Основой большинства любительских ламповых авометров является
измерительный мост, в диагональ которого включен стрелочный прибор, при этом
в качестве одного или нескольких сопротивлений, образующих такой мост,
используются усилительные электронные лампы, чаще всего триоды. Измеряемое
напряжение тем или иным путем подается на сетку одной из ламп, а это
приводит к разбалансировке моста и отклонению стрелки прибора.
В большинстве описанных ранее авометров с измерительными
ламповыми мостами используются стрелочные приборы относительно высокой
чувствительности— порядка 0,5-1 мА.
В то же время у радиолюбителей часто встречаются более грубые
приборы с Чувствительностью 5—10 мА. Учитывая это, в качестве основы
описываемого прибора был выбран измерительный мост, в котором может быть
использован магнитоэлектрический гальванометр с чувствительностью 5-10
мА, т. е. прибор, совершенно непригодный для обычного авометра.
В описываемом авометре (рис. 1), так же как и в ряде других
подобных приборов, измерительный мост образован двумя триодами Л3а
и Л3б и двумя сопротивлениями (R17R18),
а гальванометр включен между катодами ламп, т. е. в одну из диагоналей
моста.
Измеряемое постоянное напряжение подводится к гнездам «U» и
«Общ» и через делитель напряжения подается на сетку лампы Л2а,
которая используется в качестве усилителя постоянного тока. С выхода этого
усилителя напряжение подводится к сетке одного из триодов (Л3а)
измерительного места, а с сопротивления R19
напряжение подается на второй усилитель постоянного тока, собранного на
лампе Л2б. С этого усилителя напряжение поступает на триод
Л3б, входящий в измерительный мост.
Таким образом измеряемое напряжение воздействует одновременно
на оба триода (Л3а и Л3б), входящие в
измерительный мост, причем не непосредственно, а через усилители постоянного
тока (Л2а и Л2б).
Именно благодаря этому, а также вследствие глубокой отрицательной обратной
связи, охватывающей лампы усилителя и измерительного моста, удается получить
линейную зависимость отклонения стрелки прибора от величины измеряемого
напряжения.
Кроме того, благодаря указанным особенностям показания прибора
очень мало зависят от напряжения сети. Так, например, при изменении
напряжения сети на 30% показания прибора изменяются всего на 1—2%. Для
корректировки прибора при значительных отклонениях питающего напряжения
введен потенциометр «Установка нуля» (R21). Установку нуля
рекомендуется производить при замкнутых входных зажимах перед всеми видами
измерений, за исключением измерения тока.
Входное сопротивление прибора при измерении постоянных
напряжений всегда одинаково и равно общему сопротивлению делителя
R2- R6 = 10Мом. При измерении напряжений до
5 в измеряемое напряжение подается на сетку лампы Л2а
непосредственно. При измерении больших напряжений с части делителя R2
— R5
снимается 1/5, 1/20, 1/50
или 1/200
часть измеряемого напряжения и таким образом во всех случаях напряжение на
сетке лампы Л2а не превышает 5 В.
Измеряемое переменное напряжение НЧ (до 30 кГц)
подводится к гнездам «U~» и «Общ» и через разделительный конденсатор С1
поступает на выпрямитель, в котором используется половина диода 6Х2П (Л1а).
Нагрузкой этого выпрямителя по постоянному току является делитель R2
— R6, с которого выпрямленное измеряемое напряжение
подается на сетку лампы Л2а так же, как и при измерении
постоянных напряжений.
Поскольку сопротивление делителя R2 и R6
очень велико, то конденсатор С1
не успевает разрядиться за время отрицательного полупериода и выпрямленное
напряжение практически оказывается равным амплитуде измеряемого напряжения.
Известно, что эффективное значение синусоидального напряжения составляет
примерно 70% от его амплитуды. Поэтому если последовательно с делителем R2—R6
включить гасящее сопротивление
R1 величиной 4 МОм, то на нем упадет 30% выпрямленного
напряжения и постоянное напряжение на делителе
R2—R6 численно
будет равно эффективному значению измеряемого напряжения. Это позволяет при
измерении постоянных и переменных напряжений пользоваться одной шкалой.
Следует отметить, что в случае измерения малых (до 0,5—1 В)
переменных напряжений из-за нелинейности характеристики диода будет иметь
место погрешность 5—10%.
Сопротивление R12
вместе с конденсатором С2 образует фильтр, предохраняющий
сетку лампы от пульсаций выпрямленного напряжения. Сопротивление R12
одновременно ограничивает сеточный ток лампы и предохраняет прибор от
перегрузки при значительных положительных напряжениях на сетке.
Для измерения переменных напряжений ВЧ рекомендуется сделать
отдельный выносной выпрямитель по схеме рис. 1, б. В этом выпрямителе
сопротивление R13 играет ту же роль, что и сопротивление
R1 в основном диодном выпрямителе (рис. 1,
а), и поэтому при измерении переменного напряжения ВЧ можно пользоваться
шкалой постоянных напряжений, причем предел измерений так же, как и во всех
других случаях, устанавливается переключателем П1.
В качестве ПП1 можно применить любой точечный германиевый
или кремниевый диод, причем наибольшее переменное напряжение ВЧ, которое
можно будет измерить, будет зависеть только от рабочего напряжения диода.
Так, например, используя диод ДГ-Ц7 (рабочее напряжение 125 В), можно
измерять переменные напряжения ВЧ до 100 В, что в любительских
условиях вполне достаточно.
Рис. 1
Для измерения сопротивлений в приборе применяется отдельная
батарея Б1 от карманного фонаря с напряжением 4,5 В.
Последовательно с этой батареей включается измеряемое сопротивление Rx
и одно из эталонных сопротивлений
R7 – R11 и измеряется падение напряжения на Rx.
При разомкнутых входных зажимах
(Rx = ∞) к сетке лампы Л2а приложено все напряжение
батареи (4,5 в) и стрелка прибора отклоняется до конца шкалы. Установка
шкалы омметра производится с помощью сопротивления R25
(«Установка
∞») при разомкнутых входных щупах.
Для измерения постоянного тока используется универсальный шунт,
подключаемый непосредственно к гальванометру в точках а, б. Данные
сопротивлений универсального шунта зависят от чувствительности и
сопротивления рамки гальванометра и могут быть рассчитаны или подобраны
опытным путем. Для широко распространенного гальванометра ПМ-70
(чувствительность 5 мА, сопротивление рамки 15 Ом) эти
сопротивления равны: R29 — 12 Ом, R28
— 2,4 Ом, R27 — 0,45 Ом
и R26 — 0,15 Ом.
Вольтметр описываемого авометра нормально работает только в том
случае, если к зажиму «U=» подключен «плюс», а к зажиму «Общ» —
«минус» измеряемого напряжения. Для того чтобы можно было измерять
постоянные напряжения любой полярности, не меняя местами щупы прибора,
целесообразно ввести дополнительный переключатель П2, включив его
по схеме рис. 1, в. В зависимости от положения этого переключателя
вольтметром можно будет измерять как положительные, так и отрицательные
напряжения.
При измерении переменных напряжений переключатель П2
должен находиться в таком же положении, как и при измерении положительного
постоянного напряжения. k Выпрямитель анодного напряжения собран
на половине диода 6Х2П по обычной однопол у пер йодной схеме.
КОНСТРУКЦИЯ И ДЕТАЛИ
Авометр смонтирован на угловом металлическом шасси размерами
60ХХ200Х120 мм., к которому прикреплена лицевая панель размерами 210Х180
мм. Расположение основных деталей на шасси показано на рис. 2. Сверху
шасси установлены: силовой трансформатор, лампы и электролитический
конденсатор С3, который обязательно должен быть изолирован от
шасси. На лицевой панели укреплены: миллиамперметр типа ПМ-70, главный
переключатель П1 выключатель сети Bк1
переключатель полярности постоянного напряжения П2.
Готовый прибор вставляется в кожух размерами 220ХX140Х 160 мм.,
который может быть выполнен из листового металла толщиной 1—2 мм или
из фанеры (см. рис. в заголовке статьи).
Рис. 2
Конструкция выносного выпрямителя для измерения напряжения ВЧ
показана на рис. 3, а. Корпус выпрямителя изготовлен из листовой
латуни или жести. В кольце 2 из изоляционного материала укреплена
однополюсная вилка
3. Кольцо 2 можно закрепить, сделав в нескольких местах по
окружности корпуса неглубокие вмятины. Диск 4
изготовлен из жести и припаян непосредственно к корпусу. Выпрямитель
соединен с прибором экранированным проводом.
Рис. 3
В качестве трансформатора Тру можно применить
любой силовой трансформатор малой мощности (например, от приемников
«Рекорд», «АРЗ», и т. п.), который позволит получить выпрямленное напряжение
200—300 В.
Как переключатель П1 использован стандартный
галетный переключатель на 11 положений. Можно изменить систему коммутации,
применив вместо неподвижных контактов гнезда, а вместо подвижных —
двухполюсную вилку.
Сопротивления универсального шунта, а также сопротивления R7
и R8 могут быть изготовлены из высокоомного провода,
например нихрома, константана и т. п. Для сопротивлений R8
, R28
и R29 следует брать провод диаметром
0,15 — 0,3 мм., а для сопротивлений
R7 , R26 и R27
— диаметром 0,5— 0,6 мм.
В процессе налаживания прибора первоначально подгоняют и
градуируют шкалу постоянных напряжений 5 В. Для этого вместо делителя
R2 —R6
временно включают сопротивление 8 — 12 МОм, подают на вход постоянное
напряжение, измеренное эталонным вольтметром, и путем подбора сопротивления
R24 добиваются того, чтобы стрелка прибора отклонялась до конца
шкалы при среднем положении движка потенциометра
R25.
После этого собирают делитель R2— R6,
подают на вход различные эталонные напряжения и последовательно подгоняют
сопротивления делителя, начиная с R6 и кончая R2.
Градуировка вольтметров переменного напряжения (ВЧ и НЧ)
сводится к подбору сопротивлений R13
и R1 только на одном из пределов.
Шкала омметра градуируется обычным способом с помощью эталонных
сопротивлений.
Р. Анатолич
|