Каталог радиолюбительских схем

Несложные вольтметры получаются и с использованием в качестве индикатора ламп накаливания. Однако эти лампы в отличие от неоновых не имеют резкого порога срабатывания.

В связи с этим в схемы вводят специальные пороговые устройства, управляющие моментом загорания лампы при подаче измеряемого напряжения определенной величины. В качестве такого устройства можно применить триггер Шмитта.

Вольтметр (рис. 3) собран на двух транзисторах, одном кремниевом диоде, семи резисторах, одном конденсаторе и лампе накаливания. Он позволяет измерять напряжение постоянного тока в диапазоне 1—50 В. Если транзисторы имеют коэффициент передачи тока, равный 40—50, входное сопротивление в момент индикации будет не менее 20 кОм/В. На транзисторах Т1 и Т2 собран триггер Шмитта.

При отсутствии входного напряжения положительной полярности первый транзистор закрыт благодаря положительному смещению на эмиттере 0,5—0,7 В, возникающему за счет прохождения тока через открытый транзистор Т2 и кремниевый диод Д1. Индикаторная лампа горит. Как только на вход вольтметра (гнезда Гн1 и Гн2) подается положительное напряжение, превышающее на 0,1—0,3 В падение напряжения на диоде,

первый транзистор отпирается и напряжение на его коллекторе падает, что приводит к запиранию второго транзистора и погасанию лампы накаливания. Для ускорения процесса переключения транзисторов в схему введен конденсатор С1 небольшой емкости.

Измерение напряжений с помощью этого вольтметра сводится к перемещению движка переменного резистора R1 до погасания лампы накаливания. Значение измеренного напряжения считывают со шкалы потенциометра. При тщательной градуировке с использованием эталонного вольтметра класса точности не хуже 1% погрешность прибора в интервале температур 10—35оС не превышает 5%. Другими словами, точность измерения и входное сопротивление практически такие же, как у наиболее распространенных стрелочных измерительных приборов. Единственный недостаток вольтметра — большой потребляемый ток в промежутках между измерениями. Питание можно осуществлять от нестабилизированного источника напряжением 9—12 В. Дополнительная погрешность за счет разброса питающего напряжения не превышает 1 %.

Наиболее приемлемыми для радиолюбителей вольтметрами с лампами накаливания являются те, в которых в качестве порогового устройства применены схемы на однопереходных транзисторах. Такой транзистор, или, как его называют, двухбазовый диод, обладает свойством порогового переключателя. При достижении на его эмиттере напряжения, разного напряжению срабатывания (ток эмиттера должен превышать ток включения), транзистор переходит из состояния с большим сопротивлением в состояние с отрицательным сопротивлением. Для возвращения транзистора в первоначальное состояние необходимо либо уменьшить напряжение на его базе до напряжения выключения, либо уменьшить ток эмиттера до тока выключения. Для отечественных однопереходных транзисторов напряжение включения составляет 0,5—0,85 напряжения между базами.

В предлагаемой схеме (рис. 4) на однопереходном транзисторе 77 собран релаксационный генератор, а на транзисторе Т2 — усилитель постоянного тока, в коллекторную цепь которого включена лампа накаливания. Если измеряемое напряжение положительной полярности отсутствует, транзистор Т1 находится в выключенном положении, напряжение на его нижней базе равно нулю и транзистор Т2 закрыт. Индикаторная лампа не светится. При подключении вольтметра к измеряемой цепи и перемещении движка переменного резистора R2 напряжение на конденсаторе С1 и эмиттере транзистора Т1 возрастает. Как только напряжение достигнет напряжения переключения транзистора Т1, последний включается и конденсатор С1 начинает разряжаться через базу Т1. В результате этого на резисторе R5, включенном в цепь этой базы, выделяется положительный сигнал, открывающий транзистор Т2. При разрядке конденсатора до напряжения выключения транзистор Т1 закрывается и конденсатор начинает заряжаться до приложенного напряжения, после чего процесс повторяется. Лампа накаливания начинает периодически вспыхивать. По моменту начала этого вспыхивания и определяют величину измеряемого напряжения, пользуясь шкалой переменного резистора R2.

Вольтметр обладает входным сопротивлением не менее 20 кОм/В и обеспечивает измерение постоянного напряжения от 5 В (определяется параметрами примененного транзистора) до 50 В. При питании напряжением 10 В потребляемый ток в процессе измерения не превышает 2—3 мА, а между измерениями — 0,5 мА, что позволяет практически не отключать химический источник питания в течение всего срока его годности (ресурса электрической емкости).

Если требуется снизить нижний предел измерения до 0,1—0,5 В, схему вольтметра следует несколько изменить. Новая схема (рис. 5) отличается от предыдущей только введением компенсирующего напряжения, снимаемого с параметрического стабилизатора, собранного на стабилитроне Д1 и резисторе R6. При налаживании вольтметра предварительно определяют напряжение включения однопереходного транзистора 77 и подбирают стабилитрон с напряжением стабилизации при прямом токе 1 мА на 0,1—0,5 В меньше, чем напряжение включения. Измерение напряжений производится так же, как и ранее рассмотренным вольтметром.

Для измерения напряжения переменного тока схемы необходимо усложнить за счет введения простейшего выпрямителя и соответствующего переключателя.

Если нет возможности приобрести однопереходный транзистор, его можно заменить двумя обычными транзисторами с различными типами проводимости. В схеме вольтметра (рис. 6) роль однопереходного транзистора выполняют транзисторы 77 и Т2, а в остальном она полностью идентична схеме, приведенной на рис. 4.

Работа такого составного транзистора происходит следующим образом. При достижении на конденсаторе С1 и на эмиттере транзистора Т1 напряжения, превышающего напряжение на его базе, транзистор отпирается, что, в свою очередь, приводит к отпиранию транзистора Т2. Напряжение на базе транзистора Т2, а следовательно, и на базе транзистора 77 снижается. Конденсатор С1 быстро разряжается до минимального напря-

жения, определяемого параметрами транзисторов (в основном напряжением насыщения транзисторов), после чего они снова запираются и процесс повторяется сначала. Минимальное напряжение, измеряемое таким вольтметром, приблизительно равно напряжению коллектора транзистора Т2. В остальном параметры вольтметра ничем не отличаются от параметров вольтметра, собранного на однопереходном транзисторе.

В рассмотренных конструкциях можно применить следующие детали. Все постоянные резисторы — типа МЛТ-0,25, переменные резисторы — типа СПО-1 или СП-1, конденсаторы — типа МБМ. Транзисторы должны иметь коэффициент передачи тока не менее 40.