МУЛЬТИМЕТР ИЗ КАЛЬКУЛЯТОРА

Микрокалькулятор (МК) — электронный инструмент для выполнения всевозможных математических вычислений — после незначительных переделок может стать и универсальным электроизмерительным прибором с цифровым отсчетом. Для этого потребуется вскрыть МК, параллельно клавише <=> подпаять геркон, приклеить его внутри корпуса и собрать инструмент — вот и вся переделка.

Для измерения напряжения, силы тока, сопротивления с помощью МК БЗ-14 служит приставка, размещенная в футляре размером 190Х100X25 мм. На верхней его стороне устанавливают микрокалькулятор, переменные резисторы, гнезда и зажимы, тумблер и кнопку. Внутри корпуса размещают монтажную плату и источник питания (рис. 1).

Отечественные микрокалькуляторы хорошо работают, если частота нажатий клавиш не превышает 30 Гц. Для различных марок она колеблется от 3 Гц (БЗ-21) до 30 Гц (БЗ-19М).

МК устанавливают так, чтобы геркон находился точно над катушкой. От каждого поступающего на нее импульса геркон будет четко срабатывать. В корпусе прибора на отдельной плате собирают преобразователь «напряжение-частота», ждущий мультивибратор, электронный ключ.

Рассмотрим блок-схему прибора (рис. 2). Преобразователь «напряжение-частота», представляющий собой генератор, вырабатывает определенное число импульсов в зависимости от величины сопротивления. Эти импульсы поступают на вход 1 логической схемы И (ключа). На ее выходе возникают импульсы только в том случае, если одновременно приходит сигнал и на второй вход. Этот сигнал может быть подан или с ждущего мультивибратора, или с тумблера SA1.2.

При нажатии кнопки «Измерения» ждущий мультивибратор в течение определенного времени подает отрицательное напряжение на вход 2 схемы И. Производятся измерения, поскольку импульсы генератора поступают на катушку L1, и геркон срабатывает.

При измерении других величин напряжения или тока число импульсов, вырабатываемых генератором, будет зависеть от сопротивлений входных резисторов — делителей напряжения и тока.

Рассмотрим работу устройства в режиме «Секундомер». Включим тумблер SA1 — генератор будет вырабатывать импульсы. Их число зависит от величины сопротивления Rс. Импульсы поступают на вход 1 схемы И. На второй вход этой схемы подается отрицательное напряжение через контакт SA1.2, и импульсы поступают на катушку L1: микрокалькулятор считает время.

Преобразователь «напряжение-частота» представляет собой генератор, выполненный на транзисторах VT1, VT2 (рис. 3) по схеме аналога одно-переходного транзистора. Частота генератора зависит от емкости конденсатора С1 и суммарного сопротивления резисторов R2, R15 — R19. Резистор R2 подобран таким образом, что при подаче напряжения 1 В на соответствующий вход авометра генератор вырабатывает частоту 10 Гц. Сопротивление цепочки резисторов R15—R19 имеет такую величину, что генератор вырабатывает импульсы с частотой 0,2 Гц (1 импульс за 5 с).

При измерении напряжения до 1 В штекеры устанавливают в соответствующие гнезда прибора и подключают к исследуемой цепи. На микрокалькуляторе набирают значение 0,02 (точность или шаг измерений). Нажимают кнопки «+» и «измерение», положительное напряжение поступает на базу транзистора VT6, мультивибратор перейдет в другое устойчивое состояние и будет оставаться в нем, пока не произойдет полный разряд конденсатора С2. Время этого разряда выбрано 5 с. В течение его отрицательное напряжение с мультивибратора поступает на вход ключа, то есть на базу транзистора VT4; импульсы, вырабатываемые генератором-преобразователем, подаются на транзистор VT3, ключ открывается, и импульсы приходят на катушку L1. Преобразователь «напряжение-частота» вырабатывает за 5 с не более 50 импульсов, поскольку 10X5=50, где 10 Гц — предельная частота генератора, а 5 — число секунд (время измерения). Геркон срабатывает, микрокалькулятор считает импульсы, то есть каждый импульс увеличивает показание прибора на шаг (в нашем случае на 0,02).

Перед измерениями следует произвести регулировку переменным резистором R1. Не подавая на входы авометра исследуемый сигнал, наберем на микрокалькуляторе число 0,2, нажимаем кнопки «+» и «измерение» (тумблер должен находиться в положении «авометр»). Показание МК за 5 с должно увеличиться не более чем в два раза, то есть 0,4 (за 5 с поступил один импульс). Если показание микрокалькулятора значительно больше, следует подстроить генератор переменным резистором R1.

При измерении напряжения до 10 В используем соответствующее гнездо для подключания прибора к исследуемой цепи. На микрокалькуляторе набираем число, указанное в скобках. Для измерения переменного напряжения в приборе предусмотрен отдельный вход «~».

Рассмотрим работу прибора в качестве омметра. Подключим исследуемый резистор. Преобразователь «напряжение-частота» будет вырабатывать импульсы строго определенной частоты. Они поступают на ключ, выполненный на транзисторах VT3, VT4, а затем приходят на катушку L1, если транзистор VT4 открыт отрицательным напряжением, подаваемым с ждущего мультивибратора на транзисторах VT5, VT6.

Познакомимся с работой прибора в качестве секундомера. Тумблер SA1 установим в положение «секундомер». Тогда, переводя ручку переменного резистора R3 на соответствующую отметку (0,1; 0,2; 0,3; 0,5; 1 с), производим отсчет времени с выбранным интервалом. Генератор на транзисторах VT1, VT2 вырабатывает импульсы с частотой, зависящей от емкости конденсатора С1 и сопротивления резистора R3.

В лабораторных работах по физике с помощью прибора можно определять промежутки времени в автоматических режимах. Для этой цели служат клеммы «датчик». Приставку переводят в режим «секундомер», отрицательное напряжение через контакт датчика поступает на базу транзистора VT4, а импульсы с генератора подают на транзистор VT3. На микрокалькуляторе набираем шаг выбираемой величины (0,1; 0,2; 0,3; 0,5; 1,0).

При измерении тока прибор подключают к соответствующим гнездам.

Используя приставки, которыми обычно снабжают авометры, можно непосредственно по микрокалькулятору определять токи транзисторов, коэффициент их усиления и ряд других величин. В верхней части прибора сделано отверстие для подключения внешнего питания от выпрямителя 5 В, хотя сам прибор имеет автономное питание (батарея «Корунд»).

Приставка собрана на печатной плате размером 60X40 мм (рис. 4).

Транзисторы можно заменить: ГТ108Б — на КТ361Б, КТ301Ж — на КТ315Б, КТ608А — на КТ601Б. Конденсатор С1 не должен быть оксидный. В качестве L1 можно использовать катушку электромагнита от высокоомных телефонов, удалив металлический сердечник.

Настраивают прибор с помощью секундомера и промышленного авометра. Сначала градуируют шкалу секундомера, затем добиваются четкой работы ждущего мультивибратора. Подгонку сопротивлений входных цепочек производят с помощью временно впаянных переменных резисторов.

В. ЕЛЬКИН, В. ШИЛОВ