Простой омметр для малых сопротивлений св руками. Омметр с линейной шкалой

Домашний мастер при ремонте квартиры своими руками сталкивается с необходимостью подключения светильников, розеток и выключателей по разным схемам. Такая деятельность требует выполнения электрических измерений и знания основных правил безопасности при работе под напряжением.

Наши советы помогут вам оптимально выбрать мультиметр для этих целей и понять основные правила безопасной работы с ним как в бытовой электропроводке, так и для ремонта подключаемых к ней приборов.

В материале статьи сравниваются два типа устройств измерителей: стрелочных аналоговых и цифровых. Это позволит оценить различные технологии замеров, сравнить их возможности, сделать выбор подходящей конструкции.

Назначение

Составное слово мультиметр обозначает своей первой частью «мульти» - много функций, которые выполняет этой прибор, а второй «метр» – измерение электрических величин.

Он позволяет определять:

• значение действующего напряжения;
• силу протекающего тока;
• электрическое сопротивление подключенной цепи;
• некоторые другие параметры.

Следует учесть, что прибор может иметь другие названия:

1. авометр, обозначающее сокращение от ампер, вольт, ом измерение;
2. или тестер, присвоенное первым аналоговым моделям.

На техническом языке его называют прибор многофункциональный измерительный.

Принципы измерения электрических величин

Поясняющая картинка из интернета с человечками призвана объяснить взаимосвязь процессов, происходящих в электрике, которые позволяет анализировать мультиметры любой конструкции.

Напряжение источника в вольтах старается пропихнуть ток в амперах через оказываемое ему противодействие сопротивлением в омах. Для анализа этих трех задач в мультиметр включены 3 отдельных измерительных прибора:

• амперметр;
• вольтметр;
• омметр.

Кратко рассмотрим их функции.

Как работает амперметр

За основу действия аналоговых приборов принята измерительная головка магнитоэлектрической системы.

При протекании через нее электрического тока поворачивается подвижная рамка с противодействующей пружиной и прикрепленной к ним стрелкой, указывающей на шкале его силу в микроамперах - тысячных долях ампера. На таком диапазоне протекают токи через измерительную головку.

Однако амперметр замеряет не доли ампера, а целые и даже значительно большие значения. Такие величины тока способны выжечь все токопроводящие магистрали головки. Чтобы этого не произошло, их ограничивают параллельным подключением калиброванного электрического сопротивления, называемого шунтом.

Принцип шунтирования дополнительным сопротивлением уменьшает величину протекающего через головку тока и делает его пропорциональным входному значению. За счет этого шкалу градуируют в амперах, а не в тысячных его долях.

В цифровых приборах используются датчики токи, которые работают по микропроцессорным технологиям.

Устройство вольтметра

Та же измерительная головка подключается последовательно к добавочным сопротивлениям - токоограничивающим резисторам. Шкала прибора градуируется в вольтах.

Переключатель режимов у амперметра и вольтметра позволяет расширять пределы измерения.

Цифровой вольтметр работает от датчика напряжения.

Конструкция омметра

Принцип замера сопротивления раскрыт в статье о .

Омметр также работает с помощью измерительной головки.

Для этого используется встроенный источник напряжения, который выдает строго эталонную величину. Ее при подготовке омметра к работе необходимо вручную откалибровать.

Замеряемое сопротивление подключается к гнездам прибора. Через него проходит ток, ограничивающийся в зависимости от номинала резистора. Он отклоняет стрелку омметра на величину, пропорциональную значению электрического сопротивления.

Шкала омметра просто градуируется в омах.

Цифровые приборы вычисляют значение сопротивления по результатам информации, получаемой от датчиков тока и напряжения, но работают также от встроенного источника питания. Ручная калибровка им не требуется.

Разновидности мультиметров

Аналоговые приборы

Рассмотрим на примере тестера Ц4324.

Сразу бросаются в глаза многофункциональная шкала в несколько рядов и переключатели режимов с большим рабочим диапазоном.

Заводская схема внутренних соединений представлена на фото ниже.

Более подробно назначение шкалы измерительной головки показано на картинке.

При каждом замере необходимо анализировать положение стрелки на определённом диапазоне, соответствующем роду току и проверяемому сигналу.

Положения центрального переключателя разбиты на три главных сектора (амперметра, вольтметра и омметра) выделенные красными стрелками. При работе следует определять не только диапазон измеряемой величины, но и форму сигнала.

Цифровые приборы

Внутренняя конструкция этого типа мультиметра намного сложнее, а внешние органы выполнены проще для пользователя. В качестве образца выберем одну из типовых моделей с минимальным количеством автоматических настроек.

Вместо стрелочного указателя и сложной шкалы работает дисплей, а положением центрального переключателя можно выбрать все режимы измерения в любом секторе.

Подключение измерительных проводов выполняется к двум гнездам из трех:

• центральное - общее;
• левое - используется для замера токов более 10 ампер;
• правое - во всех остальных случаях.

Способы электрических замеров

Любой мультиметр сам ничего не измеряет. Он показывает только те величины, которые подготовил пользователь в созданном им режиме. Ошибки показаний чаще всего связаны с невнимательной работой человека.

Рассмотрим однотипные операции, которые необходимо выполнять на стрелочном и цифровом мультиметре.

Измерения тестером Ц4324

Замер напряжения

Выбираем соответствующий режим нажатием средней кнопки снизу и выставляем предел измерения больший, чем напряжение у замеряемой батарейки - 3 V.

Потребуется оценить полярность подключения проводов. Если пустить ток в обратном направлении через измерительную головку, то стрелка просто упрется в стопор слева от нуля. Замер не получится.

Для снятия отсчета необходимо выбрать правильно ту шкалу напряжения, на которой стоит знак постоянного тока. Следует учесть ее кратность на соответствующем положении переключателя.

Обращаем внимание, что подобная операция относится к опасной и требует повышенного внимания.

Нажимаем до фиксации правую кнопку снизу со значком «~». Выбираем центральным переключателем соответствующий режим вольтметра и на нем положение 300 V. Только после этого устанавливаем концы в контакты розетки.

Со шкалы снимаем показания 250 V. Методика пользования ею та же, как и в предыдущем случае.

Замер тока

Положение переключателей и работа со шкалой выполняется по предыдущей методике.

Пальчиковая батарейка на 1,5 V выдала на лампочку 6,3 V ток 142 мА.

Замер сопротивления

В этом режиме важно:

• проверить выставление стрелки на ноль, используя регулятор натяжения пружины измерительной головки, расположенный под стрелкой;
• установить калиброванную величину источника питания ручкой потенциометра «Установка 0», размещенного в самой нижней части на лицевой стороне;
• обеспечить .

Для измерения потребуется нажать одновременно две левых кнопки и установить переключатель на значок омов. Отсчет показания по шкале Ω получился 1,5. Такое сопротивление у нити накаливания в холодном состоянии.

Режим измерения сопротивлений мультиметром создан для проверки резисторов и других элементов радиоэлектронных устройств. Он не предназначен для оценки качества изоляции диэлектрического слоя. Мощность источника питания недостаточна для подобного измерения.

Оценку сопротивления изоляции кабелей и проводов выполняют специальными приборами, питающимися от мощных источников: ручных генераторов или бытовой сети 220 либо встроенных преобразователей с комплектом батареек. Их называют мегаомметрами.

Три приведенных опыта с малогабаритной лампочкой накаливания и батарейкой позволяют показать, что мощность источника энергии и потребителя следует правильно подбирать по нагрузке и напряжению.

1,5 V у батарейки и 6,3 у лампочки - явное несоответствие. Источник работает в аварийном режиме и не справляется с задачей: нить еле-еле светится. Ему искусственно создан режим перегрузки.

Аналогичный случай может произойти и в бытовой сети 220, где , снимающий питание с оборудования с выдержкой времени.

Подключая любой потребитель в электрическую сеть всегда оценивайте его возможность надежной работы и способность защит устранять аварийные ситуации.

Измерения цифровым мультиметром

Замер напряжения

Работа с источниками постоянного тока

Потребуется только установить центральный переключатель в положение замера напряжения на соответствующем пределе (=2 V), вставить провода в гнезда прибора и подключить их к проверяемой батарейке. Результат сразу отображается на табло.

Если полярность подключения источника к мультиметру перепутана, то на табло отобразится знак минус. Значит замер надо повторить, перевернув провода на батарейке.

Этот прием используют для определения полярности источника.

Когда замер выполняется на большем пределе, то точность результата будет занижена. Необходимо соблюдать соответствие величин.

Работа с источниками переменного тока

Вначале переключатель режимов устанавливают в положение «~600 V», а затем проверяют напряжение в розетке.

У нас получился результат 231 вольт.

Замер тока

Мультиметр врезают в цепь тока, предварительно переключив его в режим амперметра и установив на соответствующую позицию измерений. Мы имеем показание 145 мА на пределе 200.

Знак минус перед значением тока свидетельствует о том, что полярность подключения проводов прибора в схему перепутана. Ток через него идет в обратном направлении.

Электрикам, часто сталкивающимися с измерениями, рекомендуем приобрести мультиметр с разъемным магнитопроводом трансформатора тока -клещами. Им удобно выполнять безразрывное подключение и быстрый замер.

Замер сопротивления

Центральный переключатель мультиметра установлен в положение 200 Ω, а результат 9,75 отображен на табло.

Таким же способом прибор работает на шкале kΩ. На приведенном фото даже завышен предел измерения сопротивления. На результате это особенно не сказывается, хоть и влияет.

Режим прозвонки

Цифровой мультиметр в отличие от аналогового стрелочного имеет такую дополнительную функцию. Она позволяет просто определять наличие электрического контакта внутри проверяемой цепи.

В замкнутой и разомкнутой схеме меняется индикация на табло, а у многих моделей приборов дополнительно появляется звуковой сигнал.

Режим прозвонки создан для анализа маленьких сопротивлений, характерных для цепей тока. Но им не стоит пользоваться в цепях напряжения. Особенно он удобен для проверки полупроводниковых элементов.

Еще одна полезная функция для радиолюбителей, называемая на их сленге «пищалкой». Мультиметр выдает высокочастотные сигналы, которые позволяют проверять тракты звуковых усилителей и различные каналы передатчиков или приемников.

У владельцев стрелочных приборов такой функции нет. Они вынуждены делать подобный генератор своими руками.

Проверка транзисторов

Еще одна полезная функция цифрового мультиметра, которая также встречается на более сложных конструкциях стрелочных моделей.

Для проверки биполярного транзистора достаточно правильно вставить его ножки в соответствующее гнездо, учитывающее структуру p-n-p или n-p-n полупроводникового перехода. Для этого создано четыре контактных отверстия, в которые устанавливают ножки за счет поворота корпуса в одну из сторон.

У исправного транзистора сразу высвечивается коэффициент усиления h21.

Эта же функция на стрелочных тестерах требует снятия показаний и выполнения математических расчетов.

Основные правила безопасности

Мультиметр создан для измерения электрических величин и позволяет работать под напряжением. Его корпус и провода выполнены с , так и по нормативам .

Качество защиты цифровых приборов выше, а их дизайн более продуман. Однако, даже при их пользовании следует быть внимательным и осторожным, соблюдать рекомендации производителя.

Любой цифровой мультиметр можно вывести из строя неправильным обращением при его несомненных преимуществах перед стрелочным прибором:

• работе встроенных защит «от дурака», которые отключают схему от проникновения опасных токов, созданных при всех режимах измерения;
• повышенной диэлектрической прочности изоляции.

Стрелочные старые тестеры требуют еще больше внимания: при неправильном подключении к цепям токам или напряжения, особенно в бытовой сети 220, элементы их внутренней схемы выгорают. Если калибровочные резисторы еще можно заменить, то с контактами переключателей и кнопок ситуация ремонта усугубляется.

Но чаще всего у них выходит из строя токопроводящая пружинка или обмотка измерительной головки. В этой ситуации ремонт обходится дороже покупки нового цифрового мультиметра.

У радиолюбителей, особенно начинающих, большой популярностью пользуются омметры с линейной шка­лой, не требующие замены и градуировки шкалы стре­лочного индикатора. Сравнительно простая конструкция такого омметра была разработана на операционном усилителе. Омметр позволяет измерять сопротивления от 1 Ом до 1 МОм, что вполне достаточно для многих практических целей.

Принцип действия омметра на операционном усили­теле поясняет рис. 1. Измеряемый резистор R х вклю­чен в цепь обратной связи между выходом усилителя и его инвертирующим входом. В этой же цепи стоит и эталонный резистор R 3 . На неинвертируюший вход по­дается опорное напряжение от источника G 1. В таком режиме выходное напряжение операционного усилителя будет зависеть от соотношения сопротивлений R x и R 3 цепи обратной связи. Его и измеряет относительно опорного напряжения вольтметр PV , показания которо­го прямо пропорциональны сопротивлению R x .

Рис. 1. Функциональ­ная схема омметра с линейной шкалой

Принципиальная схема омметра приведена на рис. 2. Опорное напряжение + 2 В на неинвертирующем входе усилителя создается де­лителем из резистора R 10 и стаби­лизатора тока на транзисторе VI . Точное значение опорного напряже­ния подбирают переменным рези­стором R 12. Поскольку при измере­нии малых сопротивлений ток в измерительной цепи, а значит, и вы­ходной ток усилителя может пре­вышать допустимый для ОУ, в омметр введен эмиттерный повто­ритель на транзисторе V 3. Чтобы защитить стрелочный индикатор от перегрузок при слу­чайном увеличении выходного напряжения усилителя из­за неправильного положения переключателя S1, парал­лельно выводам индикатора подключен диод V 2,

Вольтметр состоит из миллиамперметра РА1 и ре­зисторов R 13, R 14. В показанном на схеме положении кнопки S 2 вольтметр рассчитан на измерение напряже­ний до 2 В. При замыкании контактов кнопки резистор R 14 шунтируется и вольтметр измеряет напряжение до 0,2 В.

Эталонные резисторы подключаются к инвертирую­щему входу ОУ переключателем S 1. Сопротивление эта­лонного резистора определяет поддиапазон измерений омметра. Так, при включении резистора R 1 прибором можно измерять сопротивления примерно от 100 кОм до 1 МОм. При следующем положении переключателя предельное измеряемое сопротивление может достигать 300 кОм, а при дальнейших положениях эти значения будут соответствовать 100 кОм, 30 кОм, 10 кОм, 3 кОм, 1 кОм, 300 Ом, 100 Ом. В итоге получается девять поддиапазонов измерения.

Благодаря кнопке S 2 пределы измеряемых сопро­тивлений можно уменьшить в 10 раз. Пользуются ею только на двух последних поддиапазонах. Таким обра­зом, к имеющимся поддиапазонам добавляются еще два: до 30 Ом и до 10 Ом.

Рис. 2. Принципиальная схема омметра с линейной шкалой

Чтобы более экономно расходовать энергию источника питания, его подключают к прибору кнопкой S3 только во время измерения.

Рис. 3. Размещение деталей на лицевой панели корпуса

Детали омметра размещены в небольшом корпусе. На съемной лицевой панели из гетинакса размерами 190 X 130 мм (рис. 3) укреплены индикатор, переклю­чатель поддиапазонов S 1 и кнопочные выключатели S 2, S3, резистор калибровки R 12 и зажимы для подключения источника питания и проверяемого резисто­ра (или другой детали, обладающей оммическим сопро­тивлением) .

Эталонные резисторы подпаяны непосредственно к лепесткам переключателя, а операционный усилитель и транзисторы смонтированы на плате из стеклотексто­лита (можно гетинакса) размерами 35 X 30 мм, кото­рую можно прикрепить, например, к лицевой панели с внутренней стороны.

Резисторы R 1 - R 9 могут быть МЛТ-0,125, МЛТ-0,25 или другие, подобранные с точностью ±1%, - от этого во многом зависит точность измерений. Перемен­ный резистор R 12 - СПЗ-4а или другой. Диод V 2 мо­жет быть, кроме указанного на схеме, Д226 с любым буквенным индексом или другой с прямым напряже­нием 0,3…0,6 В. Транзисторы любые из серий К.Т312, КТ315. Стрелочный индикатор может быть с током полного отклонения стрелки 1 мА и внутренним сопротив­лением 82 Ом. Тогда резистор RI 3 должен иметь со­противление 118 Ом, a R 14 - 1,8 кОм. Подойдет и ми­кроамперметр М24 с током полного отклонения стрел­ки 100 мкА и внутренним сопротивлением 783 Ом. (та­кой индикатор показан на рис. 3), он удобен тем, что имеет шкалу на 100 делений, облегчающую отсчет из­меряемых сопротивлений. Но в этом случае необходи­мо зашунтировать индикатор резистором сопротивле­нием около 92 Ом, чтобы стрелка индикатора отклоня­лась на конечное деление при токе 1 мА. Сопротивле­ния резисторов R 13, R 14 для такого варианта остаются неизменными. В случае же использования индикатора с другим внутренним сопротивлением придется пересчи­тать сопротивление резисторов так, чтобы с резистором R 14 стрелка индикатора отклонялась на конечное деле­ние шкалы при напряжении 0,2 В, а с последовательно соединенными резисторами R 13, R 14 - np и напряжении 2 В.

Налаживание прибора начинают с проверки правильности монтажа. Затем подключают к зажимам питания источник напряжением 9 В, например две по­следовательно соединенные батареи 3336Л. К зажимам «Rх» подключают выводы точно измеренного резисто­ра, например, сопротивлением 100 кОм. Движок пере­менного резистора R 12 устанавливают в среднее поло­жение, а ручку переключателя S 1 - в положение «.300 к». Только после этого нажимают кнопку S3. Стрелка индикатора должна отклониться примерно на треть шкалы. Добиваются этого переменным резисто­ром R 12 «Калибр». Затем переключателем устанавли­вают поддиапазон «100 к» и переменным резистором добиваются точного отклонения стрелки индикатора на конечное деление шкалы. Проверяют калибровку на других поддиапазонах, подключая к зажимам « Rx » ре­зисторы сопротивлением 30 кОм, 10 кОм, 3 кОм и так далее. При значительных расхождениях в показаниях индикатора и сопротивлении измеряемого резистора следует подобрать точнее соответствующий эталонный резистор.

Чтобы избегать зашкаливания стрелки индикатора при работе с омметром, нужно всегда начинать измерения в положении переключателя «1 М», а затем, по мере отклонения стрелки индикатора, постепенно переходить на другие поддиапазоны.

Токи, напряжения и сопротивления радиолюбитель измеряет обычно одним комбинированным прибором - авометром. Такой прибор совмещает в себе амперметр, миллиамперметр, вольтметр и омметр, основы построения которых рассмотрены в предыдущем разделе книги.

Какие виды и пределы измерений должен обеспечивать такой комбинированный прибор?

Налаживая или ремонтируя радиоаппаратуру, радиолюбителю приходится измерять постоянные и переменные напряжения от долей вольта до нескольких сотен вольт. Если же речь идет только о транзисторных конструкциях, то в этом случае верхний предел измерений напряжений не превышает, как правило, 20.. 30 В.

Постоянные токи приходится измерять в пределах от долей миллиампера до сотен миллиампер или даже нескольких ампер, если, например, имеют дело с мощными транзисторами. Измерять переменные токи звуковой частоты приходится значительно реже. Поэтому описываемым авометром не предусмотрено измерение переменных токов.

Наконец, сопротивления, с измерением которых радиолюбителю приходится сталкиваться^ могут быть в пределах от единиц Ом до нескольких мегаом.

Описываемым авометром можно измерять: постоянный ток до 500 мА (пределы измерений: 1, 10, 100 и 500 мА), постоянные напряжения до 500 В (пределы: 1, 10, 100 и 500 В), переменные напряжения до 500 В (1, 10, 100 и 500 В) и сопротивления от 1 Ом до 5 МОм (пределы: 1 Ом...5 кОм, 10 Ом.., 50 кОм, 100 Ом...500 кОм и 1 кОм...5 МОм). Относительное входное сопротивление вольтметра постоянного тока-около 10 кОм/В.

Принципиальная схема авометра изображена на рис. 21, а. Чтобы легче разобраться в работе прибора, отдельно показаны его упрощенные схемы, используемые при измерении постоянного тока (рис. 21,6), постоянных напряжений (рис. 21, в), переменных напряжений (рис. 21, г) и сопротивлений (рис. 21, д).

Измерительным прибором авометра служит микроамперметр М24 (РА1) с током полного отклонения стрелки 1я=100 мкА и сопротивлением рамки Rh= = 645 Ом. Для микроамперметра с другими значениями 1и и RB сопротивления всех резисторов авометра надо, естественно, перерассчитать.

При измерении постоянного тока параллельно микроамперметру подключают универсальный шунт, состоящий из резисторов R2 - R9 с общим (расчетным) сопротивлением 4355 Ом. Отводы от точек соединения резисторов R2 и R3, R4 и R5, R6 и R7 не используются (они нужны при измерении сопротивлений), поэтому на рис. 21,6 эти элементы шунта заменёны резисторами R2+R3, R4+R5 и R6+R7.

При измерении постоянных и переменных напряжений универсальный шунт отключается, что необходимо для сохранения высокого входного сопротивления вольтметра. В зависимости от рода (постоянное или переменное) и значения измеряемого напряжения последовательно с микроамперметром включается один из добавочных резисторов R14 -R17 (рис. 21, в) или RIO -R13 (рис. 21, г).

Вольтметр переменного тока отличается от вольтметра постоянного тока наличием в нем диодов VD1, VD2’ и сопротивлениями добавочных резисторов, которые, как указывалось ранее, меньше сопротивлений соответствующих резисторов вольтметра постоянного тока примерно в 2,2 раза.

Прибор для измерения сопротивлений заметно отличается от простейших омметров, схемы которых были рассмотрены в предыдущем разделе (см. рис. 13). В этом приборе при измерении сопротивлений параллельно микроамперметру подключается универсальный шунт, состоящий из резисторов R2, R3-fR4, R5+ -fR6 и R7+R8+R9. Сопротивления резисторов шунта и добавочных резисторов R18 - R21 подобраны так, что входное сопротивление омметра R вх НЭ ВТОрОМ пределе («ХЮ»), в 10 раз больше RBX первого предела («XI»), равного 50 Ом, на третьем («ХЮО»)-в 10 раз больше RBX второго предела, а на четвертом («ХЮ00»)- в 10 раз больше RBX третьего предела. Функции шунта омметра выполняют резисторы универсального шунта микроамперметра. Но отводы от точек соединения резисторов R3 и R4, R5 и R6, R7 - R9 при измерении сопротивлений не используются.

На первых трех пределах омметра («X1«ХЮ», «ХЮО») к универсальному шунту подключены цепи, каждая из которых состоит из одного элемента 332 (Ql, G2 или G3) и резистора (R19, R20 или R21). Для измерений на четвертом пределе («ХЮ00») к омметру через гнезда XS1, XS2 подключают внешний источник питания напряжением 9 В. Им могут быть две батареи 3336JI, соединенные последовательно, или блок питания, входящий в комплект описываемых приборов.

Вся коммутация в авометре (подключение и отключение универсального шунта, резистора R1, с помощью которого устанавливают на нуль стрелку прибора при измерении сопротивлений) осуществляется с помощью одного переключателя SA1. В положении «Q» к микроамперметру подключается универсальный шунт и резистор R1, а в положении «гпА»-только универсальный шунт. Диоды VD1 и VD2 постоянно подключены к микроамперметру, но, поскольку их обратное сопротивление составляет сотни килоом, они практически не оказывают на него шунтирующего действия. Элементы Gl - G3 омметра при измерении тока и напряжения -не отключаются от шунта, что также сделано с целью упрощения коммутации авометра.

Описываемый прибор - универсальный. И не только потому, что с его помощью можно измерять ток, напряжение и сопротивление, но еще и потому, что его микроамперметр может быть использован в некоторых других измерительных приборах радиолюбительской лаборатории. С этой целью на переднюю панель авометра выведены гнезда XS3 и XS4 («100 мкА»), соединенные непосредственно с зажимами микроамперметра. Надо только помнить, что при таком использовании микроамперметра переключатель SA1 должен находиться в положении «V».

Конструкция и детали. Общий вид авометра показан на рис. 22, а конструкция его корпуса и размещение в нем деталей даны на рис. 23. Несущим элементом конструкции является корпус 2. На его передней стенке с внутренней стороны закреплен микроамперметр 5. Корпус последнего имеет спереди выпуклость высотой около 3 мм, поэтому к передней стенке он крепится не непосредственно, а через прокладку 4. На передней стенке авометра закреплены также две колодки 15 с гнездами XS5 - XS20, колодка 12 с гнездами XS3, XS4 и XS21, переменный резистор R1 («Уст. 0») и переключатель вида измерений SA1. Для крепления колодок с гнездами использованы винты МЗХ8 с потайной головкой. Уголки 7 и 13 для крепления крышки 6 соединены с корпусом заклепками 8, а ножки 10 - заклепками 9.

Монтажная плата 16 (на рис. 23 показана штриховыми линиями) с резисторами R2 - R21, диодами VD1, VD2 и элементами Gl - G3 закреплена винтами МЗХ28 с потайными головками. Винты пропущены через трубчатые стойки 11 и ввинчены в средние резьбовые отверстия колодок.

Надписи, поясняющие назначение ручек управления и гнезд, выполнены на полосах цветной бумаги и прикрыты накладкой 1 из прозрачного бесцветного органического стекла. Для крепления накладки к передней стенке корпуса использованы гайки переменного резистора и переключателя, один из винтов крепления колодки 12 и два винта 3 (М2Х5), которые ввинчены с обратной стороны стенки. Колодка 14 с гнездами XS1 и XS2 закреплена на уголке 13 одним винтом МЗХ6.

Корпус, крышка и уголки изготовлены из листового алюминиевого сплава АМц-П; пригоден также мягкий дюралюминий. Разметка передней стенки корпуса показана на рис. 24.

Изготавливая крышку, надо добиваться сопряжения ее с корпусом, т. е. так подогнать размеры, чтобы она не выступала за габариты корпуса.

Наиболее ответственные детали авометра - гнезда. От тщательности их изготовления во многом зависит надежность работы прибора. Конструктивно все гнезда одинаковы. Для удобства изготовления они объединены в четыре группы, каждая из которых смонтирована на отдельной колодке. Устройство одной из таких групп показано на рис. 25. Каждое гнездо (рис. 25, а) образовано отверстием в колодке 15 и контактом 20, закрепленным на ней винтом 21. Форма контакта такова, что его нижняя (по рисунку) часть наполовину перекрывает отверстие под штепсель, поэтому при подключении эта часть контакта поднимается (рис. 25, б) и давит на штепсель, благодаря чему обеспечивается надежный электрический контакт.

Колодки 12, 14 и 15 (рис. 25, в) изготавливают из листового гетинакса, текстолита, стеклотекстолита или органического стекла. Всего для авометра нужно изготовить две колодки 15 и по одной колодке 12 и 14.

Для контактов (их потребуется 21 шт.) надо использовать твердую латунь (например, JIC59-1) или бронзу толщиной 0,5 мм.

Уголки 7 и 13 (см. рис. 26) изготавливают из того же материала, что и корпус авометра, ножки 10 - из любой пластмассы подходящей толщины. Штеп-сели 23 и щупы 26 вытачивают из латунного прутка диаметром 4 мм, а их корпуса 24 и 25 - из текстолита, органического стекла или другого изоляционного материала. Более подробно о технологии изготовления деталей корпуса, гнезд и некоторых других деталей, используемых не только для авометра, говорится в разделе «Технологические советы».

ками 19. Стойки 11, создающие необходимый зазор между монтажной платой и гнездовыми колодками 15, изготовлены из органического стекла (можно применить гетинакс или текстолит). Их наружный диаметр 6, а длина - 20 мм.

Резисторы R4 и R6 - R9 универсального шунта изготовлены из манганино-эого провода в эмалевой и шелковой изоляции (ПЭШОММ, ПЭГОМТ). Для резисторов R4, R6 и R7 надо использовать провод диаметром 0,08...0,1 мм, а Для резисторов R8 и R9 - 0,15...0,2 мм. Пригодны, разумеется, другие высокоомные провода, например, из константана. Каркасами служат резисторы МЛТ-0,5 сопротивлением не менее 200 кОм.

Длину провода, необходимую для получения заданного сопротивления, можно определить с помощью моста для измерения сопротивлений или образцового омметра. Чтобы при калибровке шкалы прибора можно было более точно подобрать сопротивления резисторов, длину их проводов увеличивают на 5...10%.

Резистор R1 может быть как проволочным, так и непроволочным (например, СП-I). Важно лишь, чтобы его сопротивление было 2...3 кОм, а габариты не превышали размеров резистора СП-1.

Остальные резисторы, примененные в авометре,- МЛТ-0,5. Для упрощения налаживания авометра их следует взять с несколько большим (примерно на

10...15%) сопротивлением, чем указано на принципиальной схеме. Тогда при калибровке легко подобрать нужное сопротивление, подключая параллельно им резисторы сопротивлением в 7...10 раз большим. Можно поступить и по-другому: каждый отдельный резистор. заменить двумя-тремя соединенными последовательно и при калибровке подбирать резисторы меньшего сопротивления. Так, резистор R2 можно составить из двух резисторов сопротивлением 1,5 кОм и 240 Ом, резистор R3 - из резисторов сопротивлением 2 кОм и 110 Ом, R14 - из резисторов сопротивлением 9,1 кОм и 270 Ом и т. д.

Переключатель вида измерений SA1 - тумблер ВТЗ на три положения и два направления. Можно использовать любой другой переключатель, обеспечивающий Необходимую коммутацию, например галетный, но в этом случае придется несколько увеличить размеры авометра.

Градуировка. Полностью смонтировав авометр, проверяют правильность всех соединений и только после этого приступают к градуировке его шкал. Начинают ее с калибровки шкалы постоянных токов по схеме, показанной на рис. 28, а. Эдесь GB - батарея, составленная из трех элементов 373, РАг - градуируемый Миллиамперметр, РАо - образцовый прибор, например промышленный миллиамперметр класса 0,2.„0,6 или авометр в режиме измерения тока, Ra - проволочный переменный резистор сопротивлением 50...100 Ом, R6 - резистор СП-I сопротивлением 5...10 кОм, SA - выключатель любого типа. Перед калибровкой резистор Ra полностью вводят (движок в верхнем - по схеме - положении), а Re - выводят. Переключатель SA1 авометра устанавливают в положение «шА»,

штепсели соединительных проводов вставляют в гнезда «Общ.» и «500 мА». Затем, плавно изменяя сопротивление резистора Ra, устанавливают по шкале образцового прибора ток 500 мА и сравнивают его с показанием измерительного прибора авометра. Если сопротивление резистора R9 универсального шунта больше расчетного, то стрелка налаживаемого прибора уйдет за последнюю отметку шкалы. Отматывая провод с резистора R9 и следя за показаниями образцового миллиамперметра, стрелку устанавливают на последнюю отметку.

После этого питание выключают, снова полностью вводят резистор Ra и переставляют штепсель соединительного провода в гнездо «100 мА» налаживаемого прибора. Вновь включив питание и изменяя сопротивление резистора Ra, устанавливают стрелку образцового прибора на отметку 100 мА и, подбирая сопротивление резистора R8, добиваются отклонения стрелки калибруемого прибора точно до последней отметки шкалы.

Аналогично калибруют шкалу прибора и на остальных пределах измерения постоянного тока (10 и 1 мА). Только при этом подбирают сопротивления резисторов R6 и R4, а ток в измерительной цепи регулируют переменным резистором Re.

Калибровку прибора необходимо повторить в таком же порядке, чтобы внести в шунт поправки, компенсирующие изменение сопротивлений резисторов R9, R8, R6 и R4. При необходимости сопротивления этих резисторов подгоняют еще раз, чтобы на всех пределах измерений показания налаживаемого и образцового миллиамперметров стали одинаковыми.

Шкалу вольтметра постоянных напряжений калибруют по схеме, показанной на рис. 28, б. Здесь GB - батарея, составленная из трех соединенных последовательно батарей 3336Л, R - переменный резистор сопротивлением 2... 3 кОм, PUr - градуируемый вольтметр, PU0 - образцовый вольтметр. Перед калибровкой переключатель SA1 авометра переводят в положение «V», а соединительные провода включают в гнезда-«Общ.» и «1 В». Образцовый вольтметр переключают на такой же или ближайший больший предел измерений, а движок переменного резистора R устанавливают в нижнее (по схеме) положение. После этого включают питание и, плавно перемещая движок резистора R, устанавливают стрелку образцового вольтметра на отметку 1 В. Сопротивление резистора R14 калибруемого вольтметра подбирают таким, чтобы стрелка микроамперметра установилась точно на последнюю отметку шкалы.

Точно так же калибруют вольтметр и на остальных пределах измерений, подбирая резисторы R15 (предел 10 В), R16 (предел 100 В) и R17 (предел 500 В). На последних двух пределах вместо батареи QB включают выпрямитель с соответствующим выходным напряжением, а в измерительную цепь включают переменный резистор сопротивлением 510...680 кОм (вместо

Шкалы постоянного тока и напряжения практически линейны, поэтому шкала микроамперметра, имеющая оцифрованные отметки 0, 10, 20, 30, ..., 100, может использоваться при измерении любых постоянных токов и напряжений. Изменяется только цена делений. Так, на пределах 1 и 10 мА (В) показания, отсчитанные по шкале микроамперметра, надо делить соответственно на 100 и 10, а на пределе 500 мА (В) - умножать на 5.

Шкалы переменных напряжений нелинейны. Поэтому кроме калибровки последней отметки на каждом пределе измерений придется дополнительно наносить на шкалу и все оцифровываемые отметки (обычно не более девяти).

Измерительная цепь для градуировки шкал переменных напряжений такая ке, как и при калибровке шкалы постоянных напряжений (рис. 28, б), только вместо батареи или выпрямителя используют автотрансформатор или трансформатор питания с обмотками на 5, 10 и 250...500 В, а в качестве образцового прибора - вольтметр переменного тока. Установив штепсель соединительного провода градуируемого вольтметра в гнездо «1 В», резистором R устанавливают по шкале образцового прибора напряжение 1 В. Затем, подбирая резистор R10, устанавливают стрелку градуируемого вольтметра на последнюю отметку шкалы. После этого градуируют шкалу вольтметра, т. е. наносят на нее риски, соответствующие напряжениям 0,9; 0,8; 0,7 Вит. д., измеренным образцовым прибором. Если деления шкалы получились очень неравномерными (по сравнению со шкалой постоянных напряжений), следует заменить диоды VD1, VD2, после чего градуировку повторить.

10 В, подбирают резистор R11 и градуируют шкалу вольтметра через 1 В. Аналогично градуируют шкалу предела 100 В (но уже через 10 В), предварительно подобрав резистор R12.

Если автотрансформатор или повышающая обмотка трансформатора не обеспечивают напряжения 500 В, откалибровать последний предел можно по средней отметке (50 В) шкалы предела 100 В. В этом случае, переставив щуп градуируемого прибора в гнездо «500 В», устанавливают по образцовому вольтметру напряжение 250 В и подбирают такое сопротивление резистора R13, при котором стрелка микроамперметра отклоняется точно до отметки 50 В.

Поскольку шкалы разных пределов переменных напряжений практически совпадают и отличаются только ценой делений, при измерениях можно пользоваться одной шкалой, умножая (или деля) показания, отсчитанные по шкале Прибора, на определенное число. Так, если на шкалу нанесены отметки от 0 до 16, то при работе на первом пределе («1 В») показания прибора надо делить на 10, а на третьем и четвертом пределах - умножать соответственно на 10 и 50.

В последнюю очередь подбором резисторов R18 -R21 подгоняют входные сопротивления омметра на разных пределах измерения. Для этого переключатель SA1 авометра переводят в положение «£2», штепселя соединительных проводов вставляют в гнезда «-Общ.» и «XI» и, соединив щупы друг с другом, резистором R1 устанавливают стрелку прибора на нулевую отметку шкалы омметра (т. е. на последнюю отметку шкалы микроамперметра). Затем к щупам прибора подключают резистор, сопротивление которого равно входному сопротивлению этого предела измерений (50 Ом). Резистор такого сопротивления можно составить из двух резисторов сопротивлением, например, 30 и 20 или 39 и

11 Ом, соединенных последовательно. Подбором сопротивления резистора R21 стрелку микроамперметра устанавливают точно на середину шкалы.

Аналогично подгоняют входные сопротивления омметра на остальных пределах измерений. На втором пределе («ХЮ») к входу омметра подключают образцовый резистор сопротивлением 500 Ом, на третьем («ХЮ0»)-резистор сопротивлением 5 кОм, на четвертом («X1000») - резистор сопротивлением 60 кОм. На последнем пределе к омметру через гнезда XS1 и XS2 необходимо подключить батарею или выпрямитель с выходным напряжением 9 В.

Образцовые резисторы, обеспечивающие заданные входные сопротивления омметра для разных пределов измерения, следует составлять из прецизионных

отклонением от номинала не более ±5%."

Шкалу омметра лучше всего градуировать расчетным путем, пользуясь формулой, приведенной на с. 16. Поскольку шкала общая для всех пределов из-мерений (изменяется только цена ее делений), градуировку производят на каком-либо одном пределе, например первом («XI»)- Диапазон измерений на этом пределе - примерно от 5 (0,1 R„x) до 500 Ом (IORbx). Считаем, что шкала микроамперметра, используемого в авометре, имеет 100 делений. Задаемся со-противлением Rx = 5 Ом. Следовательно, отклонение стрелки прибора до 90-го деления шкалы будет соответствовать сопротивлению Rx=5 Ом.

Точно так же рассчитывают отметки шкалы, соответствующие измеряемым сопротивлениям 10, 20, 30 и т. д. до 100 Ом, а затем через каждые 100 Ом до 500 Ом. Участки между соседними отметками делят на несколько частей, что облегчает отсчет промежуточных значений измеряемых сопротивлений. Отметка сопротивления, равного Rsx данного предела измерений, будет точно посередине шкалы.

Шкалу омметра, входные сопротивления которого уже подогнаны, можно отградуировать и по образцовым резисторам. Для этого потребуются образцовый омметр или авометр заводского изготовления и переменные резисторы сопротивлением 10...15, 50...100 и 600...800 Ом. Вначале к образцовому омметру присоединяют первый из этих резисторов и по шкале прибора устанавливают сопротивление 5 Ом. Затем, не изменяя положения движка этого резистора, подключают его к градуируемому омметру и на шкале сопротивлений делают отметку, соответствующую сопротивлению 5 Ом. Далее, используя этот и другие переменные резисторы, точно так же наносят на шкалу отметки, соответствующие сопротивлениям до 500 Ом.

Закончив градуировку, шкалу микроамперметра осторожно снимают и вычерчивают дополнительные шкалы переменных напряжений и сопротивлений, пользуясь отметками, нанесенными при градуировке. Дополнительные отметки между оцифрованными точками шкалы переменных напряжений получают путем деления отрезков дуг на равные части. Шкала описанного здесь авометра показана на рис. 29.

Шкалу авометра можно также начертить на листе ватмана в увеличенном масштабе, затем фотографическим способом уменьшить ее до нужных размеров и наклеить на металлическое основание шкалы микроамперметра.

Начинающим радиолюбителя можно посоветовать собрать достаточно простой измерительный прибор называемый авометром. Его активно используют при ремонте настройки различных аналоговых электронных устройств. Авометр сочетает в себе амперметр, вольтметр, а иногда еще и испытатель транзисторов и диодов. Конечно, любой китайский мультиметр не чем не уступает по функциональности, но не в надежности, а тем более в ремонтопригодности.

Схема простого авометра

Омметр: микроамперметр ИП1, источник питания напряжением 1,5 В и добавочные рези-сторы R1 «Уст. 0» и R2. Перед началом измерения щупы устройства соединяют, и с помощью подстроечного резистора R1 стрелку микроамперметра выводят на конечную отметку шкалы, являющуюся нулем омметра. Затем щупами касаются выводов участка цепи и по шкале омметра определяют полученное значение сопротивления.

Четырехпредельный вольтметр состоит из той же головки микроамперметра ИП1 и добавочных резисторов R3-R6. С резистором R3 отклонение стрелки микроамперметра на всю шкалу соответствует напряжению 1 В, с резистором R4-3 В, с резистором R5- 10 В, с резистором R6-30 В.

Миллиамперметр пятипредельный: 0-1, 0-3, 0-10, 0-30 и 0-100 мА. Пределы измерений задает универсальный шунт из резисторов R7-R11, к которому через кнопку подключен микроамперметр.

Конструкция авометра показана на рисунке выше. Головка микроамперметра типа М49 с сопротивлением рамки 300 Ом. С функцией гнезд Гн1-Гн11 отлично справляется часть десятиконтактного разъема. Резисторы R9-R11 типа МОИ, остальные МЛТ.

Калибровка вольтметра и миллиамперметра заключается в подборе добавочных резисторов и универсального шунта под максимальные значения напряжения и тока соответствующих пределов измерения, а омметра - к разметке шкалы по эталонным резисторам.

Калибровку вольтметра и микроамперметра можно осуществить по схеме ниже:

Параллельно источнику питания напряжением 13,5 В подсоедините переменный резистор Rp сопротивлением 2-3 кОм, который используется для регулировки, а между его движком и нижним контактом,- параллельно соединенные образцовые вольтметры. Предварительно движок регулировочного сопротивления установите в крайнее нижнее положение, а калибруемый вольтметр подсоедините на первый предел измерений до 1 В. Постепенно увеличивайте подаваемое напряжение, установите на вольтметре по образцовому вольтметру напряжение. Если при этом стрелка настраиваемого вольтметра не доходит до последней отметки шкалы, это говорит о том, что сопротивление добавочного резистора R3 оказалось выше, чем должно быть, а если уходит за пределы шкалы, то ниже. Точно так же повторите, но при напряжениях 3 и 10 В, регулируя резисторы R4 и R5.

Для калибровки миллиамперметра нужен: эталонный миллиамперметр на ток до 100 мА и два переменных резистора - пленочный (СП, СПО) сопротивлением 5 10 кОм и проволочный на 50-100 Ом. Первый регулировочный резистор предназначен для подгонки резисторов R7-R9, второй R10 и R11 универсального шунта.

Шкала самодельного авометра может выглядеть как на рисунке ниже. Верхняя из них предназначена для измерения сопротивлений, нижняя шкала вольтметра и миллиамперметра. Их надо возможно точнее начертить по форме шкалы микроамперметра. Затем осторожно извлекаем магнитную головку из корпуса и наклеиваем новую шкалу, точно совместив дугу шкалы омметра с прежней шкалой. В описанном самодельном авометре использован микроамперметр на ток 300 мкА с сопротивлением рамки 300 Ом. При таких параметрах микроамперметра относительное входное сопротивление вольтметра будет около 3,5 кОм/В. Увеличить его и тем самым уменьшить влияние вольтметра на режим измерения можно только применением более чувствительной головки микроамперметра. Но при замене микроамперметра с более чувствительной головкой надо учитывать его параметры I и К, а также пересчитать сопротивление всех сопротивлений авометра. Таким методом можно проверить или откалибровать любой стрелочный или цифровой вольтметр (амперметр). В качестве эталонного рекомендуется использовать цифровой прибор заводского исполнения.

Схемы омметров постоянного тока разделяются на две основные группы.

• а) Последовательная. Омметры с последовательной схемой применяются для измерения сопротивлений более 1 кОм.
• б) Параллельная. Омметры с параллельной схемой применяются для измерений сопротивлений не превышают 1 кОм .

В нашем случае нужно измерить сопротивление максимум в 100 Ом, следовательно, будим использовать второй вид схемы. Простейшая схема данного омметра изображена на рисунке 1.1

Рис. 1.1

В параллельных схемах измеряемое сопротивление Rx включается параллельно индуктору. При замкнутых зажимах 1 и 2, через индикатор протекает наибольший ток, который должен быть равен току полного отклонения In.

Для получения необходимой величины тока добавочное сопротивление выбирается равным:

где -добавочное сопротивление, Ом;

U- напряжение источника питания, В;

Сопротивление индикатора, Ом.

Вычисленная величина включает в себя внутреннее сопротивление источника питания. При подключении к омметру сопротивления Rx последнее шунтирует индикатор, уменьшая угол отклонения его стрелки. При короткозамкнутых зажимах индикатор закорачивается и ток через него равен нулю.

Сопротивление между зажимами 1и 2 называют входным сопротивлением омметра Ri. Для простейший схемы

Условие работы омметра могут отличаться от нормальных условий, при которых производилась его градуировка. Это вызывает появление дополнительной погрешности измерений. Поэтому если напряжение питания будут отличатся, то и показания индикатора будут иметь дополнительную погрешность. Для повышения точности в омметрах, где используется однорамочный индикатор, вводится специальный регулятор «бесконечности».

Регулировка «бесконечности» заключается в том, чтобы перед началом измерения при разомкнутых зажимах произвести проверку и установить стрелку индикатора в крайнее положение на против деления с отметкой?.

В омметрах регулировка «бесконечности» производится при помощи магнитного шунта или электрического регулятора «бесконечности».

В нашем приборе будут использовать электрический регулятор «бесконечности», который представляет собой подстроечный резистор подключенный последовательно к источнику питания. Значение электрического регулятора «бесконечности» определяется из формулы

Rвмакс =, (1.4)

где Rвмакс- максимальное сопротивление электрического регулятора «бесконечности», Ом.

Uмакс - максимальное напряжение источника питания, В.

Uмин - минимальное напряжение источника питания, В.

Входное сопротивление параллельной схемы в основном определяется сопротивление индикатора и приближенно можно считать Ri?Ru.

Если входное сопротивление должно превышать сопротивление рамки индикатора, то омметр собирается по схеме рисунка 1.2

Схема 1.2 Омметра с последовательным включением регулятора «бесконечности» при Ri>Ru

В этом случае увеличивается общее сопротивление индикатора Ru+х, что достигается включением последовательно с индикатором сопротивления

Ru = Ru+х -Ru (1.5)

Повышение входного сопротивления омметра в результате увеличения сопротивления цепи индикатора не всегда оказывается выгодным, так как оно может привести к увеличению напряжения питания необходимого для заданной точности.

Если требуемое входное сопротивление меньше сопротивления индикатора, то омметр собирается по схеме рисунка 1.3

Схема1.3 Омметра с последовательным включением регулятора «бесконечности» при Ri

В этой схеме параллельно индикатору включается шунт Rш, уменьшающий общее сопротивление цепи индикатора и шунта Ru+ш до величины

Включение шунта понижает чувствительность индикатора и увеличивает ток в цепи питания, необходимый для отклонения стрелки индикатора на всю шкалу, до значения

где: Iu+ш- ток протекающий через индикатор и шунт, А.

Уменьшение входного сопротивления путем шунтирования и индикатора не требует увеличения напряжения питания.

Для расширения пределов измерений омметров используют совмещение этих двух схем в одном приборе. Переход с одного предела измерений на другой осуществляется посредством измерения входного сопротивления омметра. Используется так же и общий регулятор «бесконечности», это говорит о том, что стрелку индикатора надо настраивать на значение «бесконечности» только один раз, это значение буде сохраняться при переходе на любой предел измерения.

Сопротивление шунта в таких омметрах определяется из условия получения наименьшего входного сопротивления Ri=Riмин. Следовательно,

Максимальное напряжения питания выбирается из условия обеспечения необходимой точности измерений с наибольшим входным сопротивлением Ri=, сила тока полного отклонения в такой схеме будет равна