Приборы-помощники

СТРЕЛОЧНЫЙ УНИВЕРСАЛ

01.09.2015
СТРЕЛОЧНЫЙ УНИВЕРСАЛВ век микроэлектроники, компьютеризации и дисплейных мультиметров стрелочные приборы воспринимаются некоторыми чуть ли не как анахронизм. Однако жизнь доказывает ошибочность подобных взглядов.
 
Предлагаемый самодельный прибор — еще одно тому подтверждение. Имея «на выходе» стрелочный многошкальный индикатор магнитоэлектрической системы с полным отклонением рамки 100 мкА, он вполне компактен и позволяет с достаточной точностью измерять постоянные и переменные напряжения и токи, сопротивления, емкости, индуктивности, температуру, проверять работоспособность кварцевых резонаторов и оценивать их добротность, подбирать диоды с одинаковыми параметрами
 
Основой универсального прибора электро-и радиотехника является милливольтметр постоянного и переменного (полоса частот от 20 Гц до 5 МГц!) напряжения с пределом 100 мВ. Схемное решение таково, что при измерении различных параметров используется... один и тот же делитель R1 — R9 (рис.1). Весьма удобна и десятичная кратность поддиапазонов: 0,1 В, 1 В, 10 В, 100 В, 1000 В (для замера постоянных и переменных напряжений), а также 1 мкА, 10 мкА, 100 мкА, 1 мА, 10 мА, 100 мА, 1 А (для токов). Так как делитель напряжения не имеет частотной компенсации, то при измерении больших U полоса частот сужается.
 
Для измерения сопротивлений прибор имеет следующие поддиапазоны: 10 Ом, 100 Ом, 1 кОм, 10 кОм, 100 кОм. 1 МОм. Причем чтобы при работе на поддиапазоне 1 МОм обходиться без применения дополнительного (токозадающего) резистора сопротивлением 100 МОм. используется снижение питающего напряжения до 1 В.
 
При измерении индуктивности на токозадающие резисторы подается (от встроенного генератора DA3) переменное напряжение (эффективное значение 1 В, частота 159 Гц). «Нестандартностью» частоты обеспечивается нужный коэффициент пропорциональности между напряжением, с которым имеет дело милливольтметр, и индуктивностью (2nF для этой частоты принимается как 1000). Поддиапазоны измерения индуктивностей: 1 мГн, 10 мГн, 100 мГн, 1 Гн, 10 Гн, 100 Гн.
 
При измерении емкости на исследуемый конденсатор подается напряжение 1 В. Поступает оно от того же генератора DA3.
 
Рис.1. Принципиальная электрическая схема базовой части прибора
 
Рис.1. Принципиальная электрическая схема базовой части прибора
 
Напряжение, снимаемое с относительно низкоомного резистора, включенного последовательно с исследуемым конденсатором, будет пропорционально емкости последнего. Поддиапазоны измерений здесь следующие: 100 пФ, 1000 пФ, 0,01 мкФ, 0,1 мкФ, 1 мкФ, 10 мкФ.
 
Температуру прибор определяет с точностью в двух пределах от 0 до +100 °С и от 0 до — 100 °С. Область значений («+» или «-») индуцируется светодиодами контрастных (например, красного и зеленого) цветов.
 
При работе на высоких частотах (до 15 МГц) прибор может использоваться как индикатор переменного напряжения.
 
Основные входные клеммы универсального прибора — Е2 и ЕЗ. Для упрощения коммутации испытуемый конденсатор подключают к Е1 и Е2. Коаксиальный разъем XW1 используют при измерении постоянных и переменных напряжений. Режим работы выбирают переключателем SA2, а пределов измерений — SA1.
 
Миллиамперметр постоянного и переменного напряжения собран на операционном усилителе DA1. Диоды VD1 и VD2, а также резистор R14 защищают его от перегрузок на входе. Предел измерения зависит от тока полного отклонения стрелки РА1 и сопротивления резисторов R16, R17, R21. В качестве индикатора применен микроамперметр с пределом измерения 100 мкА и сопротивлением рамки 700 Ом.
 
В приборе можно применить и микроамперметр на 100 мкА с другим сопротивлением рамки, но в этом случае номинал резистора R21 нужно изменить так, чтобы общее сопротивление РА1 и R21 составляло 1 кОм. Это необходимо для получения паспортной нагрузки микросхемы DA1 (2 кОм). Общая же нагрузка для данной микросхемы складывается из сопротивлений последовательно включенных резисторов R16, R17, R21 и сопротивления рамки РА1.
 
Ручка резистора R17 выводится на переднюю панель. Ею осуществляют калибровку прибора А вот балансировку (установку нуля) по постоянному току выполняют резистором R19. Ручка управления последним также выведена на переднюю панель.
 
Резисторы R18 и R20 служат для ограничения пределов балансировки по постоянному току. Цепочка R15СЗ корректирует показания милливольтметра для отсчета эффективного значения измеряемых переменных составляющих.
 
Диодный мост VD3—VD6 позволяет измерять как переменное, так и постоянное напряжение любой полярности без каких-либо переключений. Диод VD7 служит для ограничения пика напряжения, возникающего при переключении пределов измерений, а совместно с резистором R21 и конденсатором С5 — для демпфирования (успокоения) предотвращения поломки базового индикатора РА1. И это важно, ибо резкие движения стрелки грозят возникнуть не только при переводе прибора в режимы измерения сопротивления и индуктивности (когда входные щупы разомкнуты), но и при переключении пределов измерений.
 
Индикатор полярности постоянного напряжения (а также знака температуры) выполнен на операционном усилителе DA2. Индицируют полярность два светодиода: один зеленого свечения («минусовая» полярность или температура), а другой красного («плюсовое» значение исследуемого параметра). При измерении переменного тока и напряжения горят оба: HL1 и HL2. Для достижения баланса при настройке индикатора служит подстроечный резистор R27.
 
На микросхеме DA3 выполнен 159-герцевый генератор. Нужный уровень выходного напряжения стабилизирован диодами VD8 и VD9, включенными встречно-параллельно. Для установки требуемого выходного напряжения предусмотрен подстроечный резистор R32, а для определения работоспособности кварцевых резонаторов (диапазон частот от 0,5 до 30 МГц) предназначен генератор, принципиальная электрическая схема которого приведена на рисунке 2а.
 
Собственно, сам генератор собран на транзисторе VT1, а на транзисторе VT2 выполнен эмиттерный повторитель. Роль диода VD11 — быть своеобразным ограничителем напряжения на выходе данного устройства. Требуемая форма сигнала — синусоида.
 
Снимаемое с выхода «В» напряжение поступит на вход милливольтметра. Гнездо XW2 послужит для съема выходного сигнала генератора и подачи его на частотомер или осциллограф.
 
Рис. 2. Схемное решение генератора (а), узла измерения температуры (б) и источника двухполярного электропитания (в)
 
Рис. 2. Схемное решение генератора (а), узла измерения температуры (б) и источника двухполярного электропитания (в)
 
Узел измерения температуры (рис.2б) собран на операционном усилителе DA4. Наружный теплодатчик — кремниевый диод, подключенный анодом к клемме Е2 и катодом к ЕЗ при положении переключателя SA2 (см.рис.1) в положении t°H. Для измерения комнатной температуры (положение SA2 — t°K) в качестве датчика используется диод VD10 (клеммы Е2 и Е3 при этом необходимо замкнуть накоротко). Нижний предел измерений (0 °С) устанавливают подстроечным резистором R42, а верхний (100 °С) — резистором R46.
 
Используют вышеназванный узел и для подбора диодов с одинаковыми параметрами. Проверяемые экземпляры подключают поочередно к клеммам Е2 (анодом) и ЕЗ (катодом). Диоды с одинаковыми параметрами будут давать одинаковые показания температуры. При этом следует учитывать, что точность отбора возрастает, если пользоваться щупами с теплоизоляционным покрытием (из пластмассы) с целью предотвращения прогрева проверяемых диодов теплом собственных рук.
 
Питается универсальный прибор от встраиваемого двухполярного стабилизированного источника, который состоит (рис.2в) из силового трансформатора Т1, диодного моста VD12 — VD15 и двух стабилизаторов (+10 В и — 10 В). Последние регулируются подстроечным резистором R56. При изменении Uпит одной полярности (например, +10 В) будет происходить автоматическое отслеживание уровня и соответствующая подстройка питающего напряжения другой полярности (-10 В). Коэффициент стабилизации обоих стабилизаторов — не менее 20 000.
 
В приборе использованы широко распространенные радиодетали. Силовой трансформатор должен быть рассчитан на мощность не менее 10 Вт. У него две вторичные обмотки, выдающие по 16 В. Рабочее напряжение лампочки HL3 27—35 В
 
При подборе других радиодеталей допустима и замена. Так, вместо транзистора КТ816Б (VT3) можно использовать КТ815 и его аналоги. В качестве VT8 вполне приемлемы КТ817Б, КТ815. Все полупроводниковые триоды КТ603Б здесь заменяемы на КТ608, диоды Д18 — на Д20, КД503 — на КД522, а Д237Б — на любые кремниевые аналоги в металлическом корпусе. Резисторы R1—R9 прецизионные, типа ПТМН-1, ПТМН-0,5. Каждый из «многоваттных» резисторов составлен из двух менее мощных (сопротивлением, вдвое превышающим то, что указано на схемах), включенных параллельно.
 
В. РУБЦОВ, г. Астана, Казахстан
 
(Окончание следует)




Рекомендуем почитать
  • ГЕНЕРАТОР «МОРЯ»
    ГЕНЕРАТОР «МОРЯ»Кто не испытывал на себе благотворного воздействия мерного шума дождя, леса, моря... Такой звук расслабляет, снимает напряжение, успокаивает. Вот почему имитатор морского прибоя, который мы предлагаем вниманию читателей, применяется как стимулятор сна при бессоннице. Генератор «моря» прост в изготовлении и настройке, не содержит дефицитных радиодеталей и доступен даже для начинающих радиолюбителей. Вот как он действует.

Добавить комментарий

Защитный код
Обновить

ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ VK FB


Нашли ошибку? Выделите слово и нажмите Ctrl+Enter.