Мілівольтметр постійного струму

Нерідко при налагодженні радіоаматорських конструкцій потрібно вимірювальний прилад, що володіє великим вхідним опором і дозволяє вимірювати дуже малі напруги постійного струму. Таким вимогам відповідає запропонований мілівольтметр рис. 1.


Рис. 1. Зовнішній вигляд мілівольтметри.

Його вхідний опір становить 10 МОм, робочий діапазон розбитий на дев'ять піддіапазонів: 50, 150, 500 мВ, 1,5, 5, 15, 50, 150 і 500 В. Відлік вимірюваної напруги ведеться за стрілочному індикатором з нулем 'посередині шкали. Прилад досить термостабілен – в кімнатних умовах дрейф нуля (догляд стрілки індикатора від нульового положення) практично відсутня, а при зміні температури навколишнього середовища на 10 ° С не перевищує 0,5% / ° С від кінцевого значення шкали.

Мілівольтметр (рис. 2) складається з вхідного дільника напруги, перемикача піддіапазонів, підсилювача постійного струму (УПТ), стрілочного індикатора і стабілізованого джерела живлення. Вимірюване напруга як позитивною, так і негативної полярності (щодо загального проводу) подається через коаксіальний роз'єм XSI на дільник напруги, складений з резисторів Rl-R9. Вибирають потрібний піддіапазон вимірювання перемикачем SA1. З рухомого контакту перемикача напруга поступає на вхід УПТ через фільтр R10C1, "зрізати" потрапляють на вхід приладу наведення змінного струму.


Рис. 2. Схема електрична принципова.

До підсилювача постійного струму мілівольтметри пред'являються певні вимоги: він повинен мати незначним дрейфом нуля, великим вхідним опором і стабільним коефіцієнтом підсилення. Для зменшення дрейфу нуля УПТ виконаний за схемою балансної, і в ньому застосовані так звані композитні транзистори, що включають польовий транзистор VT1 (VT4) і біполярний транзистор VT2 (VT3). Використання польових транзисторів дозволило отримати велику вхідний опір УПТ, а біполярних – велику крутизну вольт-амперної характеристики композитного транзистора, що підвищило чутливість приладу. Резистори R11, R18, R19 забезпечують необхідний режим роботи композитних транзисторів. Для підвищення стабільності коефіцієнта посилення УПТ і його лінійності додатково введено резистори R13 і RI6. Навантаженнями композитних транзисторів є резистори R12 і R17, між якими включений стрілочний індикатор РА1 з підлаштування резистором R15, призначеним для калібрування підсилювача. Балансують УПТ змінним резистором R18 "Уст. "0" ".

За вказаних на схемі номіналах резисторів стрілка індикатора відхиляється до кінцевого розподілу шкали (100 мкА) при подачі на вхід УПТ напруги 50 мВ.

Для захисту польового транзистора VT1 від можливих перевантажень по напрузі встановлені ланцюжка діодів VDI, VD2 і VD3, VD4.

Джерело живлення приладу складається з трансформатора Т1, випрямляча, зібраного по бруківці схемою на діодах VD6-VD9, і параметричного стабілізатора напруги, що складається з резисторів R2I, R22 і стабілітрон VD5. Конденсатор С2 зменшує пульсації напруги на виході параметричного стабілізатора – про це можна докладніше прочитати в замітці Є. Фролова "Зменшення пульсацій напруги живлення" в "Радіо", 1975, № 4, с. 37. Про включення живлення сигналізує неонова лампа HL1.

Напруга харчування УПТ некритично і може бути від 9 до 12 В, споживаний УПТ струм складає приблизно 3,5 мА. При бажанні УПТ можна живити від двох послідовно з'єднаних батарей "Крона", підключаючи їх через вимикач Q1 до конденсатора СЗ. У цьому випадку випрямляч, індикаторну лампу HL1 з резистором R23 і трансформатор Т1 виключають.

У УПТ використані польові транзистори КПЗОЗ з початковим струмом стоку 3,8 … 4 мА і напругою відсічення 1,8 … 2 В. Біполярні транзистори – серії КТ203 зі статичним коефіцієнтом передачі струму 90 … 100 (При струмі колектора 1 мА). Бажано підібрати однакові йди можливо близькі за параметрами як польові, так і біполярні транзистори. Постійні резистори – МЛТ-0, 25, змінний і підлаштування – СП-1, причому R18 – з функціональної характеристикою А (лінійної). Резистори вхідного дільника R1 – R9 необхідно підібрати з точністю не гірше 1% на зразковому приладі. Виконати цю умову простіше, якщо кожен резистор скласти з двох послідовно з'єднаних резисторів.

Конденсатор С1 – КСВ; С2, СЗ – К.50-6. Замість діодів КД503Б можуть бути встановлені будь-які малопотужні кремнієві діоди з зворотним опором не менше 50 МОм, замість Д223Б – інші маломощие випрямні, замість стабілітрон Д811 – Д810, Д814Г. Індикаторна лампа – ТН-0, 2 або інша малопотужна неонова, потрібну яскравість її світіння встановлюють підбором резистора R23. Перемикач піддіапазонів – галетним, наприклад 11П2Н (11 положень, 2 напрямки), бажано з керамічними платами. Стрілочний індикатор – мікроамперметр М24 з тоном повного відхилення стрілки 50 – 100 мкА і нулем посередині шкали. На циферблаті мікроамперметра доцільно нанести дві шкали з кінцевими поділками 50 і 150 або 15 і S0. Можна, звичайно, використовувати і звичайний мікроамперметр, додавши перемикач полярності підключення індикатора (Див. замітку "Транзисторний вольтметр постійного струму" в "Ра-ДМО", 1982, № 2, с. 54). Вхідний роз'єм – коаксіальний або високочастотний будь-якої конструкції. Підійде, наприклад, антенний роз'єм від телевізора або роз'єм від магнітофона (типу СГ-3 або СГ-5).

Трансформатор харчування виконано на магнітопроводі Ш12Х 16, обмотка I містить 4400 витків дроту ПЕВ-1 0,1, обмотка II – 400 витків ПЕВ-1 0,15. Можна використовувати готовий малопотужний трансформатор з напругою на еторічной обмотці 15 … 18 В. Приміром, підійде ТВК-110Л2 – уніфікований вихідний трансформатор кадрової розгортки телевізорів.

Частина деталей УПТ змонтована на одній друкованій платі з однобічного фольгованого склотекстоліти товщиною 1,5 … 2 мм (мал. 3), а джерела живлення – на другий (рис. 4). Резистори Rl-R9 розміщені на перемикачі піддіапазонів.


Рис. 3. Креслення друкованої плати УПТ і розташування деталей на ній.


Рис. 4. Креслення друкованої плати джерела живлення і розташування деталей на ній.

Корпус приладу виготовлений з одностороннього фольгованого склотекстоліти. Внутрішні шви корпусу пропаяти, а зовнішні проклеєні епоксидної смолою і вирівняні наждачним папером. На передній панелі приладу розташовані перемикач піддіапазонів, змінний резистор, вхідний роз'єм, мікроамперметр, вимикач харчування та індикаторних лампа. Зовнішня Струмоведуча частина з'єднувача припаяні до внутрішньої фольгированной поверхні корпусу, поєднаної з загальним проводом приладу. Друковані плати та підлаштування резистор припаяні безпосередньо до внутрішніх стінок корпуса. Плата УПТ розміщена між перемикачем піддіапазонів і мікроамперметра, а плата з деталями джерела живлення – над мікроамперметра. Трансформатор встановлений в нижній частині корпусу під вимикачем мережі. Задня кришка корпусу знімна, вона прикріплена гвинтами до косяки, виготовленим з фольгованого склотекстоліти і припаяними до внутрішніх стінок корпуса.

Габарити корпусу приладу – 222Х X 124X52 мм, вони визначаються в основному розмірами використовуваного мікроамперметра.

Вимірювальний щуп виготовляють з пластмасової кульковою авторучки рис. 5.


Рис. 5. Вимірювальний щуп.

Щуп з'єднують з приладом гнучким коаксіальним кабелем діаметром 4 … 5 мм з відповідною частиною вхідного роз'єму на кінці. Оплетку кабелю, що є загальним проводом мілівольтметри, з'єднують із затиском "крокодил", а центральну жилу припаюють до наконечника стрижня авторучки (з стрижня попередньо видаляють кулька).

Налагоджують прилад у такій послідовності. Від'єднують верхні за схемою висновки резисторів R12, R17 від джерела живлення. Включають прилад і переконуються в світінні лампи HL1, міліамперметри вимірюють струм, що проходить через стабілітрон, і підбором резисторів R21 і R22 встановлюють його рівним приблизно 10 мА. Потім, попередньо відключивши стрілочний індикатор, підключають резистори R12, R17 до джерела харчування і встановлюють движок резистора R18 приблизно в середнє положення. Підбором резистора R19 зрівнюють напруги на емітера транзисторів VT2 і VT3 (або струми колекторів цих транзисторів, а також струми витоків транзисторів VT1, VT4). Підключають мікроамперметр і резистором R18 установлюють стрілку його на нульову позначку шкали.

Перемикачем піддіапазонів вибирають межа вимірювань 50 мВ. Подають на вхід приладу таке ж напруга (його контролюють зразковим приладом) і движком підлаштування резистора R15 встановлюють стрілку мікроамперметра на кінцеве поділ шкали.

Перевіряють калібрування приладу на інших піддіапазонах і при необхідності складають таблицю похибок приладу або більш ретельно підбирають відповідні резистори вхідного дільника.

М. ОРЛОВ

м. Москва

РАДІО № 4, 1986 р., с. 49-50.