Мілівольтметр – Q-метр

І. Прокоп'єв

Прилад, опис якого пропонується увазі читачів, призначений для вимірювання добротності котушок, їх індуктивності, ємності конденсаторів, а також високочастотного напруги. При вимірі добротності на коливальний контур подається напруга 1 мВ (замість 50 мВ в Е9-4), тому від зовнішнього генератора ВЧ потрібна напруга всього 100 мВ, тобто можна скористатися практично будь-яким малопотужним транзисторним генератором сигналів з діапазоном робочих місць не менш 0,24 … 24 МГц.

Діапазон вимірюваних значень добротності – 5 … 1000 з похибкою 1%, ємності – від 1 до 400 пФ з похибкою 1% і 0,2 пФ при вимірюванні ємності 1 … 6 пФ. Індуктивність визначається на фіксованих частотах у п'яти піддіапазонах згідно з таблицею.

Частота вимірювання, МГц Піддіапазон, мкГ
24 0,1…1
7,6 1…10
2,4 10…100
0,76 100…1000
0,24 1000…10000

Вбудованим мілівольтметри (схема запозичена з (1)) можна вимірювати змінну напругу в шести піддіапазонах 3, 10, 30, 100, 300, 1000 мВ в смузі частот від 100 кГц до 35МГц. Вхідний опір – 3 МОм, вхідні ємність 5 пФ. Похибка вимірів не перевищує 5%.

Прилад має невеликі габарити – 270х150х140 мм, нескладний за конструкцією і легкий у налагодженні. Харчується він від мережі змінного струму напругою 220 В через вбудований стабілізований джерело живлення.

Принципова схема мілівольтметр з виносним пробників і джерелом живлення показана на рис. 1,

Клацніть мишею для отримання великого зображення
Рис. 1.

а вимірювального блоку Q-метра на рис. 2.


Рис. 2.

Гнізда Х5-х8 вимірювального блоку змонтовані на пластині з фторопласту (інші матеріали непридатні) і розташовані по кутах квадрата зі стороною 25 мм (рис. 3.)


Рис. 3.

Конденсатор С27 – підлаштування, з повітряним діелектриком, С23 – обов'язково слюдяні з малими втратами (наприклад, КСВ). Конденсатор С24 – будь-який керамічний, але обов'язково з мінімальною власної індуктивністю. Для цього власні висновки конденсатора відпоюють, до однієї обкладинки припаюють мідну пластину розмірами 20х20х1 мм, яку потім гвинтом кріплять до корпусу змінного конденсатора С25 як можна ближче до гнізд Х5-х8. До другої обкладки конденсатора С24 припаюють один кінець стрічки з мідної фольги, другий кінець якої припаюють до гнізда Х5, як показано на вкладці. Гнізда та інші мідні деталі вимірювального блоку бажано посріблити.

Мілівольтметр складається з виносного пробника, аттенюатора, трехкаскадного широкосмугового підсилювача, детектора з подвоєнням напруги та мікроамперметра.

Пробник зібраний за схемою повторювача напруги на транзисторах V1, V2. Він з'єднаний з приладом екранованим кабелем з додатковим провідником, по якому надходить напруга живлення.

Широкосмуговий аттенюатор змонтований на платі керамічного перемикача на 11 положень. Між групами деталей аттенюатора відносяться до одного піддіапазону, встановлені екранують пластини з листової міді товщиною 0,5 мм, а весь аттенюатор укладений у латунний екран діаметром 50 мм і довжиною 45 мм.

Всі три каскаду широкосмугового підсилювача зібрані за схемою з загальним емітером і мають коефіцієнт передачі 10. Посилений сигнал надходить на амплітудний детектор і далі, через підлаштування резистор R31 (калібрування), на вимірювальний прилад P1.

Блок живлення приладу особливостей не має. Мережеве напруга знижується трансформатором T1, випростується і надходить на стабілізатор на транзисторах V9, V10.

Конструктивно прилад зібраний в дюралюмінієва корпусі (рис. 4).


Рис. 4.

Внесений пробник (рис. 5)


Рис. 5.

змонтований на слюдяні пластині методом навісного монтажу і ув'язнений в алюмінієвий корпус – екран діаметром 18 і завдовжки 80 мм. При повторенні приладу слід дотримуватись правил монтажу високочастотних пристроїв.

У приладі використано постійні резистори ОМЛТ, МЛТ-0, 125. У аттенюатор резистори підібрані з точністю 10%. Конденсатори К50-6, КЛС, КТП, КМ-6. Підлаштування резистор R31 – СП-11; його ручка виведена під шліц на передню панель. Мікроамперметр М265 зі струмом повного відхилення 100 мкА. Вимикачі МТ-1, МТ-3, ПГК.

Налагодження приладу починають з установки номінального струму через стабілітрон V8. Для цього при напрузі мережі 220 В підбирають резистор R35 так, щоб струм стабілізації дорівнював 15 мА. Потім підбором резистора R34 встановлюють на виході стабілізатора напруга 9 В. Споживаний приладом струм при цьому не перевищує 25 мА. Після цього на вхід пробника подають напругу від генератора сигналів і контролюючи напруга на виході широкосмугового підсилювача, підбором коригувальних ланцюгів в емітерний ланцюгах транзисторів V3-V5, домагаються рівномірного АЧХ підсилювача в смузі частот 0,1 … 35 МГц (про те, як це зробити. можна прочитати в (1).

Для налагодження вимірювального блоку Q-метра потрібно від генератора стандартних сигналів н »гніздо Х4 подати напругу 100 мВ частотою 760кГц і до гнізд Х5, Х6 підключити будь-яку котушку з індуктивністю в межах 0,1 … 1 мГ.Вращая вісь конденсатора С26, домагаються резонансу, по максимуму свідчень мілівольтметри, підключеного до вимірювального блоку Q-метра. Якщо це вдалося зробити, значить, вимірювальний блок змонтований правильно і можна приступати до градуюванні шкал конденсаторів. Конденсатор С26 служить длю точної настройки контуру, тому його шкала повинна бути з нульовою відміткою посередині і отградуірована в межах від – 3 до +3 пФ.

Шкалу конденсатора С25 градуіруют на одній частоті, наприклад 760 кГц, розрахунковим шляхом за формулою L = 25,4 / f 2 * (C + Cq), де Cq – ємність конденсатора С26, відповідна нульовій позначці шкали. Індуктивність виходить в мг, якщо частоту підставляти у МГц, а ємність в пФ. Корекцію свідчень виробляють на частоті 24МГц конденсатором С27 і підбором числа витків індуктивності L1 (0,03 мкГ).

На цьому налагодження можна вважати закінченим.

Для вимірювання добротності необхідно підключити виносної пробник до гнізда Х9 вимірювального блоку Q-метра (вхідний і вихідний Х4 Х9 роз'єми вимірювального блоку Q-метра розташовані на задній панелі приладу). Від зовнішнього генератора подати на гніздо Х4 напруга потрібної частоти і при натиснутій кнопці "K" (S3) регулятором вихідного напруги генератора встановити за шкалою мілівольтметри напруга 100 мВ. Далі підключають котушку і домагаються резонансу обертанням ручок настройки конденсаторів С25, С26 і зчитують показання (при вимірюванні добротності свідчення мілівольтметри множать на 10).

Більш докладно про можливі варіанти використання Q-метра для вимірювання різних параметрів котушок та конденсаторів розказано в [2].

Література

  1. Уткін І. Переносний міллівольтветр – Радіо, 1978, 1912, с. 42-44
  2. Заводське опис конструкції Q-метра Е9-4
  3. Роговенко С. Радіовимірювальні прилади – Вища школа, частина 2, с. 314-334