СТРЕЛОЧНЫЙ УНИВЕРСАЛ

В 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

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)

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)