Юный радиолюбитель [7-изд]

Беседа 8 ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА ПЕРВОЙ НЕОБХОДИМОСТИ

Телефонный пробник. Самый простой пробник можно сделать из электромагнитного телефона и батареи 3336Л. Соедини их последовательно, как показано на рис. 102. Вот и весь прибор. Свободным штепселем телефона и вторым выводом батареи ты будешь подключать его к проверяемой детали, цепи.

Рис. 102. Телефонный пробник

Пользоваться пробником следует в таком порядке. Сначала испытай сам прибор, коснувшись свободным штепселем телефона свободного полюса батареи. В телефоне должен быть слышен довольно сильный звук, напоминающий щелчок. Такой же щелчок слышен в телефоне при отключении его от батареи. Если щелчки слышны, значит, пробник исправен.

Чтобы проверить, нет ли обрыва в контурной катушке, обмотке трансформатора или в дросселе, надо подключить к ним пробник. Если катушка или обмотка исправна, через нее идет ток. В моменты замыкания и размыкания цепи в телефоне слышны резкие щелчки. Если в катушке имеется обрыв, ток через нее не пойдет и никаких щелчков в телефоне не будет. В трансформаторе таким способом можно проверить каждую его обмотку.

Точно так проверяй и конденсаторы. Если конденсатор вполне исправен, то при первом замыкании цепи в телефоне пробника будет слышен щелчок, а при размыкании цепи щелчка не будет. Чем больше емкость конденсатора, тем щелчок сильнее. Щелчок вызывается током зарядки конденсатора, идущим через телефон. У конденсатора малой емкости ток зарядки мал, а потому щелчок будет очень слабым или он совсем не будет прослушиваться. А если при испытании конденсатора будет слышен щелчок не только при замыкании, но и при размыкании цепи, это укажет на плохое качество диэлектрика или на то, что конденсатор пробит. Для проверки конденсатора переменной емкости нужно включить его в цепь пробника и медленно вращать ось подвижных пластин. Если при каком-то положении оси в телефоне слышен треск, значит, в этом месте подвижные и неподвижные пластины замыкаются. Осмотрев конденсатор, надо найти место касания пластин и устранить неисправность.

Аналогично с помощью телефонного пробника можно проверить надежность соединения проводников, определить, цела ли нить лампы накаливания и многое другое. А вот определить таким пробником годность батареи нельзя, так как в телефоне будет слышен сильный щелчок и при разрядившейся батарее, уже не способной накаливать нить лампы или питать транзисторный приемник.

Универсальный пробник. С помощью пробника, схема и конструкция которого приведены на рис. 103, ты сможешь не только проверить деталь, контакт, но и «прослушать» работу многих цепей приемника или усилителя. Он представляет собой панель размерами примерно 40х60 мм на стойках, на которой смонтированы гнезда для телефона

Рис. 103. Универсальный пробник

и щупов, диод V1 (любой точечный), конденсатор С1 емкостью 0,01-0,02 мкФ и элемент G1 напряжением 1,5 В (332 или 316). Щупами а и б пробник подключают к испытательным цепям приемника или усилителя, проверяемым деталям. Штепсельная вилка щупа а постоянно вставлена в общее для всех измерений гнездо "Общ", переключается только щуп б. Когда штепсельная вилка щупа б находится в гнезде X1, телефон подключают к испытываемой цепи через диод; когда она вставлена в гнездо Х2 — через конденсатор, а когда вставлена в гнездо Х3, телефон подключают непосредственно к испытываемой цепи.

Первое включение пробника используй для «прослушивания» радиочастотных пеней приемника. В этом случае модулированные колебания станции, на которую приемник настроен, детектируются диодом, а получаемые колебания звуковой частоты преобразуются телефоном в звук. Второе и третье включения щупа применяй для проверки цепей звуковой частоты; когда щуп вставлен в гнездо Х2, конденсатор преграждает путь постоянной составляющей тока через телефон, пропуская через него только составляющую звуковой частоты; когда же он вставлен в гнездо Х3, через телефон может идти как постоянный ток, так и токи звуковой частоты. Последнее, четвертое включение щупа (в гнездо Х4) соответствует использованию пробника для испытания деталей так же, как телефонным пробником.

Радиотрансляционная семь в роли звукового генератора. Наиболее распространенный способ проверки работоспособности усилителя 3Ч с помощью звукоснимателя, включенного на вход усилителя. Во время проигрывания грампластинки звукосниматель развивает напряжение звуковой частоты до нескольких десятых долей вольта, а иногда и больше. Чем меньше напряжение на входе усилителя, при котором усилитель работает с полной отдачей и при этом не искажает звук, тем выше его чувствительность.

Но источником, как бы генератором напряжения звуковой частоты может стать радиотрансляционная сеть, если действующее в ней напряжение понизить до нескольких долей вольта. Схему прибора, с помощью которого это можно сделать, и его конструкцию ты видишь на рис. 104. Сигнал звуковой частоты радиотрансляционной сети подается на вход усилителя через делитель напряжения, составленный из резистора R2, включенного потенциометром. Для радиотрансляционной сети напряжением 15 В (в крупных городах) сопротивление резистора R1 должно быть 150 кОм, емкость конденсатора С1 — 100 пФ, а для сети напряжением 30 В — соответственно 300 кОм и 51 пФ.

Рис. 104. Схема и конструкция делителя напряжения радиотрансляционной сети

Что же получается? Почти все напряжение сети падает на резисторе R1, и только небольшая часть его, примерно 0,1–0.2 В. приходится на резистор R2. С него-то и подается сигнал на вход усилителя. При перемещении движка переменного резистора на вход усилителя можно подавать напряжение звуковой частоты от нуля (движок R2 в крайнем нижнем по схеме положении) до 0,1–0,2 В (движок R2 в крайнем верхнем положении) и таким образом проверять чувствительность и качество работы усилителя в целом и его каскадов. Конденсатор С2 выполняет роль конденсатора связи, а С1 — роль корректирующего конденсатора; для наиболее высоких звуковых частот, впрочем, он не обязателен.

Прибор смонтируй на гетинаксовой плате размерами примерно 40х70 мм. На плату под ручкой переменного резистора можно приклеить шкалу с делениями, по которым можно было бы приблизительно судить о выходном напряжении. Нижний (по схеме) выходной проводник желательно снабдить зажимом типа «крокодил», а верхний, идущий от конденсатора С2, щупом отрезком толстого провода, заключенного изоляционную трубку. Зажимом «крокодил» ты будешь подключать прибор к общим цепям усилителя, а щупом — к входным цепям каскадов усилителя.

Должен тебя предупредить: подавать на вход усилителя полное напряжение радиотрансляционной сети нельзя из-за недопустимо большого входного сигнала активные элементы усилителя могут выйти из строя.

Простейший генератор сигналов. Это тоже пробник, но более универсальный, чем предыдущий, так как с его помощью можно проверить не только тракт звуковой частоты приемника, но и радиочастотный.

Принципиальная схема и одна из возможных конструкций такого прибора изображены на рис. 105. Это так называемый мультивибратор, представляющий собой разновидность генераторов электрических колебаний.

Рис. 105. Простейший генератор сигналов

Подробно о принципе работы и многообразии применения мультивибратора, особенно в электронной автоматике, наш разговор впереди (см. двадцатую беседу). Сейчас же лишь скажу, что он генерирует колебания не только какой-то одной, основной частоты, но и множество кратных частот, называемых гармониками, вплоть до частот коротковолнового диапазона.

Генератор двухтранзисторный. Напряжение сигнала снимается с резистора R4, являющегося нагрузкой транзистора V2, и через разделительный конденсатор С3 подается на вход проверяемого усилителя или приемника. Если усилитель или приемник исправны, в головке громкоговорителя слышен неискаженный звук тональности, соответствующей частоте колебаний генератора. Основная частота сигнала около 1 кГц, амплитуда выходного сигнала около 0,5 В. Для питания прибора используется один элемент 332. Ток, потребляемый генератором, не превышает 0.5 мА. Это значит, что элемент может питать прибор практически более года, т. е. до полного саморазряда.

Транзисторы V1 и V2 — любые маломощные низкочастотные, с любым коэффициентом h_21э. Важно лишь, чтобы они были исправными. Правильно собранный прибор начинает работать сразу после включения питания и никакой наладки не требует. Проверить работу генератора можно, подключив к его выходу высокоомные телефоны — в телефонах будет слышен звук средней тональности. Частоту основных колебаний генератора можно изменить использованием в нем конденсаторов С1 и С2 других емкостей. С увеличением емкостей этих конденсаторов частота колебаний уменьшается, а с уменьшением увеличивается.

Детали генератора, показанного на рис. 105, смонтированы на гетинаксовой плате размерами 50х70 мм. Элемент G1, с которого удалена бумажная этикетка, укреплен на плате жестяным хомутиком, являющимся выводом отрицательного полюса элемента. Выключатель питания необязателен — на время пользования генератором можно замыкать проводники плюсовой цепи питания.

Как и в предыдущем пробнике, плюсовой проводник выхода генератора целесообразно снабдить зажимом «крокодил», а второй проводник, идущий от конденсатора С3, сделать в виде щупа. А чтобы предупредить «просачивание» сигнала в цепи проверяемого приемника или усилителя, минуя выходную цепь генератора, прибор следует заключить в экран (на схеме показан штриховыми линиями) и соединить его с плюсовым проводником. Роль такого экрана может выполнять жестяная коробка или алюминиевая фольга (обертка шоколада), которая, должна быть изолирована от других цепей генератора.

Но конструкция прибора может быть иной. Можно, например, детали смонтировать плотно на узкой плате и разместить ее в корпусе неисправного электролитического конденсатора. Генератор может быть совсем маленьким, если в нем использовать малогабаритные транзисторы, например, серии ГТ108, а для его питания — дисковый аккумулятор типа Д-0,06.

Простые пробники, о которых я здесь рассказал, по только часть приборов самой первой необходимости. А как быть с измерениями токов и напряжений, без чего нельзя проверить и установить нужный режим работы аппаратуры, с измерением параметров транзисторов, чтобы знать их усилительные свойства? Для таких и ряда других измерений потребуется стрелочный измерительный прибор.

Ты уже знаешь, что токи измеряют амперметрами, миллиамперметрами или микроамперметрами, напряжения — вольтметрами, а то и милливольтметрами. Несмотря на различия в наименованиях, все эти приборы работают принципиально одинаково: отклонение стрелки покатывает, что через прибор течет ток. Чем больше ток, тем больше отклонение стрелки прибора. А шкалу прибора, в зависимости от того, для каких измерений он приспособлен, градуируют соответственно в амперах, миллиамперах, вольтах. Так же работает и омметр — прибор для измерения сопротивлений резисторов, цепей.

Существует несколько систем стрелочных приборов: электромагнитные, магнитоэлектрические, электродинамические. Для радиотехнических же измерений применяют главным образом приборы магнитоэлектрической системы, обладающие по сравнению с приборами других систем рядом преимуществ, в том числе высокой чувствительностью, большой точностью результатов измерений и равномерностью шкал.

Чтобы лучше уяснить принцип работы электроизмерительного прибора такой системы, предлагаю провести опыт с моделью этого прибора. Ее конструкция показана на рис. 106.

Рис. 106. Модель прибора магнитоэлектрической системы

Из тонкого картона вырежь две полоски шириной 12–15 мм и склей из них рамки: квадратную со сторонами длиной 20 мм и прямоугольную со сторонами 30 и 40 мм. Чтобы углы рамки были прямыми, картон с наружной стороны изгибов надрежь ножом. В квадратную рамку вставь ось — швейную иглу длиной 40 мм, проколов ею противоположные стороны рамки. Намотай на эту рамку 150–200 витков провода ПЭВ-1 0,15-0,25, уложив их поровну по обе стороны от оси. Чтобы витки не сползали, готовую катушку скрепи тонким слоем клея БФ-2 или кусочками липкой ленты.

Один конец провода длиной 5–6 см получившейся катушки с предварительно удаленной эмалью намотай на иглу и закрепи в ушке. Другой конец такой же длины пропусти петлей через проколы в каркасе и сверни спиралью. В средней части верхней стороны второй рамки закрепи полоску жести, предварительно сделав в ней небольшое углубление для тупого конца иглы; она же будет служить и выводным контактом катушки. Спиралевидный конец провода катушки припаяй к жестяной скобке, обжимающей край картона нижней стороны рамки. Изгибая витки спирали, установи катушку так, чтобы ее плоскость была параллельна плоскости внешней рамки. Легко вращаясь на оси в обе стороны, катушка под действием пружинящей спирали должна возвращаться в исходное положение.

Помести катушку между полюсами подковообразного магнита и подключи к ней через лампу карманного фонаря батарею 3336Л. Образуется электрическая цепь. Лампа загорится, а магнитное поле тока в катушке, взаимодействуя с полем магнита, заставит повернуться ее на некоторый угол. Чем меньше ток в катушке, тем меньше угол поворота катушки. В этом нетрудно убедиться, включая последовательно в цепь катушки отрезки проволоки сопротивлением в несколько ом. Измени включение полюсов батареи на обратное или переверни магнит. Теперь катушка будет поворачиваться в противоположном направлении.

К рамке катушки можно приклеить легкую стрелку, а к магниту полоску плотной бумаги с делениями. Получится простейший прибор, которым можно грубо измерять постоянный ток. А если в измерительную цепь включить диод, он будет реагировать и на переменный ток.

Устройство стрелочного прибора магнитоэлектрической системы приборов типа М24 и М49 — показано на рис. 107.

Рис. 107. Устройство измерительного механизма магнитоэлектрической системы и внешний вид приборов М24 и М49

Измерительный механизм прибора состоит из неподвижной магнитной системы и подвижной части, связанной с отсчетным приспособлением. В магнитную систему входят постоянный магнит 2 с полюсными наконечниками 3 и цилиндрический сердечник 10. Полюсные наконечники и сердечник изготовлены из магнитомягкого материала («мягкими» называют сплавы железа, обладающие малым магнитным сопротивлением, но сами не намагничивающиеся). Воздушный зазор между полюсными наконечниками и сердечником везде одинаков, благодаря чему в зазоре устанавливается равномерное магнитное поле, что является обязательным условием для равномерности шкалы.

Подвижная часть механизма прибора состоит из рамки 11, двух кернов-полуосей 5 рамки, двух плоских спиральных пружин 8 и стрелки 1 отсчетного приспособления с противовесами 9. Рамка представляет собой катушку, намотанную изолированным медным или алюминиевым проводом на прямоугольном каркасе из тонкой бумаги или фольги (рамки приборов особо высокой чувствительности бескаркасные). Керны служат осью вращения рамки. Для уменьшения трения концы подпятников 4, на которые опираются керны, выполняют из полудрагоценных камней. Керны прикреплены к рамке с помощью буксов.

Спиральные пружины, изготовляемые обычно из ленты фосфористой бронзы, создают противодействующий момент, который стремится возвратить рамку в исходное положение при ее отклонении. Они, кроме того, используются и как токоотводы. Наружный конец одной из пружин скреплен с корректором. Корректор, состоящий из эксцентрика 6, укрепленного на корпусе прибора, и рычага 7, соединенного с пружиной, служит для установки стрелки прибора на нулевое деление шкалы. При повороте эксцентрика поворачивается и рычаг, вызывая дополнительное закручивание пружины. Подвижная часть механизма при этом поворачивается, и стрелка отклоняется на соответствующий угол.

Электроизмерительный прибор этой системы, как и его модель, которую, надеюсь, ты испытал, работает следующим образом. Когда через рамку течет ток, вокруг нее образуется магнитное поле. Это поле взаимодействует с полем постоянного магнита, в результате чего рамка вместе со стрелкой поворачивается, отклоняясь от первоначального положения. Отклонение стрелки от нулевой отметки будет тем большем, чем больше ток в катушке. При повороте рамки спиральные пружины закручиваются. Как только прекращается ток в рамке, пружины возвращают ее, а вместе с нею и стрелку прибора в нулевое положение.

Таким образом, прибор магнитоэлектрической системы является не чем иным, как преобразователем постоянного тока в механическое усилие, поворачивающее рамку. О значении этого тока судят по углу, на который под его воздействием смогла повернуться рамка.

Основных электрических параметров, по которым можно судить о возможном применении прибора для тех или иных измерений, два: ток полного отклонения стрелки I_и, т. е. наибольший (предельный) ток, при котором стрелка отклоняется до конечной отметки шкалы, и сопротивление рамки прибора R_и. О первом параметре прибора обычно говорит его шкала. Так, например, если на шкале написано μА (микроамперметр) и возле конечной отметки шкалы стоит число 100, значит, ток полного отклонения стрелки равен 100 мкА (0,1 мА). Такой прибор можно включать только в ту цепь, ток в которой не превышает 100 мкА. Больший ток может повредить прибор. Значение второго параметра R_и, необходимого при расчете конструируемых измерительных приборов, часто указывают на шкале. Для комбинированного измерительного прибора, о котором я буду рассказывать в этой беседе, потребуется микроамперметр на ток 100 мкА, желательно с большой шкалой, например такой, как нс разбирая его? Для этого достаточно взглянуть на условный знак на шкале.

Если он изображает подковообразный магнит с прямоугольником между его полюсами, значит, прибор магнитоэлектрической системы с подвижной рамкой. Рядом с ним еще знак, указывающий положение прибора, в котором он должен находиться при измерениях. Если не придерживаться этого указания, то прибор будет давать неточные показания. Эти и некоторые другие условные обозначения на шкалах приборов изображены на рис. 108.

Рис. 108. Условные обозначения на шкалах измерительных приборов:

_{а — магнитоэлектрический прибор с подвижной рамкой; б — прибор для измерения постоянного тока; в — рабочее положение прибора горизонтальное; г — рабочее положение прибора вертикальное; д — между корпусом и магнитоэлектрической системой прибора напряжения не должно превышать 2 кВ; е — класс точности прибора, проценты}

Так, например, прибор М24, внешней вид которого показан на рис. 107 (вверху) является микроамперметром (обозначение μА) и рассчитан для измерения постоянных токов не более чем до 100 мкА, т. е. до 0,1 мА. Сопротивление его рамки, судя по надписи на шкале, 720 Ом. Именно такой микроамперметр я и буду рекомендовать для твоего комбинированного измерительного прибора. Если такой микроамперметр использовался ранее как миллиамперметр, то на его шкале может быть надпись mА, как амперметр — буква А, как вольтметр — буква V.

Еще раз подчеркиваю: независимо от внешнего вида и названия механизмы и принцип работы магнитоэлектрических приборов совершенно одинаковы и отличаются они один от другого в основном только токами, при которых их стрелки отклоняются на всю шкалу.

Если магнитоэлектрический прибор используют для измерения сравнительно больших токов, например в амперметре, параллельно рамке присоединяют резистор, называемый шунтом (рис. 109, а). Сопротивление шунта R_ш подбирают таким, чтобы через него шел основной ток, а через измерительный прибор РА — только часть измеряемого тока. Если из такого прибора удалить шунт, то предельный ток, который можно будет им измерять, уменьшится. В том случае, когда магнитоэлектрический прибор используют в вольтметре, последовательно с его катушкой включают добавочный резистор R_д (рис. 109, б). Этот резистор ограничивает ток, проходящий через прибор, повышая общее сопротивление прибора.

Рис. 109. Подключение шунта и добавочного резистора к электроизмерительному прибору РА

Шунты и добавочные резисторы могут находиться как внутри корпусов приборов (внутренние), так и снаружи (внешние). Чтобы амперметр, миллиамперметр или вольтметр превратить в микроамперметр, иногда достаточно изъять из него шунт или дополнительный резистор. Именно такой, бывший в употреблении прибор магнитоэлектрической системы может оказаться в твоем распоряжении. И если его основные параметры I_и и R_и неизвестны, то измерить их придется самому. Для этого потребуются: гальванический элемент 332 или 343, образцовый (т. е. как бы эталонный) миллиамперметр на ток 1–2 мА, переменный резистор сопротивлением 5-10 кОм и постоянный резистор, сопротивление которого надо рассчитать. Постоянный резистор (назовем его добавочным) нужен для ограничения тока в измерительной цепи, в которую будешь включать неизвестный прибор. Если такого резистора не будет, а ток в измерительной цепи окажется значительно больше тока I_и проверяемого прибора, то его стрелка, резко отклонившись за пределы шкалы, может погнуться. Если ток очень велик, то может даже сгореть обмотка рамки.

Сопротивление добавочного резистора рассчитай, пользуясь законом Ома. Вначале, для страховки, полагай, что I_и проверяемого прибора не превышает 50 мкА. Тогда при напряжении источника питания 1,5 В (один элемент) сопротивление этого резистора должно быть около 30 кОм (R = U/I_и = 1,5 В/0,05 мА — 30 кОм).

Проверяемый измерительный прибор РА_п, образцовый миллиамперметр (РА_o), переменный регулировочный резистор R_р и добавочный резистор R_д соедини последовательно, как показано на рис. 110.

Рис. 110. Схема измерения параметров I_и и R_и стрелочного прибора

Проверь, нет ли ошибок в полярности соединения зажимов приборов. Движок резистора R_p поставь в положение наибольшего сопротивления (по схеме — в крайнее нижнее) и только после этого включай в цепь элемент G — стрелки обоих приборов должны отклониться на какой-то угол. Теперь постепенно уменьшай введенное в цепь сопротивление переменного резистора. При этом стрелки приборов будут все более удаляться от нулевых отметок их шкал. Заменяя добавочный резистор R_д резисторами меньшего номинала и изменяя сопротивление переменного резистора, добейся в цепи такого тока, при котором стрелка проверяемого прибора установится точно против конечной отметки шкалы. Значение этого тока, отсчитанное по шкале образцового миллиамперметра, и будет параметром R_и, т. е. током полного отклонения стрелки неизвестного прибора. Запомни его значение.

Теперь измерь сопротивление рамки. Сначала, как и при измерении параметра R_и, переменным резистором R_p установи стрелку проверяемого прибора на конечную отметку шкалы и запиши показание образцового миллиамперметра. После этого подключи параллельно проверяемому прибору переменный резистор сопротивления 1,5–3 кОм (на рис. 110 он показан штриховыми линиями и обозначен R_ш. Подбери такое его сопротивление, чтобы ток через проверяемый прибор РА_п уменьшился вдвое. При этом общее сопротивление цепи уменьшится, а ток в ней увеличится. Резистором ^R_p установи в цепи (по миллиамперметру) начальный ток и точнее подбери сопротивление резистора R_ш, добиваясь установки стрелки микроамперметра точно против отметки половины шкалы. Параметр R_и твоего микроамперметра будет равен сопротивлению введенной части резистора R_ш.

Измерить это сопротивление можно омметром.

Теперь поговорим о том, как магнитоэлектрический прибор приспособить для измерения разных значений токов, напряжений, сопротивлений.

На практике тебе придется измерять постоянные токи в основном от нескольких долей миллиамперметра до 100 мА. Например, коллекторные токи транзисторов каскадов усиления радиочастоты и каскадов предварительного усиления звуковой частоты могут составлять примерно от 0,5 до 3–5 мА, а токи усилителей мощности достигать 60–80 мА. Значит, чтобы измерять сравнительно небольшие токи, нужен прибор на ток I_и не более 1 мА. А расширить пределы измеряемых токов можно путем применения шунта (см. рис. 109, а).

Сопротивление шунта можно рассчитать по такой формуле:

R_ш = I_иR_и(I_{и max} — I_и),

где I_{и max} — требуемое наибольшее значение измеряемого тока, мА. Если, например, I_и = 1 мА, R_и = 100 Ом, а необходимый ток I_{и max} = 100 мА, то R_ш должно быть: R_ш = I_иR_и(I_{и max} — I_и) = 1·100/(100 — 1) ~= 1 Ом.

Таким миллиамперметром можно измерять токи: без шунта — до 1 мА, с шунтом — до 100 мА. При измерении наибольшего тока (до 100 мА) через прибор будет течь ток, не превышающий 1 мА, т. е. его сотая часть, а 99 мА — через шунт. Лучше, однако, иметь еще один предел измерений — до 10 мА. Это для того, чтобы более точно, чем по шкале 100 мА, можно было отсчитывать токи в несколько миллиампер, например коллекторные токи транзисторов выходных каскадов простых усилителей. В этом случае измеритель токов можно построить по схеме, показанной на рис. 111, а. Здесь используется универсальный шунт, составленный из трех проволочных резисторов R1-R3, позволяющий увеличить пределы измерений миллиамперметра в 10 и 100 раз. И если ток I_и = 1 мА, то, применив к нему такой шунт, суммарное сопротивление которого должно быть значительно больше R_и, прибором можно будет измерять постоянные токи трех пределов: 0–1 мА, 0-10 мА и 0-100 мА. Зажим «—Общ.» — общий для всех пределов измерений. Чтобы узнать измеряемый ток, надо ток, зафиксированный стрелкой прибора, умножить на численное значение коэффициента возле соответствующего зажима. А поскольку ток I_и прибора известен, то возле зажимов вместо множителей «х1», «х10», «х100» можно написать предельно измеряемые токи. Для нашего примера это могут быть надписи: «1 мА», «10 мА», «100 мА». Более подробно о расчете универсального шунта я расскажу еще в этой беседе.

Шунты изготовляют обычно из провода, обладающего высоким сопротивлением — манганина, никелина или константана, наматывая их на каркасы из изоляционных материалов. Каркасом шунта миллиамперметра может быть гетинаксовая планка длиной чуть больше расстояния между зажимами прибора (рис. 111, б). Выводами шунта и отводами его секций служат отрезки медного провода, укрепленные в отверстиях в планке. От них идут проводники к входным зажимам (или гнездам) прибора.

Рис. 111. Миллиамперметр с универсальным шунтом

Очень важно обеспечить надежность контактов в самом шунте. Если в нем появятся плохое соединение или обрыв, то весь измеряемый ток пойдет через прибор, и он может испортиться.

И еще одно обязательное требование: в измеряемую цепь должен включаться шунт, к которому подключен миллиамперметр, а не наоборот. Иначе из-за нарушения контакта между зажимами прибора и шунтом через прибор также пойдет весь измеряемый ток и он может также выйти из строя.

О пригодности вольтметра для измерения напряжений в тех или иных цепях радиотехнического устройства судят по его внутреннему или, что то же самое, входному сопротивлению, которое складывается из сопротивления рамки стрелочного прибора и сопротивления добавочного резистора. Так, например, если R_и прибора 800 Ом, а сопротивление добавочного резистора на пределе измерений, скажем 3 В, равно 2,2 кОм, то входное сопротивление вольтметра на этом пределе измерений будет 3 кОм. Для другого предела измерений данные добавочного резистора будут другими, а значит, изменится и входное сопротивление вольтметра.

Чаще, однако, вольтметр оценивают его относительным входным сопротивлением, характеризующим отношение входного сопротивления прибора к 1 В измеряемого напряжения, например 3 кОм/В. Это удобнее: входное сопротивление вольтметра на разных пределах измерений разное, а относительное входное сопротивление постоянное. Чем меньше ток измерительного прибора I_и, используемого в вольтметре, тем больше будет относительное входное сопротивление вольтметра, тем точнее будут производимые им измерения.

Для многих твоих измерений годится вольтметр с относительным входным сопротивлением не менее 1 кОм/В. Для более же точных измерений напряжений в цепях транзисторов нужен более высокоомный вольтметр. В транзисторных конструкциях приходится измерять напряжение от долей вольта до нескольких десятков вольт, а в ламповых еще больше. Поэтому однопредельный вольтметр неудобен. Например, вольтметром со шкалой на 100 В нельзя точно измерить даже напряжение 3–5 В, так как отклонение стрелки получится малозаметным. Вольтметром же со шкалой на 10 В нельзя измерять более высокие напряжения. Поэтому тебе нужен вольтметр, имеющий хотя бы три предела измерений.

Схема такого вольтметра постоянного тока показана на рис. 112. Наличие трех добавочных резисторов R1, R2 и R3 свидетельствует о том, что вольтметр имеет три предела измерений. В данном случае первый предел 0–1 В, второй 0-10 и третий 0-100 В.

Рис. 112. Вольтметр постоянного тока на три предела измерений

Сопротивление любого из добавочных резисторов можно рассчитать по формуле, вытекающей из закона Ома: R_д = U_п/I_и — R_и, здесь U_п - наибольшее напряжение данного предела измерений.

Так, например, для прибора на ток I_и = 500 мкА (0,005 А) и рамкой сопротивлением R_и = 500 Ом сопротивление добавочного резистора R1 для предела 0–1 В должно быть 1,5 кОм, резистора R2 для предела 0-10 В — 19,5 кОм, резистора R3 для предела 0-100 В — 195,5 кОм. Относительное входное сопротивление такого вольтметра будет 2 кОм/В. Обычно в вольтметр монтируют добавочные резисторы с номиналами, близкими к рассчитанным. Окончательно же «подгонку» их сопротивлений производят при градуировке вольтметра путем подключения к ним параллельно или последовательно других резисторов. Так делай и ты.

Но тебе надо измерять не только постоянные, но и переменные напряжения, например напряжение сети, напряжения на вторичных обмотках трансформаторов. Чтобы для этой цели приспособить вольтметр постоянного тока, его надо дополнить выпрямителем, преобразующим переменное напряжение в постоянное (точнее, пульсирующее), которое и будет показывать прибор. Возможная схема такого прибора показана на рис. 113.

Рис. 113. Вольтметр переменного тока

Работает прибор так. В те моменты времени, когда на левом (по схеме) зажиме прибора положительные полуволны переменного напряжения, ток идет через диод V1, включенный для него в прямом направлении, и далее через микроамперметр РА — к правому зажиму. В это время через диод V2 ток идти не может, так как для тока этого направления диод закрыт. Во время положительных полупериодов на правом зажиме диод V1 закрывается и положительные полуволны переменного напряжения замыкаются через диод V2, минуя микроамперметр.

Добавочный резистор R_д, как и аналогичный резистор в вольтметре постоянного тока, гасит избыточное напряжение. Рассчитывают его так же, как и для постоянных напряжений, но полученный результат делят на 2,5–3, если выпрямитель прибора однополупериодный, или на 1,25-1,5, если выпрямитель прибора двухполупериодный. В нашем примере выпрямитель прибора однополупериодный, поэтому результат надо делить на 2,5–3. Более точно сопротивление этого резистора подбирают опытным путем во время градуировки шкалы прибора. Таким вольтметром можно измерять и напряжение звуковой частоты до нескольких килогерц.

Сущность действия омметра заключается в том, что при включении в цепь, составленную из электроизмерительного прибора и источника постоянного тока, резисторов различных сопротивлений или других деталей, обладающих активным сопротивлением, значение тока этой цепи изменится. Соответственно изменится и угол отклонения стрелки прибора.

Чтобы лучше разобраться в принципе действия омметра, проведи такой опыт.

Составь из любого миллиамперметра, батареи 3336Л и добавочного резистора замкнутую электрическую цепь, как показано на рис. 114, а. Сопротивление добавочного резистора подбери так, чтобы стрелка прибора отклонилась на всю шкалу (рассчитать сопротивление можно по той же формуле, по которой мы рассчитывали сопротивление добавочного резистора к вольтметру). Подобрав добавочный резистор, разорви цепь — образовавшиеся при этом концы проводников будут входом получившегося простейшего омметра (рис. 114, б).

Рис. 114. Простой омметр:

_{а — подбор добавочного резистора, б — схема прибора}

Подключи к щупам R_x (на схеме они обозначены стрелками) резистор небольшого сопротивления, например 10 Ом. Полное сопротивление цепи теперь стало больше на сопротивление этого резистора. Соответственно и ток в цепи уменьшился — стрелка прибора не отклоняется до конца шкалы. Это положение стрелки можно пометить на шкале черточкой, а около нее написать число 10. Потом к выводам R_x подключи резистор сопротивлением 15 Ом. Стрелка прибора отклонится еще меньше. И это положение стрелки на шкале можно отметить соответствующим числом. Далее присоединяй поочередно резисторы сопротивлением в несколько десятков ом, сотен ом, килоом и отмечай получающиеся в каждом случае отклонения стрелки. Если теперь к выводам отградуированного таким способом простейшего омметра присоединить резистор неизвестного сопротивления, стрелка прибора укажет деление на шкале, соответствующее сопротивлению этого резистора.

Когда ты будешь замыкать выводы R_x накоротко, стрелка прибора должна устанавливаться на самом правом делении шкалы. Это соответствует «нулю» омметра. Нуль же бывшего миллиамперметра в омметре будет соответствовать очень большому сопротивлению, обозначаемому знаком — бесконечность. Но показания такого омметра будут правильными до тех пор, пока не уменьшится напряжение батареи вследствие ее разрядки. При уменьшении напряжения батареи стрелка прибора уже не будет устанавливаться на нуль и омметр будет давать неправильные показания. Этот недостаток легко устраним в омметре по схеме на рис. 115.

Рис. 115. Омметр с установкой «нуля»

Здесь последовательно с прибором и добавочным резистором R1 включен переменный резистор R2, который служит для установки стрелки омметра на нуль. Пока батарея свежая, в цепь вводятся большая часть сопротивления резистора R2. По мере разрядки батареи сопротивление этого резистора уменьшают. Таким образом, переменный резистор, являющийся составной частью добавочного резистора, позволяет производить регулировку в цепи омметра и устанавливать его стрелку на нуль. Его обычно называют резистором установки омметра на нуль.

Сопротивление резистора установки омметра на нуль должно составлять 1/10-1/8 часть общего сопротивления добавочных резисторов. Если, например, общее добавочное сопротивление по расчету должно быть 4,7 кОм, то сопротивление переменного резистора R2 может быть 470–620 Ом, а резистора R1 = 3,9- 4,3 кОм. При этом надобность в точной подгонке сопротивления основного добавочного резистора отпадает.

Пользоваться омметром несложно. Всякий раз перед измерениями стрелку омметра надо устанавливать на нуль, замкнув накоротко щупы. Затем, касаясь щупами омметра выводов резисторов, выводов обмоток трансформаторов или других деталей, определяют их сопротивления по градуированной шкале. С течением времени стрелка прибора не будет устанавливаться на нуль. Это укажет на то, что батарея разрядилась и ее нужно заменить новой.

Омметром можно пользоваться как универсальным пробником, например, проверить, нет ли обрывов в контурных катушках, обмотках трансформатора, выяснить, не замыкаются ли катушки или обмотки трансформатора между собой. При помощи омметра легко найти выводы обмоток трансформатора и по сопротивлению судить об их назначении. Омметром можно проверить, не оборвана ли нить накала лампы, не соединяются ли между собой электроды лампы, оценивать качество диодов. С помощью омметра можно также определять замыкания в монтаже или между обкладками конденсатора, надежность контактных соединений и многое другое.

Запомни, как ведет себя омметр при испытании конденсаторов. Если щупами прикоснуться к выводам конденсатора, стрелка прибора отклонится и сейчас же возвратится в положение очень большого сопротивления. Этот «бросок» стрелки, получающийся за счет тока зарядки конденсатора, будет тем большим, чем больше емкость конденсатора. При испытании конденсаторов малой емкости броски тока так малы, что они незаметны, так как зарядный ток таких конденсаторов ничтожно мал. Если при испытании конденсатора стрелка омметра отклоняется до нуля, значит, конденсатор пробит; если же омметр после отклонения стрелки от тока зарядки покажет некоторое сопротивление, значит, конденсатор имеет утечку.

Ты, конечно, обратил внимание на то, что в миллиамперметре, вольтметре и омметре, о принципе работы которых я рассказал, использовались однотипные стрелочные приборы. Невольно напрашивается вопрос: нельзя ли все это объединить в одном комбинированном измерительном приборе? Можно. Получится миллиампервольтомметр — прибор для измерения токов, напряжении и сопротивлений.

Принципиальная схема возможного варианта такого измерительного прибора изображена на рис. 116.

Рис. 116. Схема миллиампервольтомметра

Прибор объединяет в себе шестипредельный миллиамперметр постоянного тока (0,1, 1, 3, 10, 30 и 100 мА), шестипредельный вольтметр постоянного тока (1, 3, 10, 30, 100 и 300 В), однопредельный омметр и пятипредельный вольтметр переменного тока (3, 10, 30, 100 и 300 В). Зажим «—Общ.», к которому подключают один из измерительных щупов, является общим для всех видов измерений. Прибор переключают на разные виды и пределы измерений перестановкой вилки второго щупа: при измерении постоянного тока — в гнезда Х13-Х18, при измерении постоянных напряжений — в гнезда Х7-Х12, при измерении сопротивлений — в гнездо Х6, при измерении переменных напряжений — в гнезда X1-Х5. Пользуясь прибором как миллиамперметром постоянного тока, надо на всех пределах, кроме 0,1 мА, замкнуть контакты выключателя S1, чтобы к шунту R_ш подключить микроамперметр РА1.

Сопротивления резисторов и пределы измерений, указанные на рис. 116, соответствуют микроамперметру на ток I_и= 100 мкА с сопротивлением рамки R_и = 720 Ом. Для микроамперметров с иными параметрами I_и и R_и сопротивления резисторов для тех же пределов измерений придется пересчитать.

Часть прибора, относящаяся только к миллиамперметру постоянного тока (mА_), состоит из микроамперметра РА1, выключателя S1, резисторов R14-R18, образующих шунт R_ш, гнезд Х13-Х18 и зажима «-Общ». На любом пределе измерений через микроамперметр течет ток, не превышающий максимальный ток.

Применительно к микроамперметру, использованному в описываемым комбинированном измерительном приборе, я расскажу о расчете шунта и составляющих его резисторов R14-R18. Для этого первый, наименьший предел измерений с шунтом (1 мА) обозначим I_п1, второй (3 мА) — I_п2, третий (10 мА) — I_п3, четвертый (30 мА) — I_п4, пятый, наибольший (100 мА) — I_п5.

Сначала надо определить общее сопротивление шунта первого предела измерений I_п1 по такой формуле:

R_ш= R_и/(I_п1/I_и — 1) = 720/(1/0,1–1) = 80 Ом

После этого можно приступить к расчету составляющих его резисторов, начиная с резистора R18 наибольшего предела измерений I_п5 (до 100 мА), в таком порядке:

R18 = (I_и/I_п5)(R_ш + R_и) =(0,1/100)(720 + 80) = 0,8 Ом;

R17 = (I_и/I_п4)(R_ш + R_и) — R18 = (0,1/30)800 — 0,8 = 1,87 Ом;

R16 = (I_и/I_п3)(R_ш + R_и) — R17 — R18 = (0,1/10) 800 — 1,87 — 0,8 = 5,33 Ом;

R15 = (I_и/I_п2)(R_ш + R_и) — R16 — R17 — R18 = (0,1/3) 800 — 5,33 — 1,87 — 0,8 = 18,7 Ом;

R14 = (I_и/I_п1)(R_ш + R_и) — R15 — R16 — R17 — R18 = (0,1/1)800 — 18,7–5,33 — 1,87 — 0,8 = 53,3 Ом

Так можно рассчитать шунт и для микроамперметра с другими параметрами I_и и R_и, подставляя их значения в эти же формулы.

Теперь о вольтметре постоянного тока V_. В эту часть прибора входит тот же микроамперметр РА1, добавочные резисторы R8-R13, гнезда Х7-Х12 и зажим «—Общ.» (контакты выключателя S1 разомкнуты, чтобы микроамперметр отключить от шунта). Каждый предел имеет самостоятельный добавочный резистор: R8 — для предела «1 В», R9 — для предела «3 В», R10 — для предела «10 В», R11 — для предела «30 В» и т. д. С расчетом добавочных резисторов ты уже знаком.

Следующая часть прибора — однопредельный омметр Ω. В него входят: микроамперметр РА1, резисторы R6 и R7, элемент G1, гнездо Х6 и зажим «-Общ». Соедини мысленно гнездо Х6 с зажимом «-Общ». Образуется замкнутая цепь (такая же, как на рис. 115), ток в которой зависит от напряжения источника питания G1 омметра, суммарного сопротивления резисторов R6, R7 и сопротивления рамки микроамперметра. Перед измерением сопротивления резистора или участка цепи измерительные щупы замыкают и резистором R6 «Уст.0» стрелку прибора устанавливают точно на конечное деление шкалы, т. е. на нуль омметра. Если стрелка прибора не доходит до нуля омметра, значит, необходимо заменить его источник питания. Суммарное сопротивление резисторов R6 и R7 выбрано таким, чтобы при напряжении источника питания омметра 1,2–1,5 В в цепи можно было установить ток, равный току I_и микроамперметра.

Таким омметром можно измерять сопротивление примерно от 100–150 Ом до 60–80 кОм.

В вольтметр переменного тока V_~ входят: микроамперметр, диоды V1 и V2, добавочные резисторы R1-R5, гнезда X1-Х5 и зажим «-Общ». Рассмотрим для примера цепь предела измерений 3 В. При подключении измерительных щупов (гнездо X1, зажим «-Общ.») к источнику переменного тока напряжением до 3 В ток идет через добавочный резистор R1, выпрямляется диодом V1 и заставляет стрелку микроамперметра отклониться на угол, соответствующий значению выпрямленного тока. Так работает прибор и на других пределах измерений, разница лишь в сопротивлениях добавочных резисторов. Роль диода V2 вспомогательная: пропускать через себя отрицательную полуволну напряжения, минуя микроамперметр. Его, в принципе, может и не быть, но тогда при значительных измеряемых напряжениях отрицательная полуволна может пробить диод V1 и вольтметр переменного тока выйдет из строя.

Для микроамперметра с другими параметрами I_и и R_и добавочные резисторы рассчитывай так же, как резисторы для измерений напряжений постоянного тока, а затем полученные результаты раздели на коэффициент 2,5.

Коротко о выборе пределов измерений. Наибольшая погрешность измерений токов и напряжений получается при отсчете измеряемых величин на первой трети части шкалы. Поэтому, выбирая пределы измерений, всегда стремись к тому, чтобы первый (наименьший) из них захватывал первую треть шкалы второго предела, второй предел — первую треть шкалы третьего предела и т. д. В этом отношении удобными для измерений можно считать пределы: 0–1, 0–3, 0-10, 0-30, 1-100. Именно эти пределы измерений токов и напряжений выбраны для рекомендуемого тебе комбинированного прибора.

Но это не значит, что только такими должны быть пределы измерений. С учетом габаритов и разметки делений шкалы микроамперметра можно выбрать и другие пределы, например 0–1, 0–5, 0-25, 0-100. Но отчет измеряемых величин надо стараться вести за пределами первой трети шкалы. Возможную конструкцию комбинированного измерительного прибора, в котором используется микроамперметр М24, ты видишь на рис. 117.

Рис. 117. Конструкция миллиампервольтомметра

Роль входных контактов выполняют гнезда трех семиштырьковых ламповых панелек и один зажим. Гнезда одной панельки относятся только к миллиамперметру, гнезда второй панельки — только к вольтметру постоянного тока, третьей — к омметру и вольтметру переменного тока. Зажим «-Общ.» является общим входным контактом для всех видов и пределов измерений.

Микроамперметр, ламповые панельки, переменный резистор R6 (типа СП-1) и выключатель S1 (тумблер ТВ2-1) укрепи на гетинаксовой панели размерами 200х140 мм, а элемент G1 (332) — на боковой фанеркой (или дощатой) стенке прибора. Резисторы шунта и добавочные резисторы вольтметров монтируй непосредственно на выводных контактах ламповых панелек. Общими монтажными проводниками резисторов вольтметров могут быть отрезки голого медного провода толщиной 1–1,5 мм, припаянные к центральным контактам панелек.

В качестве добавочных резисторов используй резисторы МЛТ-0,5 или МЛТ-1.0. Резисторы R14-R18 шунта должны быть проволочными. Используй для них высокоомный манганиновый или константановый провод диаметром 0,08-0,1 мм в шелковой или бумажной изоляции. Отрезки провода нужной длины наматывай на корпусы резисторов МЛТ-0,5 или МЛТ-1,0 с номиналами не менее 20–50 кОм и припаивай их концы к проволочным выводам резисторов. Длину отрезка провода необходимого сопротивления можно рассчитать, пользуясь справочной литературой, или измерить омметром. Отрезок константанового провода ПЭК, например, диаметром 0,1 мм и длиной 1 м обладает сопротивлением около 60 Ом. Следовательно, для всего шунта (80 Ом) потребуется около 1,5 м такого провода.

Сопротивления резисторов шунта, как бы точно они ни были рассчитаны, во время градуировки прибора обязательно прядется несколько уменьшать или, наоборот, увеличивать, т. е., как говорят, подогнать под параметры микроамперметра. И чтобы не наращивать провод в случае его недостаточного сопротивления, отрезки провода для резисторов шунта делай на 5-10 % длиннее расчетных.

Конструкция измерительного щупа может быть такой, как на рис. 118. Это медный или латунный стержень (проволока) диаметром 3 4 и длиной 120–150 мм, один конец которого заострен. К другому его концу припаян гибкий (многожильный) изолированный проводник, оканчивающийся однополюсным штепселем, вставляемым в гнезда ламповых панелек, или вилкообразным металлическим наконечником под зажим «—Общ». На стержень надета изолирующая (резиновая, поливинилхлоридная трубка. Она закрывает весь стержень щупа, включая место спайки его с гибким проводником. Из трубки выступает только заостренный кончик стержня, которым можно прикасаться к точкам измеряемых цепей.

Рис. 118. Устройство измерительного щупа

Если не окажется подходящей изоляционной трубки, то закатай стержень щупа в полоску бумаги, предварительно промазав ее клеем БФ-2 или каким-либо лаком, и хорошенько просуши. Толщина бумажного слоя должна составлять 0,5 0,8 мм. Сверху бумажную изоляцию покрой тем же клеем или лаком или покрась масляной краской.

Градуировка миллиамперметра и вольтметра постоянного тока сводится к подгонке секций универсального шунта и добавочных резисторов под максимальный ток пределов измерения, а вольтметра переменного тока и омметра, кроме того — к разметке их шкал.

Для подгонки шунта миллиамперметра потребуются: образцовый многопредельный миллиамперметр, свежая батарея 3336Л и два переменных резистора — проволочный сопротивлением 200–500 Ом и мастичный (СП, СПО) сопротивлением 5-10 кОм. Первый из переменных резисторов будешь использовать для регулировки тока при подгонке резисторов R16-R18, второй — при подгонке резисторов R14 и R15 шунта.

Вначале подгоняй резистор R14. Для этого соедини последовательно (рис. 119, а) образцовый миллиамперметр РА₀, батарею GB и регулировочный резистор R_p. Установи движок резистора R_p в положение максимального сопротивления. Подключи градуируемый прибор РА_г, установленный на предел измерений до 1 мА (измерительные щупы подключены к зажиму «-Общ.» и гнезду Х14, контакты выключателя S1 замкнуты). Затем, постепенно уменьшая сопротивление регулировочного резистора, по образцовому миллиамперметру установи ток в измерительной цепи, равный точно 1 мА. Сравни показания обоих приборов. Поскольку сопротивление провода резистора R14 немного больше расчетного, стрелка градуируемого прибора заходит за конечное деление шкалы. Твоя задача, понемногу уменьшая длину провода резистора, добиться, чтобы стрелка градуируемого прибора установилась точно против конечной отметки шкалы.

После этого переходи к подгонке резистора R15 на предел измерения до 3 мА, затем резистора R16 на предел измерения до 10 мА и т. д. Подбирая сопротивление очередного резистора, уже подогнанные резисторы шунта не трогай — можешь сбить градуировку соответствующих им пределов измерений.

Шкалу вольтметра постоянных напряжений первых трех пределов измерения (1, 3 и 10 В) градуируй по схеме, показанной на рис. 119, б.

Рис. 119. Схемы градуировки прибора

Параллельно батарее GB, составленной в зависимости от диапазона из одной или трех батарей 3336Л (последовательное соединение), включи потенциометром переменный резистор R_p сопротивлением 1,5–2,5 кОм, а между его нижним (по схеме) выводом и движком включи параллельно соединенные образцовый PU_o и градуированный PU_г вольтметры. Предварительно движок резистора поставь в крайнее нижнее (по схеме) положение, соответствующее нулевому напряжению, подаваемому от батареи GB к измерительным приборам, а градуируемый вольтметр включи на предел измерения до 1 В. Постепенно перемещая движок резистора вверх (по схеме) подай на вольтметр напряжение, равное точно 1 В. Сравни показания приборов. Если стрелка градуируемого вольтметра не доходит до конечной отметки шкалы, значит, сопротивление резистора R8 велико, если наоборот, уходит за нее, значит, его сопротивление мало. Надо подобрать резистор такого сопротивления, чтобы при напряжении 1 В, фиксируемом образцовым вольтметром, стрелка градуируемого прибора устанавливалась против конечной отметки шкалы. Так же, но при напряжениях 3 и 10 В, подгоняй добавочные резисторы R9 и R10 следующих двух пределов измерений.

По такой же схеме градуируй шкалы остальных трех пределов измерений, но с использованием соответствующих им источников постоянных напряжений. При этом вовсе не обязательно подавать на приборы наибольшие напряжения пределов измерения. Подгонять сопротивления резисторов можно при каких-то средних напряжениях (например, резистора R11 — при напряжении 15–20 В), а затем сверить показания вольтметров при более низких и более высоких напряжениях. Источником напряжения при градуировке шкалы предела до 300 В может быть выпрямитель лампового усилителя или приемника. При этом резистор R_p должен быть заменен другим резистором сопротивлением 470–510 кОм.

Среди постоянных резисторов, выпускаемых промышленностью, обычно нет точно таких, номинальные сопротивления которых соответствовали бы расчетным сопротивлениям добавочных резисторов. Поэтому резисторы требуемого сопротивления приходится подбирать из числа резисторов близкого ему номинала с допуском отклонения не больше ±5 %. Например, для предела измерений до 1 В нужен добавочный резистор R8 сопротивлением 9,3 кОм. По существующему ГОСТу ближайший номинал резисторов, выпускаемых промышленностью, 9,1 кОм. При допуске ± 5 % фактическое сопротивление резисторов этого номинала может быть примерно от 8,6 до 9,6 кОм. Среди них, следовательно, можно подобрать резистор сопротивлением 9,3 кОм.

Добавочный резистор нужного сопротивления можно также составить из двух-трех резисторов. Или поступить так: включить в цепь вольтметра резистор большего, чем требуется, сопротивления, а затем подключать параллельно ему резисторы еще больших сопротивлений, добиваясь отклонения стрелки градуируемого прибора на всю шкалу.

Шкалы миллиамперметра и вольтметра постоянного тока равномерные. Поэтому наносить на шкалу микроамперметра какие-либо деления между нулевой и конечной отметками не следует. Оцифрованная шкала микроамперметра используется при измерении токов и напряжений всех пределов измерений. А вот шкала вольтметра переменного тока неравномерная. Поэтому кроме подгонки добавочного резистора под наибольшее напряжение каждого предела измерений приходится размечать все промежуточные деления шкалы.

Схема измерительной цепи во время градуировки вольтметра переменного тока остается такой же, как при градуировке вольтметра постоянного тока (рис. 119, б). Только на переменный резистор R_p надо подавать переменное напряжение и образцовый прибор должен быть вольтметром переменного тока.

Источником переменного напряжения может быть вторичная обмотка трансформатора. Сначала, используя трансформатор, понижающий напряжение сети до 12–15 В, включи градуируемый вольтметр на предел измерений до 3 В и установи резистором R_p по шкале образцового прибора напряжение З.В. Затем, подбирая сопротивление резистора R_p, добейся отклонения стрелки микроамперметра на всю шкалу. После этого устанавливай регулировочным резистором напряжения 2,9; 2,8; 2,7 В и т. д. через каждые 0,1 В и записывай показания вольтметра. Позже по этим записям ты разметишь шкалу вольтметра переменного напряжения всех пределов измерения.

Для градуировки шкалы на остальных пределах измерений достаточно подобрать добавочные резисторы, которые бы соответствовали отклонению стрелки микроамперметра до конечного деления шкалы. Промежуточные значения измеряемых напряжений следует отсчитывать по шкале первого предела, но в других единицах.

Шкалу омметра можно проградуировать с помощью постоянных резисторов с допуском отклонения от номинала ±5 %. Делай это так. Сначала, включив прибор на измерение сопротивлений, замкни накоротко щупы и переменным резистором R6 «Уст.0» установи стрелку микроамперметра на конечное деление шкалы, соответствующее нулю омметра. Затем, разомкнув щупы, подключай к омметру резисторы с номинальными сопротивлениями 50, 100, 200, 300, 400, 500 Ом, 1 кОм и т. д. примерно до 60–80 кОм, всякий раз замечая точку на шкале, до которой отклоняется стрелка прибора. И в этом случае резисторы нужных сопротивлений можно составлять из нескольких резисторов других номиналов. Так, например, резистор сопротивлением 400 Ом (такого номинала среди резисторов, выпускаемых нашей промышленностью, нет) можно составить из двух резисторов по 200 Ом, резистор на 50 кОм — из резисторов сопротивлением 20 и 30 кОм, соединив их последовательно. Чем больше сопротивление образцового резистора, тем на меньший угол отклоняется стрелка прибора. По точкам отклонений стрелки, соответствующим разным сопротивлениям резисторов, ты будешь строить шкалу омметра.

Образец шкал комбинированного измерительного прибора применительно к микроамперметру М24 показан на рис. 120.

Рис. 120. Шкала миллиампервольтомметра

Верхняя шкала является шкалой омметра, средняя — шкалой миллиамперметра и вольтметра постоянного тока, нижняя — шкалой вольтметра переменного тока. Примерно так же должны выглядеть шкалы твоего прибора. Начерти их возможно точнее на листе ватмана и вырежи бумагу по форме шкалы микроамперметра. Затем осторожно извлеки магнитоэлектрическую систему прибора из корпуса и наклей на его металлическую шкалу вычерченную многопредельную шкалу твоего миллиампервольтомметра.

Можно ли этот прибор упростить? Разумеется, можно. Если ты не собираешься конструировать ламповую аппаратуру, то из прибора можно исключить добавочные резисторы R4, R5 и R12, R13 пределов измерений переменных и постоянных напряжений до 100 и 300 В. Останутся пятипредельный миллиамперметр постоянного тока, трехпредельный вольтметр переменного тока, четырехпредельный вольтметр постоянного тока и однопредельный омметр. В дальнейшем ты можешь все, что сейчас исключишь для упрощения измерительного прибора, восстановить.

Наша промышленность выпускает для нужд лабораторий, учреждений, предприятии и радиолюбителей много типов комбинированных измерительных приборов — авометров. Любой из них может быть использован как амперметр, миллиамперметр постоянного и переменного напряжений со многими пределами измерений. Есть приборы, позволяющие, кроме того, проверять параметры транзисторов. Если представится возможность, купи такой прибор, он многие годы будет тебе верным помощником.

Прибор для проверки параметров биполярных транзисторов может быть и самодельным.

Прежде чем вмонтировать транзистор в то или иное радиотехническое устройство, желательно, а если транзистор уже где-то использовался ранее, то совершенно обязательно, проверить его обратный ток коллектора I_КБО статический коэффициент передачи тока h_21Э и постоянство коллекторного тока. Эти важнейшие параметры маломощных биполярных транзисторов структур р-n-р и n-р-n ты можешь проверять с помощью прибора, схема и устройство которого изображены на рис. 121.

Рис. 121. Схема и конструкция прибора для проверки маломощных биполярных транзисторов

Для него потребуются: миллиамперметр РА1 на ток 1 мА, батарея GB напряжением 4,5 В, переключатель S1 вида измерений, переключатель S2 изменения полярности включения миллиамперметра и батареи, кнопочный выключатель S3 для включения источника питания, два резистора и три зажима типа «крокодил» для подключения транзисторов к прибору. Для переключателя вида измерений используй двухпозиционный тумблер ТВ2-1, для изменения полярности включения миллиамперметра и батареи питания — движковый переключатель транзисторного приемника «Сокол» (о конструкции и креплении переключателя этого типа я расскажу в следующей беседе). Кнопочный выключатель может быть любым, например подобным звонковому или в виде замыкающихся пластинок. Батарея питания — 3336Л или составленная из трех элементов 332 или 316.

Шкала миллиамперметра должна иметь десять основных делений, соответствующих десятым долям миллиамперметра. При проверке статического коэффициента передачи тока каждое деление шкалы будет оцениваться десятью единицами значения h_21Э.

Детали прибора смонтируй на панели из изоляционного материала, например гетинакса. Размеры панели зависят от габаритов деталей.

Прибор действует так. Когда переключатель S1 вида измерений установлен в положение I_КБО, база проверяемого транзистора V оказывается замкнутой на эмиттер. При включении питания нажатием кнопочного выключателя S3 стрелка миллиамперметра покажет значение обратного тока коллектора I_КБО. Когда же переключатель находится в положении на базу транзистора через резистор R1 подается напряжение смещения, создающее в цепи базы ток, усиливаемый транзистором. При этом показание миллиамперметра, включенного в коллекторную цепь, умноженное на 100, соответствует примерному значению статического коэффициента передачи тока h_21Э данного транзистора. Так, например, если миллиамперметр покажет ток 0,6 мА, коэффициент h_21Э данного, транзистора будет 60.

Положение контактов переключателя, показанное на рис. 121, а, соответствует включению прибора для проверки транзисторов структуры р-n-р. В этом случае на коллектор и базу транзистора относительно эмиттера подается отрицательное напряжение, миллиамперметр подключен к батарее отрицательным зажимом. Для проверки транзисторов структуру n-р-n подвижные контакты переключателя S2 надо перевести в другое, нижнее (по схеме) положение. При этом на коллектор и базу транзистора относительно эмиттера будет подаваться положительное напряжение, изменится и полярность включения миллиамперметра в коллекторную цепь транзистора.

Проверяя коэффициент h_21Э транзистора, следи внимательно за стрелкой миллиамперметра. Коллекторный ток с течением времени не должен изменяться — «плыть». Транзистор с плавающим током коллектора не годен для работы.

Какова роль резистора R2, включенного последовательно в коллекторную цепь проверяемого транзистора? Он ограничивает ток в этой цепи на случай, если коллекторный переход транзистора окажется пробитым и через него пойдет недопустимый для миллиамперметра ток.

Максимальный обратный ток коллектора I_КБО для маломощных низкочастотных транзисторов может достигать 20–25, но не больше 30 мкА. В нашем приборе это будет соответствовать очень малому отклонению стрелки миллиамперметра — примерно третьей части первого деления шкалы. У хороших маломощных высокочастотных транзисторов ток I_КБО значительно меньше — не более нескольких микроампер, прибор на него почти не реагирует. Транзисторы, у которых I_КБО превышает в несколько раз допустимый, считай непригодными для работы — они могут подвести.

Прибор с миллиамперметром на 1 мА позволяет изменять статический коэффициент передачи тока h_21Э до 100, т. е. наиболее распространенных транзисторов. Прибор с миллиамперметром на ток 5-10 мА расширит соответственно в 5 или 10 раз пределы измерений коэффициента h_21Э. Но прибор станет почти нечувствительным к малым значениям обратного тока коллектора.

У тебя, вероятно, возник вопрос: нельзя ли в качестве миллиамперметра — прибора для проверки параметров транзисторов — использовать микроамперметр описанного ранее комбинированного измерительного прибора? Ответ однозначный: можно. Для этого миллиамперметр комбинированного прибора надо установить на предел измерения до 1 мА и подключать его к приставке для проверки транзисторов вместо миллиамперметра РА1.

А как измерить основные параметры полевого транзистора? Для этого нет надобности конструировать специальный прибор, тем более, что в твоей практике полевые транзисторы будут использоваться не так часто, как маломощные биполярные.

Для тебя наибольшее практическое значение имеют два параметра полевого транзистора: I_{С нач} — ток стока при нулевом напряжении на затворе и S — крутизна характеристики. Измерить эти параметры можно по схеме, приведенной на рис. 122.

Рис. 122. Схема измерения параметров I_{С нач} и S полевого транзистора

Для этого потребуются: миллиамперметр РА1 (используй комбинированный прибор, включенный на измерение постоянного тока), батарея GB1 напряжением 9 В («Крона» или составленная из двух батарей 3336Л) и элемент G2 (332 или 316).

Делай это так. Сначала вывод затвора проверяемого транзистора соедини с выводом истока. При этом миллиамперметр покажет значение первого параметра транзистора начальный ток стока I_{С нач}. Запиши его значение. Затем разъедини вывода затвора и истока (на рис. 122 показано крестом) и подключи к ним элемент G2 плюсовым полюсом к затвору (на схеме показано штриховыми линиями). Миллиамперметр зафиксирует меньший ток, чем I_{С нач}. Если теперь разность двух показаний миллиамперметра разделить на напряжение элемента G2, получившийся результат будет соответствовать численному значению параметра S проверяемого транзистора.

Для измерения таких же параметров полевых транзисторов с р-n переходом и каналом типа n полярность включения миллиамперметра, батареи и элемента надо поменять на обратную.

* * *