Юный радиолюбитель

Борисов Виктор Гаврилович

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.

МИЛЛИАМПЕРМЕТР

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.

< image l:href="#"/>

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.

ВОЛЬТМЕТР

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.