
Кстати, схема последнего изображена на рисунке №3.
Как правильно подключить вольтметр
Тот, кто не знает, но хочет проверить напряжение на каком-то участке электрической сети, должен задаться вопросом – как подключить вольтметр? Это на самом деле серьезный вопрос, в ответе которого лежит простое требование – подключение вольтметра необходимо проводить только параллельно нагрузке. Если будет произведено последовательное подключение, то сам прибор просто выйдет из строя, и вас может ударить током.
Все дело в том, что при таком соединении уменьшается сила тока, действующая на сам измерительный прибор. При этом сопротивлении его не меняется, то есть, остается большим. Кстати, никогда не путайте вольтметр с амперметром. Последний подключается к цепи последовательно, чтобы снизить показатель сопротивления до минимума.
USB-осциллограф — что это такое, рейтинг лучших
И последний вопрос темы – как пользоваться вольтметром, изготовленным самостоятельно. Итак, в вашем приборе два щупа. Один подключается к нулевому контуру, второй к фазе.
Так же можно проверить напряжение через розетку, предварительно определив, к какому гнезду запитан ноль, а к какому фаза. Или соединяете параллельно прибор к измеряемому участку.
Стрелка измерительного блока покажет величину напряжения в сети. Вот так пользуются этим самодельным измерительным прибором.
Russian Hamradio — Простые измерительные приборы
При любом ремонте, как электроники, так и автоэлектроники необходимы приборы — пусть даже простые, но приборы. В этой статье попробуем рассказать о простых приборах которые может изготовить практически любой желающий — «умеющий отличать резистор от конденсатора». Занятие радиолюбительством без прибора, без измерительной техники — занятие несерьезное.
Конечно, проще всего приобрести готовый универсальный измерительный прибор — авометр, включающий в себя амперметр, вольтметр и омметр. Но стоит он сегодня недешево, и не каждый начинающий радиолюбитель в состоянии его сразу приобрести. Значительно дешевле обойдется самодельный прибор, который в данный момент необходим,— вольтметр, миллиамперметр или омметр.
Возможно, в дальнейшем вы решитесь построить комбинированный прибор, объединив указанные в одном корпусе, но пока расскажем об устройстве каждого в отдельности. Тем более, что принципы построения схемы и методика расчета деталей любого из приборов пригодятся в дальнейшем при самостоятельном конструировании.
Вольтметр постоянного тока
Начнём с вольтметра постоянного тока. Он понадобится для измерения напряжения источника питания и проверки режимов работы транзисторов, а также для контроля напряжений в различных цепях налаживаемой аппаратуры.
Чтобы вольтметр оказывал возможно меньшее влияние на контролируемый режим и не вносил погрешности, его относительное входное сопротивление (иначе говоря, отношение входного сопротивления прибора к 1В измеряемого напряжения) должно быть возможно больше. А для этого необходимо, чтобы через вольтметр протекал возможно меньший ток, что, в свою очередь, требует применения стрелочного индикатора с возможно меньшим током полного {т. е. до конечного деления шкалы) отклонения стрелки.
Для прибора можно воспользоваться любым микроамперметром, например — микроамперметром М2003-М1 с током полного отклонения стрелки 100 мкА — на него и будем ориентироваться. И еще запомним другой параметр стрелочного индикатора — сопротивление рамки, которое в данном случае равно 450 Ом. Хотя для вольтметра оно особого значения не имеет.
Из микроамперметра вольтметр получится, если последовательно с ним включить резистор определенного сопротивления. Предел измерения по напряжению будет зависеть от сопротивления резистора. В простейшем случае нужное сопротивление резистора нетрудно подсчитать делением заданного предела измерения на ток полного отклонения стрелки:
Rд = Uп/Iи
Конечно, в вычисленный результат будет входить и сопротивление рамки микроамперметра. Поэтому в случае расчета добавочного резистора для малого предела измерения, когда добавочное сопротивление не.
Превышает, скажем, десятикратного сопротивления рамки индикатора, сопротивление реального добавочного резистора следует уменьшить на значение сопротивления рамки.
Для больших же пределов измерения сопротивление рамки можно не учитывать.
Строить вольтметр на один предел измерения не имеет смысла, поэтому наш прибор (рис. 1) пятипредельный и позволяет измерять напряжения от единиц вольт до 100В, что вполне достаточно для большинства случаев радиолюбительской практики.
Так, на пределе “1В” можно измерять напряжения в конструкциях с низковольтным (до 1,5 В) питанием, предел “5 В” используется для контроля напряжения в конструкциях с питанием от батареи (4,5 В), а предел.
“10 В” — для измерений в конструкциях с питанием, скажем, от батареи “Крона” (9 В).
В любом варианте гнездо XS6 “Общ.” соединяют с минусовой цепью проверяемой конструкции, а соответствующее из гнезд XS1—XS5 — с плюсовой. Что касается относительного входного сопротивления, оно равно 10 кОм/В. Этого достаточно для налаживания большинства радиолюбительских конструкций.
Всё резисторы вольтметра могут быть МЛТ-0,25 или МЛТ-0,125. Их сопротивления желательно подобрать точнее при калибровке вольтметра с помощью образцового (точного промышленного) прибора.
Но даже без калибровки, если сопротивления резисторов будут соответствовать указанным на схеме, погрешность показаний вольтметра не превысит 5 % на пределе “1В” и 3 % на остальных пределах, что вполне достаточно.
Резисторы смонтируйте на небольшой плате из изоляционного материала (гетинакс, текстолит, стеклотекстолит).
Для подпайки выводов резисторов укрепите на плате, шпильки из отрезков толстого облуженного медного провода или расклепайте пустотелые заклепки. Плату с резисторами разместите внутри корпуса, изготовленного из любого подходящего материала.
На лицевой панели (она должна быть из изоляционного материала, например стеклотекстолита) укрепите стрелочный индикатор и гнезда.
Гнезда — готовые любой конструкции или самодельные, изготовленные, например, отрезка медной или латунной трубки нужного диаметра или из жести от консервной банки. Для каждого гнезда вырезают заготовку определенной длины с учетом толщины вашего материала, из которого изготовлен корпус прибора.
Получившийся цилиндр вставляют в отверстие на передней панели корпуса, отгибают с помощью керна (или толстого гвоздя) края цилиндра и расправляют отгибы молотком.
Снизу к отгибу подпаивают отрезок монтажного провода и соединяют гнездо с выводом соответствующего резистора (или выводом стрелочного индикатора — для гнезда XS6).
- Для подключения вольтметра к контролируемым цепям изготовьте щупы из однополюсных вилок, соединенных проводниками в изоляции (желательно разноцветной).
- Как отсчитывать показания?
Шкала индикатора проградуирована в единицах тока — ими и нужно пользоваться при отсчете напряжения. Зная предел измерения (например, 10 В) и количество делений шкалы (в данном случае 100), нетрудно определить цену деления — 0,1 В. Остается умножить это значение на количество делений, которое укажет отклонившаяся стрелка индикатора,— и результат измерений готов.
Если даже приблизительно неизвестно напряжение, которое предстоит измерить, начинать надо с наибольшего предела. А затем, в зависимости от угла отклонения стрелки индикатора, переставить вилку щупа в гнездо меньшего предела. И еще один совет. Гнездо XS6 всегда подключайте к цепи с минусовым напряжением.
Миллиамперметр
Такой прибор необходим для контроля тока, например, в коллекторных цепях транзисторов, в цепи питания проверяемой конструкции, да и во многих других случаях. Для большинства радиолюбительских измерений бывает, достаточен прибор с максимальным пределом измерения до 100 мА. Такой прибор (рис. 2) и был разработан на базе вышеупомянутого микроамперметра. Как и вольтметр, он пятипредельный.
На первом пределе, когда щупы вставлены в гнезда XSI и XS6, стрелка индикатора отклонится на конечное деление шкалы при токе 1 мА, на последнем пределе (гнезда XS5 и XS6) — при токе 100 мА. Причем, как и в вольтметре, гнездо XS6 должно соединяться с минусом, в XS1 (либо другие гнезда) — с плюсом контролируемой цели.
Погрешность измерений при подборе резисторов со стандартными номиналами, указанными на схеме, не превышает 2 %. Ее можно снизить, если при калибровке миллиамперметра точнее подобрать сопротивления резисторов (R1, — 40 Ом, R2 — 5 Ом, R3 — 4 Ом).
В миллиамперметре можно использовать другой стрелочный индикатор, с иными током полного отклонения стрелки и внутренним сопротивлением. Но в этом случае придется пересчитать резисторы шунтов.
Как это сделать, покажем на примере расчета нашего прибора, в котором, как указывалось выше, использован микроамперметр с током полного отклонения стрелки (Iи) 100 мкА и внутренним сопротивлением (Rн) 450 Ом.
- Сначала нужно определить общее сопротивление шунта (резисторы R1 — R5) первого предела измерений (Iп-1) — 1 мА. Воспользуемся такой формулой:
- Rш = Rп/(Iп-1/Iи-1) = 450/(1/0,1-1) = 50 Ом
- Как вы заметили, токи фигурируют в миллиамперах, хотя пригодны расчеты и в микроамперах. Далее определяем сопротивления составляющих, резисторов шунта начиная с резистора R5 последнего предела измерений:
- R5 = (Iи/Iп5)•(Rш + Rи) = (0,1/100)•(450+50) = 0,5 Ом
- R4 = (Iи/Iп4)•(Rш + Rи)-R5 = (0,1/50)•(450+50)-0,5 = 0,5 Ом
- R3 = (Iи/Iп3)•(Rш + Rи)-R5-R4 = (0,1/10)•500-0,5-0,5 = 0,4 Ом
- R2 = (Iи/Iп2)•(Rш + Rи)-R5-R4-R3 = (0,1/5)•500-0,5-0,5-4 = 5 Ом
- R1 = (Iи/Iп1)•(Rш + Rи)-R5-R4-R3-R2 = (0,1/1)•500-0,5-0,5-4-5 = 40 Ом
- По сравнению с расчетными, резисторы R1—R3 выбраны с ближайшими стандартными номиналами, что и определяет некоторую погрешность измерения, весьма несущественную для практических работ начинающего радиолюбителя.
- Все резисторы универсального шунта могут быть готовые:
- R1 — МЛТ-0,25, МТ-0,25, ВС-0,25;
- R2 и R3—С2-11 мощностью 0,25 Вт или МЛТ-0,5;
- R4 и R5 —С5-17В мощностью 0,25 Вт.
Правда, совсем не обязательно тратить время на поиски резисторов R4 и R5 с весьма малым сопротивлением.
Их нетрудно изготовить самим из обычного обмоточного медного провода марки ПЭВ или ПЭЛ: отрезок провода диаметром 0,27 мм и длиной 1,6 м намотать на корпус резистора МЛТ-0,25, МЛТ-0,5 или ВС-0,25 сопротивлением не менее 100 Ом.
Аналогично можно изготовить и резисторы R2, R3, воспользовавшись более тонким проводом. На рис.2 показано, как выполнить эту работу.
- Выбрать ту или иную длину имеющегося провода поможет таблица 1 зависимости сопротивления провода от его диаметра.
- Таблица 1
| Диаметр провода, мм | Сопротивление L м, Ом | Допустимый ток, А |
| 0,06 | 6,44 | 5,7 |
| 0,08 | 3& | 10 |
| 0,1 | 2.23 | 15,7 |
| 0,12 | 1,55 | 22,6 |
| 0,15 | 0,99 | 35,4 |
| 0,17 | 0,77 | 45,4 |
| 0,2 | 0,56 | 62,8 |
| 0,23 | 0,42 | 83,2 |
| 0,25 | 0,36 | 98,2 |
| 0,27 | 0,3 | 115 |
| 0,31 | 0,23 | 151 |
| 0JS | 0,18 | 192 |
| 0,41 | 0,13 | 264 |
Как пользоваться таблицей
Прежде всего, нужно учитывать допустимый ток через провод указанного диаметра — он должен превышать рабочий ток, на который рассчитан шунт. Скажем, для резистора R5 можно использовать провод диаметром 0,27 мм и более, выдерживающий ток на пределе “100 мА”, для резистора R4 — 0,18 мм и более, для R3 — 0,08 мм и более и т. д.
Нужная же длина провода определяется делением заданного сопротивления резистора шунта на сопротивление одного метре провода выбранного диаметра. В случае если отрезок провода едва умещается на резисторе, по краям резистора можно укрепить картонные щечки.
Конечно, при использовании специального константанового, нихромового или другого провода с высоким удельным сопротивлением самодельный резистор получится более компактным. Плата для монтажа резисторов, гнезда и корпус прибора такие же, что и для предыдущей конструкция.
Омметр
Без такого прибора не обойтись, если нужно проверить, скажем, сопротивление резисторов перед, их монтажом в конструкции. Или “прозвонить” катушку индуктивности и убедиться, что ее витки целы, Для постройки простейшего омметра понадобится немного деталей (рис.3); все тот же стрелочный индикатор на 100 мкА, два резистора — постоянный и переменный, выключатель да источник питания на 4,5В.
Если в показанном на схеме положении контактов выключателя SA1 соединить между собой гнезда XS2 и XS3, она окажется замкнутой цепь из источника питания, стрелочного индикатора и резисторов. По цепи потечет ток, и стрелка индикатора отклонится. Перемещением движка резистора R1 установите стрелку индикаторе на конечное, деление шкалы — это условный нуль отсчета.
А теперь снимите перемычку между гнездами XS2 и XS3 и подключите к ним выводы резистора, скажем, сопротивлением 3 кОм. Стрелка индикатора остановите невдалеке от конечной отметки шкалы. Включите резистор большего сопротивления, — угол отклонения стрелки еще уменьшится. По показаниям стрелки индикатора и судят о сопротивлении цепи, которой касаются щупы, соединенные с гнездами XS2 и XS3”
Причем при напряжении источника питания 4,5В и индикаторе с током полного отклонения стрелки 100 мкА можно измерять сопротивление от 0,9 кОм до 2,2 МОм.
А как быть, если нужно измерить сопротивление менее 0,9 кОм? В приборе предусмотрено, и — достаточно перевести выключатель SA1 в положение замкнутых контактов.
Тогда стрелку индикатора устанавливают переменным резистором на конечное деление шкалы, а испытываемый резистор подключают к гнездам XS1 и XS2.
Теперь резистор будет шунтировать стрелочный индикатор, уменьшая ток через него. Чём меньше сопротивление проверяемого резистора, тем сильнее шунтирующее действие, тем меньше угол отклонения стрелки индикатора. В этом режиме омметр способен измерять сопротивление, от 9 Ом до 22 кОм.
Резистор R1 — СП-1 или другой переменный с любой функциональной характеристикой, R2 — МЛТ-6,25 или МЛТ-0,125. Выключатель — любой тумблер с группой контактов на замыкание. Гнезда и корпус — такие же что и в предыдущих конструкциях.
На корпусе рядом с гнездом XS1 (крайнее левое) желательно поставить знак “—”, а рядом с гнездом XS3 (крайнее правое)— “+”. Они помогут в дальнейшем ориентироваться в полярности подключения омметра к выводам полупроводниковых Приборов (диодов, стабилитронов, транзисторов). Гнездо XS2 — общее для обоих режимов работы омметра.
Откалибровать омметр проще всего, конечно, подключением к его гнездам резисторов известного сопротивления и занесением результатов измерений в таблицу — ее хранят вместе с прибором или прикрепляют к корпусу стрелочного индикатора. Возможен и другой вариант — чисто расчетный, без подключения резисторов. Тогда составляют таблицу 2, в которую заносят результаты расчета для обоих режимов.
Таблица 2
| Деления, мкА | Сопротивление в режиме работы | |
| “I” | “II” | |
| 2 | 2,2 М | 9,1 |
| 4 | 1,08 М | 18,7 |
| 6 | 705 к | 28,7 |
| 8 | 517 к | 39 |
| 10 | 405 к | 50 |
| — | — | — |
| — | — | — |
| 90 | 5к | 4,05 к |
| 92 | 3,91 к | S.17 к |
| 94 | 2,87 к | 7,05 к |
| 96 | 1,87 к | 10,7 к |
| 98 | 910 | 22,5 к |
Для первого режима (“I”) при расчетах пользуются формулой:
Rx = Uи.п./Iп -Uи.п./ Iи, где:
- Rx — сопротивление проверяемого резистора, кОм;
- Uи.п — напряжение источника питания, В;
- Iп — показания стрелки прибора при проверке резистора, мА;
- Iи — ток полного отклонения стрелки индикатора, мА.
- Так, обозначенному в таблице отклонению стрелки прибора на 90 делений (90 мкА= 0,09 мА) будет соответствовать подключение к гнездам XS2 и XS3 резистора сопротивлением:
- Rx = 4,5/0,09-4,5/0,1 = 5 кОм.
- При заполнении же таблицы для режима “II” пользуются другой формулой:
- Rx = Rи(Iи/Iп-1), где:
- Rx — сопротивление проверяемого резистора, Ом;
- Rи — сопротивление рамки индикатора, Ом;
- Iи — ток полного отклонения стрелки индикатора, м А (можно и мкА);
- Iп — показания стрелки прибора при проверке резистора.
- К примеру, приведенному в таблице, отклонению стрелки прибора 10 делений (10 мкА) будет соответствовать сопротивление резистора, подключенного к гнездам XS1 и XS2:
- Rx = 450(100/10—1) = 50Ом.
- При работе с омметром помните, что перед измерениями следует проверять и при необходимости устанавливать точнее “нулевое” положение стрелки индикатора.
- В. Маслаев
Загрузка...
