ность 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 Rш подключить микроамперметр РА1.
Сопротивления резисторов и пределы измерений, указанные на рис. 116, соответствуют микроамперметру на ток Iи= 100 мкА с сопротивлением рамки Rи= 720 Ом. Для микроамперметров с иными параметрами Iи и Rи 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 Rш, 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 Iп1, второй (3 мА) — Iп2, третий (10 мА) — Iп3, четвертый (30 мА) — Iп4, пятый, наибольший (100 мА) — Iп5.
Сначала надо определить общее сопротивление шунта первого предела измерений Iп1 по такой формуле:
Rш= Rи/(Iп1/Iи — 1) = 720/(1/0,1–1) = 80 Ом
После этого можно приступить к расчету составляющих его резисторов, начиная с резистора R18 наибольшего предела измерений Iп5 (до 100 мА), в таком порядке:
R18 = (Iи/Iп5)(Rш + Rи) =(0,1/100)(720 + 80) = 0,8 Ом;
R17 = (Iи/Iп4)(Rш + Rи) — R18 = (0,1/30)800 — 0,8 = 1,87 Ом;
R16 = (Iи/Iп3)(Rш + Rи) — R17 — R18 = (0,1/10) 800 — 1,87 — 0,8 = 5,33 Ом;
R15 = (Iи/Iп2)(Rш + Rи) — R16 — R17 — R18 = (0,1/3) 800 — 5,33 — 1,87 — 0,8 = 18,7 Ом;
R14 = (Iи/Iп1)(Rш + Rи) — 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 Iи и Rи, 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 омметрΩ. 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 Iи 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 Iи и Rи 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.