МНОГОПРЕДЕЛЬНИЙ ВИМІРЮВАЛЬНИЙ ПРИЛАД ВІД Стрілочні ІНДИКАТОР

Незважаючи на досить високу вартість і труднощі, пов'язані з придбанням стрілочних мікроамперметра, більшість промислових і особливо радіоаматорських приладів, призначених для вимірювання напруг, струмів та опорів, засноване на використанні саме таких індикаторів. Ці прилади дозволяють більш оперативно проводити вимірювання, а точність вимірювань визначається їх класом і точністю постійних резисторів, що використовуються як шунтів і додаткових опорів, що розширюють межі вимірювань.

Розглянемо методику вибору величин резисторів для розширення меж вимірювання тюків.

Типова схема включення шунтуючих резисторів для забезпечення "л" меж вимірювання струму наведена на рис. 7, де Rl, R2, …, Rn – резистори універсального шунт, Ro-додатковий резистор, включений послідовно з рамкою мікроамперметра, R р – опір його рамки, I1 I / 2, …, In – нові межі вимірювання постійного струму.

Шунти застосовують тоді, коли потрібний найменший межа вимірювання струму I1 перевищує струм повного відхилення стрілки мікроамперметра I0. При подачі струму I1 падіння напруг на універсальному шунт і клемах мікроамперметра з урахуванням опору додаткового резистора Ro виявляються однаковими:

Звідси отримують вирази для визначення опорів резисторів універсального шунт:

Розрахунок величин резисторів шунт виробляють починаючи з верхньої межі вимірювання.

Якщо стрілочний мікроамперметр використовують як вольтметра, то для розширення меж вимірювання тиску послідовно з ним включають додаткові резистори (рис 8), де Ro – додатковий опір, що включається послідовно з рамкою мікроамперметра, a Rl, R2, …, Rn – додаткові резистори. Знаючи струм повного відхилення використовуваного мікроамперметра IР, опір його рамки Rp і опір обраного резистора Ro, визначають опір додаткових резисторів з наступних виразів для заданих меж вимірювання тиску постійного струму:

При конструюванні стрілочних вимірювальних приладів, призначених для вимірювання в колах постійного струму, до їх складу вводять і вимірювач опорів резисторів. Як видно зі схеми (рис. 9), основою омметра є звичайний многопредельний амперметр, до складу якого додатково введені додаткові резистори R'l, R'2 ,…, R'n, джерело постійного струму Б1 і змінний резистор R. У зв'язку з введенням цього резистора спрощується компенсація зменшення напруги батареї при її розрядки. Розрахунок опорів додаткових резисторів виробляють за такою формулою:

де Rul – результуючий опір амперметра на i межі вимірювань, рівне:

Впливом змінного резистора R можна знехтувати, так як результуючий опір амперметра істотно менше опору цього резистора.

Викладену методику розрахунку опорів шунтів і додаткових "резисторів проілюструємо на прикладі многопредельних. Амперметра, вольтметра та омметра. Нехай є стрілочний мікроамперметр типу М-24 зі струмом повного відхилення 100 мкА і опором рамки 680 Ом. Потрібно сконструювати вимірювальний прилад з наступними межами вимірів:

амперметр – 0-1 мА; 0-10 мА; 0-100 мА та 0-1 А;

вольтметр – 0-1 В; 0-10 В; 0-100 В і 0-1000 В;

омметр – 0,1-10 Ом; 1-100 Ом; 10-1000 Ом н 0,1-10 кОм.

Для спрощення розрахунку виберемо опір резистора R0, рівне 320 Ом. Тоді загальний опір універсального шунт на самому чутливому межі вимірювання буде рівним:

Знаючи опір RОбщ, визначимо опору резисторів універсального шунт для решти меж вимірів:

Далі визначимо величини додаткових резисторів для вольтметра:

Розрахувавши опору резисторів універсального шунт амперметра, для схеми омметра визначимо опору додаткових резисторів, враховуючи, що харчування омметра буде проводитися від одного елемента типу 373 з мінімальним напругою Uмін, рівним 1 В.

Для цього попередньо визначимо результуючий опір амперметра на кожному межі вимірів:

І, нарешті, розрахуємо опору додаткових резисторів для меж виміру:

На закінчення вибираємо опір змінного резистора з умови:

Розглянутий універсальний вимірювальний прилад (рис. 10) крім вимірювань у колах постійного струму дозволяє проводити вимірювання змінної напруги та струму. Методика розрахунку шунтів і додаткових резисторів при вимірах в ланцюгах змінного струму залишається колишньою, змінюються лише чутливість стрілочного мікроамперметра і його повний опір за рахунок включення випрямляча змінного струму. Цей випрямляч обмежує і вищу частоту вимірюваного змінного струму.

Технічні характеристики приладу наступні. Вимірювання постійного та змінного напруги виробляється на шкалах 0-0,1; 0-1; 0-10; 0-100; 0 – 1000 В, вхідний опір при вимірюванні постійного напруги становить 20 кОм / В, а змінного – 6,6 кОм / В. Постійний струм вимірюється на шкалах 0 – 0,1; 0-1; 0-10; 0-100 мА та 0-1 А, а змінний – 0-1; 0-10; 0-100 мА та 0-1 А. Похибка вимірювань постійного напруги і струму не перевищує ± 2%, а змінного (крім шкал 0-0,1 В і 0-1 мА, де похибка доходить до 15%) ± 4%.

Вимірювання опорів резисторів здійснюється на шкалах 2-200; 20-2000 Ом; 0,2-20 і 2-200 кОм з похибкою, що не перевищує ± 5%. Прилад може працювати і в режимі пробника для вимірювання електричних цілості ланцюгів струмом до 1 А. Харчування пробника і омметра здійснюється від вбудованої батареї, що складається з двох елементів типу 373.

Зміна меж вимірювання проводиться за допомогою перемикача В1, а роду роботи – перемикачем В2. Постійні резистори R1-R4 і R5-R8 є додатковими при вимірюванні відповідно постійного і змінного напруг. Резистори R9-R13 – опору універсального шунта для вимірювання постійного і змінного струмів. Максимальне падіння напруги при вимірюванні постійної напруги не перевищує 0,2, а змінного – 0,6 В. Резистори R18-R22 є додатковими у схемі омметра. За допомогою резистора R15 збільшується вхідний опір рамки мікроамперметра до 2000 ± 10 Ом. Випрямлення змінного напруги виробляється діодами Д1 і Д2, а калібрування необхідної чутливості при вимірах в ланцюгах змінного струму – підлаштування резистором R14. Змінний резистор R17 призначений для установки стрілки мікроамперметра на початкове поділ шкали при вимірюванні опорів, а резистор R16 обмежує діапазон зміни чутливості омметра.

В універсальному приладі застосовані наступні деталі. Всі постійні резистори, за винятком R16, – типів Улі-0, 25 або БЛП-0, 25 з допуском ± 0,5%, резистор R16 – типу МЛТ-0, 25. Підлаштування резистор R14 – Типу СПЗ-16, а змінний R17 – типу СПО-0, 5. Перемикач меж вимірювання В1 – типу 5П4Н-ПМ, а перемикач роду робіт – кнопковий П2К.

При ретельному підборі резисторів і правильно виконаному монтажі налагодження зводиться до підбору резистора R15, що забезпечує повний опір рамки мікроамперметра, рівне 2000 Ом, і встановленню необхідної чутливості при вимірюванні в ланцюгах змінного струму. Для цього перемикач В2 ставлять в положення вимірювання змінної напруги, а перемикач В1 – в положення "10 В". На вхід приладу подають напругу 10 В частотою 50-400 Гц і, обертаючи движок підлаштування резистора R14, встановлюють стрілку приладу на останнє поділ шкали. Остаточною операцією є градуювання шкали омметра. Її найкраще виконувати за допомогою еталонного магазину опорів, Як мікроамперметра використаний прилад типу М-24 з струмом повного відхилення 50 мкА і опором рамки 1000 Ом.