НАЙПРОСТІШІ ВИМІРЮВАЛЬНІ ПРИЛАДИ З ВИКОРИСТАННЯМ Як індикатор ламп розжарювання

Нескладні вольтметри виходять і з використанням в якості індикатора ламп розжарювання. Однак ці лампи на відміну від неонових не мають різкого порога спрацьовування.

У зв'язку з цим у схеми вводять спеціальні порогові пристрої, що керують моментом загоряння лампи при подачі вимірюваного напруги певної величини. В якості такого пристрою можна застосувати тригер Шмітта.

Вольтметр (мал. 3) зібрано на двох транзисторах, одному кремнієвому діоді, семи резистора, одному конденсаторі і лампі розжарювання. Він дозволяє вимірювати напругу постійного струму в діапазоні 1-50 В. Якщо транзистори мають коефіцієнт передачі струму, рівний 40-50, вхідний опір в момент індикації буде не менше 20 кОм / В. На транзисторах Т1 і Т2 зібраний тригер Шмітта.

При відсутності вхідного напруги позитивної полярності перший транзистор закритий завдяки позитивному зсуву на емітер 0,5-0,7 В, що виникає за рахунок проходження струму через відкритий транзистор Т2 і кремнієвий діод Д1. Індикаторна лампа горить. Як тільки на вхід вольтметра (гнізда Гн1 і Гн2) подається позитивне напругу, що перевищує на 0,1-0,3 У падіння напруги на діод,

перший транзистор відмикається і напруга на його колекторі падає, що призводить до замикання другого транзистора і загасанні лампи розжарювання. Для прискорення процесу перемикання транзисторів у схему введений конденсатор С1 невеликої ємності.

Вимірювання напруг за допомогою цього вольтметра зводиться до переміщення движка змінного резистора R1 до погасне лампи розжарювання. Значення виміряного напруги зчитують зі шкали потенціометра. При ретельній градуюванні з використанням еталонного вольтметра класу точності не гірше 1% похибка приладу в інтервалі температур 10-35оС не перевищує 5%. Іншими словами, точність вимірювання та вхідний опір практично такі ж, як у найбільш поширених стрілочних вимірювальних приладів. Єдиний недолік вольтметра – великий споживаний струм в проміжках між вимірюваннями. Харчування можна здійснювати від нестабілізованого джерела напругою 9-12 В. Додаткова похибка за рахунок розкиду живлячої напруги не перевищує 1%.

Найбільш прийнятними для радіоаматорів вольтметром з лампами розжарювання є ті, в яких як порогового пристрою застосовані схеми на одноперехідного транзисторах. Такий транзистор, або, як його називають, двухбазовий діод, має властивість порогового перемикача. При досягненні на його емітер напруги, різного напрузі спрацьовування (струм емітера повинен перевищувати струм включення), транзистор переходить зі стану з великим опором в стан з негативним опором. Для повернення транзистора в первісний стан необхідно або зменшити напругу на його базі до напруги виключення, або зменшити струм емітера до струму вимкнення. Для вітчизняних одноперехідного транзисторів напруга включення складає 0,5-0,85 напруги між базами.

У запропонованій схемі (рис. 4) на одноперехідному транзисторі 1977 зібраний релаксаційний генератор, а на транзисторі Т2 – підсилювач постійного струму, в колекторних ланцюг якого включена лампа розжарювання. Якщо вимірюється напруга позитивної полярності відсутній, транзистор Т1 знаходиться у вимкненому положенні, напруга на його нижній базі дорівнює нулю і транзистор Т2 закритий. Індикаторна лампа не світиться. При підключенні вольтметра до вимірюваної ланцюга і переміщенні движка змінного резистора R2 напруга на конденсаторі С1 і емітером транзистора Т1 зростає. Як тільки напруга досягне напруги перемикання транзистора Т1, останній включається і конденсатор С1 починає розряджатися через базу Т1. У результаті цього на резисторі R5, включеному в ланцюг цієї бази, виділяється позитивний сигнал, що відкриває транзистор Т2. Коли заряд конденсатора до напруги вимкнути транзистор Т1 закривається і конденсатор починає заряджатися до прикладеної напруги, після чого процес повторюється. Лампа розжарювання починає періодично спалахувати. За моменту початку цього спалахування і визначають величину вимірюваної напруги, користуючись шкалою змінного резистора R2.

Вольтметр має вхідним опором не менше 20 кОм / В і забезпечує вимірювання постійної напруги від 5 В (визначається параметрами застосованого транзистора) до 50 В. При харчуванні напругою 10 У споживаний струм в процесі вимірювання не перевищує 2-3 мА, а між вимірами – 0,5 мА, що дозволяє практично не відключати хімічне джерело харчування протягом всього терміну його придатності (ресурсу електричної ємності).

Якщо потрібно знизити нижня межа вимірювання до 0,1-0,5 В, схему вольтметра слід дещо змінити. Нова схема (мал. 5) відрізняється від попередньої лише впровадженням компенсуючого напруги, що знімається з параметричного стабілізатора, зібраного на стабілітрон Д1 і резистори R6. При налагодженні вольтметра попередньо визначають напругу включення одноперехідного транзистора 77 і підбирають стабілітрон з напругою стабілізації при прямому струмі 1 мА на 0,1-0,5 У менше, ніж напруга живлення. Вимірювання напруг проводиться так само, як і раніше розглянутим вольтметром.

Для вимірювання напруги змінного струму схеми необхідно ускладнити за рахунок введення найпростішого випрямляча і відповідного перемикача.

Якщо немає можливості придбати одноперехідного транзистор, його можна замінити двома звичайними транзисторами з різними типами провідності. У схемі вольтметра (мал. 6) роль одноперехідного транзистора виконують транзистори 77 і Т2, а в іншому вона повністю ідентична схемі, наведеній на рис. 4.

Робота такого складеного транзистора відбувається наступним чином. При досягненні на конденсаторі С1 і на емітер транзистора Т1 напруги, що перевищує напругу на його базі, транзистор відмикається, що, у свою чергу, призводить до відмикання транзистора Т2. Напруга на базі транзистора Т2, а отже, і на базі транзистора 77 знижується. Конденсатор С1 швидко розрядиться до мінімального напругу

ня, що визначається параметрами транзисторів (в основному напругою насичення транзисторів), після чого вони знову замикаються і процес повторюється спочатку. Мінімальна напруга, що вимірюється таким вольтметром, приблизно дорівнює напрузі колектора транзистора Т2. В іншому параметри вольтметра нічим не відрізняються від параметрів вольтметра, зібраного на одноперехідному транзисторі.

У розглянутих конструкціях можна застосувати наступні деталі. Всі постійні резистори – типу МЛТ-0, 25, змінні резистори – типу СПО-1 або СП-1, конденсатори – типу МБМ. Транзистори повинні мати коефіцієнт передачі струму не менше 40.