Электроника шаг за шагом [Практическая энциклопедия юного радиолюбителя]

Закон Ома подсказывает, как нужно оценивать тот или иной гальванометр для его использования в вольтметре. Оценка простая: чем выше чувствительность гальванометра, тем больше будет его входное сопротивление. Понять это нетрудно: чем выше чувствительность, то есть чем меньше ток, отклоняющий стрелку до конца, тем больше должно быть сопротивление резистора, который поглощает избыток напряжения (Р-174;1,2,3). Скажем, для того чтобы погасить 99 В при токе 1 А, понадобится резистор с сопротивлением 99 Ом, а при токе 1 мА сопротивление должно быть уже в 1000 раз больше, то есть 99 кОм. Переключая гасящие резисторы, получаем многопредельный вольтметр (Р-174;2), входное сопротивление которого будет различным на разных шкалах. Сопротивление это легко подсчитать, зная чувствительность гальванометра вместе с универсальным шунтом (Р-174;3). Так, при чувствительности 1 мА на каждый вольт будет приходиться 1 кОм добавочных резисторов и на шкале 20 В входное сопротивление прибора 20 кОм. При чувствительности 0,2 мА (200 мкА) сопротивление уже 5 кОм на вольт, при чувствительности 100 мкА — 10 кОм на вольт и т. д.

Имея стрелочный гальванометр и источник питания, например гальванический элемент, легко создать комбинированный прибор, в котором, помимо амперметра и вольтметра, будет еще и омметр. В самой простой схеме омметра резистор с неизвестным сопротивлением R_x включается последовательно в цепь гальванометра и гальванического элемента. Чем больше измеряемое сопротивление R_x, тем меньше ток, меньше отклонение стрелки и шкалу легко проградуировать в омах, пользуясь резисторами, сопротивление которых известно (Р-174;4). Переключая шунты, добавочные резисторы и источники тока, можно создать многопредельный (многошкальный) омметр (Р-174;5). Чтобы компенсировать возможное изменение напряжения источника тока, например из-за старения элементов, в схему вводят переменный резистор — «установку нуля». С его помощью перед измерением устанавливают стрелку на нулевое деление, замыкая накоротко вход прибора, — это соответствует нулевому измеряемому сопротивлению, при котором, естественно, стрелка должна быть на «нуле» шкалы омметра.

Р-174

Наконец, еще один элемент комбинированного измерительного прибора — вольтметр переменного напряжения. В нем используется все тот же гальванометр постоянного тока, но уже с полупроводниковым выпрямителем — мостовым (Р-174;7, Т-265), либо однополупериодным (Р-174;6) с основным Д_осн и защитным Д_защ диодами. Защитный диод нужен для того, чтобы при измерении больших напряжений на основном диоде не оказалось слишком большое обратное напряжение, которое может вывести его из строя. В те полупериоды, когда основной диод не пропускает ток, защитный просто шунтирует его, резко снижая сопротивление всего участка «основной диод — гальванометр». Комплект гасящих резисторов делает вольтметр многопредельным. Такой вольтметр измеряет постоянную составляющую выпрямленного тока, но шкалу его, конечно, градуируют (с помощью эталонного вольтметра) в эффективных значениях переменного напряжения.

Авометр легко изготовить своими силами, если есть достаточно чувствительный гальванометр и какое-либо переключающее устройство, в простейшем случае панелька от лампы (К-16), а еще лучше от кинескопа — в ней больше гнезд. Резисторы можно рассчитать (Р-173;3, Р-174;1), а затем точно подобрать, пользуясь эталонным прибором, например другим авометром. Начинать нужно с универсального шунта, его можно намотать тонким высокоомным проводом или собрать из нескольких непроволочных резисторов. Градуировку амперметра (то есть подбор точки отвода у шунта) и разметку шкалы выполняют, включив оба прибора — эталонный и налаживаемый — по схеме Р-173;2. А для градуировки вольтметра его подключают (вместе с эталонным прибором) к переменному резистору, включенному делителем напряжения. Установив с помощью этого делителя нужное напряжение на шкале эталонного вольтметра, подбирают R_доб с таким расчетом, чтобы стрелка налаживаемого установилась на последнее деление. Добавочные сопротивления обычно составляют из двух резисторов с большим и с малым сопротивлением. Вот этим малым сопротивлением можно очень точно подогнать величину R_доб (Р-174;2).