Каталог радиолюбительских схем

Несмотря на достаточно высокую стоимость и трудности, связанные с приобретением стрелочных микроамперметров, большинство промышленных и особенно радиолюбительских приборов, предназначенных для измерения напряжений, токов и сопротивлений, основано на использовании именно таких индикаторов. Эти приборы позволяют более оперативно производить измерения, а точность измерений определяется их классом и точностью постоянных резисторов, используемых в качестве шунтов и добавочных сопротивлений, расширяющих пределы измерений.

Рассмотрим методику выбора величин резисторов для расширения пределов измерения тюков.

Типовая схема включения шунтирующих резисторов для обеспечения “л” пределов измерения тока приведена на рис. 7, где Rl, R2, ..., Rn — резисторы универсального шунта, Ro —добавочный резистор, включенный последовательно с рамкой микроамперметра, R р — сопротивление его рамки, I1 I/2, ..., In — новые пределы измерения постоянного тока.

Шунты применяют тогда, когда требуемый наименьший предел измерения тока I1 превышает ток полного отклонения стрелки микроамперметра I0. При подаче тока I1 падение напряжений на универсальном шунте и клеммах микроамперметра с учетом сопротивления добавочного резистора Ro оказываются одинаковыми:

Отсюда получают выражения для определения сопротивлений резисторов универсального шунта:

Расчет величин резисторов шунта производят начиная с верхнего предела измерения.

Если стрелочный микроамперметр используют в качестве вольтметра, то для расширения пределов измерения напряжений последовательно с ним включают дополнительные резисторы (рис 8), где Ro — добавочное сопротивление, включаемое последовательно с рамкой микроамперметра, a Rl, R2, ..., Rn — добавочные резисторы. Зная ток полного отклонения используемого микроамперметра Iр, сопротивление его рамки Rp и сопротивление выбранного резистора Ro, определяют сопротивление добавочных резисторов из следующих выражений для заданных пределов измерения напряжений постоянного тока:

При конструировании стрелочных измерительных приборов, предназначенных для измерения в цепях постоянного тока, в их состав вводят и измеритель сопротивлений резисторов. Как видно из схемы (рис. 9), основой омметра является обычный многопредельный амперметр, в состав которого дополнительно введены добавочные резисторы R'l, R'2,..., R'n, источник постоянного тока Б1 и переменный резистор R. В связи с введением этого резистора упрощается компенсация уменьшения напряжения батареи при ее разрядке. Расчет сопротивлений добавочных резисторов производят по следующей формуле:

где Rul — результирующее сопротивление амперметра на i пределе измерений, равное:

Влиянием переменного резистора R можно пренебречь, так как результирующее сопротивление амперметра существенно меньше сопротивления этого резистора.

Изложенную методику расчета сопротивлений шунтов и добавочных" резисторов проиллюстрируем на примере многопредельных .амперметра, вольтметра и омметра. Пусть имеется стрелочный микроамперметр типа М-24 с током полного отклонения 100 мкА и сопротивлением рамки 680 Ом. Требуется сконструировать измерительный прибор со следующими пределами измерений:

амперметр — 0—1 мА; 0—10 мА; 0—100 мА и 0—1 А;

вольтметр — 0—1 В; 0—10 В; 0—100 В и 0—1000 В;

омметр — 0,1—10 Ом; 1—100 Ом; 10—1000 Ом н 0,1—10 кОм.

Для упрощения расчета выберем сопротивление резистора R0, равное 320 Ом. Тогда общее сопротивление универсального шунта на самом чувствительном пределе измерения будет равным:

Зная сопротивление RОбщ, определим сопротивления резисторов универсального шунта для остальных пределов измерений:

Далее определим величины добавочных резисторов для вольтметра:

Рассчитав сопротивления резисторов универсального шунта амперметра, для схемы омметра определим сопротивления дополнительных резисторов, учитывая, что питание омметра будет производиться от одного элемента типа 373 с минимальным напряжением Uмин , равным 1 В.

Для этого предварительно определим результирующее сопротивление амперметра на каждом пределе измерений:

И, наконец, рассчитаем сопротивления дополнительных резисторов для пределов измерения:

В заключение выбираем сопротивление переменного резистора из условия:

Рассматриваемый универсальный измерительный прибор (рис. 10) помимо измерений в цепях постоянного тока позволяет производить измерения переменного напряжения и тока. Методика расчета шунтов и дополнительных резисторов при измерениях в цепях переменного тока остается прежней, изменяются лишь чувствительность стрелочного микроамперметра и его полное сопротивление за счет включения выпрямителя переменного тока. Этот выпрямитель ограничивает и высшую частоту измеряемого переменного тока.

Технические характеристики прибора следующие. Измерение постоянного и переменного напряжения производится на шкалах 0—0,1; 0—1; 0—10; 0—100; 0— 1000 В, входное сопротивление при измерении постоянного напряжения составляет 20 кОм/В, а переменного — 6,6 кОм/В. Постоянный ток измеряется на шкалах 0— 0,1; 0—1; 0—10; 0—100 мА и 0—1 А, а переменный — 0—1; 0—10; 0—100 мА и 0—1 А. Погрешность измерений постоянного напряжения и тока не превышает ±2%, а переменного (кроме шкал 0—0,1 В и 0—1 мА, где погрешность доходит до 15%) ±4%.

Измерение сопротивлений резисторов осуществляется на шкалах 2—200; 20—2000 Ом; 0,2—20 и 2—200 кОм с погрешностью, не превышающей ±5%. Прибор может работать и в режиме пробника для измерения целости электрических цепей током до 1 А. Питание пробника и омметра осуществляется от встроенной батареи, состоящей из двух элементов типа 373.

Изменение пределов измерения производится с помощью переключателя В1, а рода работы — переключателем В2. Постоянные резисторы R1—R4 и R5— R8 являются дополнительными при измерении соответственно постоянного и переменного напряжений. Резисторы R9—R13 — сопротивления универсального шунта для измерения постоянного и переменного токов. Максимальное падение напряжения при измерении постоянного тока не превышает 0,2, а переменного — 0,6 В. Резисторы R18—R22 являются дополнительными в схеме омметра. С помощью резистора R15 увеличивается входное сопротивление рамки микроамперметра до 2000±10 Ом. Выпрямление переменного напряжения производится диодами Д1 и Д2, а калибровка требуемой чувствительности при измерениях в цепях переменного тока — подстроечным резистором R14. Переменный резистор R17 предназначен для установки стрелки микроамперметра на начальное деление шкалы при измерении сопротивлений, а резистор R16 ограничивает диапазон изменения чувствительности омметра.

В универсальном приборе применены следующие детали. Все постоянные резисторы, за исключением R16,— типов УЛИ-0,25 или БЛП-0,25 с допуском ±0,5%, резистор R16 — типа МЛТ-0,25. Подстроечный резистор R14 — типа СПЗ-16, а переменный R17 — типа СПО-0,5. Переключатель пределов измерения В1 — типа 5П4Н-ПМ, а переключатель рода работ — кнопочный П2К.

При тщательном подборе резисторов и правильно выполненном монтаже налаживание сводится к подбору резистора R15, что обеспечивает полное сопротивление рамки микроамперметра, равное 2000 Ом, и установлению требуемой чувствительности при измерении в цепях переменного тока. Для этого переключатель В2 ставят в положение измерения переменного напряжения, а переключатель В1 — в положение “10 В”. На вход прибора подают напряжение 10 В частотой 50—400 Гц и, вращая движок подстроечного резистора R14, устанавливают стрелку прибора на последнее деление шкалы. Окончательной операцией является градуировка шкалы омметра. Ее лучше всего выполнять с помощью эталонного магазина сопротивлений, В качестве микроамперметра использован прибор типа М-24 с током полного отклонения 50 мкА и сопротивлением рамки 1000 Ом.