Вольтметр постійного струму з розтягнутими шкалами

Розглянемо конструкцію вольтметра з використанням стрілочного мікроамперметра, що має розтягнуту шкалу і схему захисту від перевантажень. Такий прилад представить безсумнівний інтерес для любителів. Він істотно полегшує підбір стабілітронів по необхідній напрузі стабілізації, налагодження транзисторних стабілізаторів напруги, а також вимір невеликих змін напруги відносно заданого рівня.

Вольтметр має шість меж вимірювання напруги постійного струму: 0-5, 5-10, 10-15, 15-20, 20-25 і 25-30 В, його вхідний опір не менше 20 кОм / В. При бажанні число меж вимірювання можна збільшити, застосувавши відповідну кількість елементів і перемикач піддіапазонів на більше число перемикань. Вольтметр (мал. 1) складається з вимірювальної ланцюга з обмежувачем напруги і ланцюги, зрушується початок шкал. Сумарну величину резисторів R1 і R2 вибирають з умови, щоб при подачі напруги постійного струму 5 В через стрілочний мікроамперметр проходив струм повного відхилення стрілки вимірювального приладу. В приладі застосовано стрілочний мікроамперметр М-24 з струмом повного відхилення стрілки 50 мкА і з опором рамки 1000 Ом. Звідси сумарна величина опорів резисторів Rl, R2 і рамки приладу R складає 100 кОм. Кремнієвий стабілітрон Д1 обмежує струм, що проходить через мікроамперметр, якщо вхідна напруга перевищує верхню межу вимірювання на встановленою шкалою. Опір резистора R1 вибирають виходячи з допустимого значення струму стабілізації стабілітрон. Якщо, наприклад, цей струм дорівнює 10 мА при вимірі напруги 30 В, то на першому межі вимірювань (0-5 В) опір визначають за наступною формулою:

У нашому випадку величина опору резистора R1 дорівнює 2,5 кОм. Знаючи її, визначимо опір резистора R2: R2 = R-R1-RP = 96,5 кОм, де Rp – опір рамки стрілочного мікроамперметра. У зв'язку з тим що резистор R1 є обмежувальним, напруга пробою стабілітрон бажано вибирати рівним:

У розглянутій конструкції Uпр = 4,9 В.

Зауважимо, що при зміні струму, що проходить через відкритий стабілітрон, від 0 до Iмакс падіння напруги на ньому міняється менш ніж на 5%, що на ті ж 5% приведе до перевантаження стрілочного мікроамперметра. Якщо відсутній схема захисту від перевантаження, то на першому межі при подачі на вхід напруги 30 В перевантаження буде шестикратний.

Перемикач піддіапазонів В1 в залежності від встановленої межі вимірювання підключає певне число стабілітронів (Д2-Д6). Ці стабілітрони слід попередньо відбракувати по напрузі стабілізації. Воно має бути 4,95-5,05 В, в іншому випадку похибка вимірювання перевищить вказану раніше. При необхідності або за наявності стабілітронів типу Д814В (Д810) межі вимірювання напруги можна зробити кратними 10 В.