В, БАРТЕНЄВ (СРСР)

Вимірювальний прилад, описаний нижче, призначений для вимірювання постійних і змінних напруги і струму, активного і реактивного опору, частоти. Його особливостями є широкий інтервал вимірюваних значень, лінійність шкали у всіх режимах вимірювання, відносно невелике число точних зразкових резисторів, можливість живлення як від мережі, так і Від батарей, портативність. Передбачені можливість вимірювання підключення приладу і установка його стрілки на нуль без відключення щупів від контрольованої ланцюга. Малі габарити і маса, висока стабільність роботи і економічність приладу досягнуті завдяки Використанню в ньому інтегральних мікросхем.

Приладом можна вимірювати постійне і змінне напруги від 1 мВ до 1 кВ на піддіапазонах 10 мВ, 30 мВ, J00 мВ, 300 мВ, 1000 мВ, 3000 мВ, 10 В, 30 В, 100 В, 300 В, 1000 В; постійний і змінний струми від 1 нА до 3 · \ на піддіапазонах 10 нА, 30 нА, 100 нА, 300 нА, 1000 нА, 3000 нА, 10 мкА, 30 мкА, 100 мкА, 300 мкА, 1000 мкА, 3000 мкА, 10 мА, 30 мА , 100 мА, 300 мА ,. 1000 мА, 3000 мА. Наведена похибка вимірювання постійних напруги та струму не перевищує ± 2%, а змінних + 4% в інтервалі частот 40 Гц -50 кГц. В інтервалі частоти від 20 Гц до 150 кГц похибка показань приладу не перевищує ± 6%.

Вхідний опір приладу по постійному, току становить 10 МОм на всіх піддіапазонах. Вхідна ємність приладу на піддіапазонах 10-3000 мВ не більше 25 пФ, а на піддіапазонах 10-1000 В не більше 15 пФ. Падіння напруги на приладі при вимірюванні струму на всіх піддіапазонах, кратних трьом, -300 мВ, а на інших – 100 мВ. Шкала приладу для змінних струму і напруги проградуірована в средневипрямленного значенні синусоїдальної напруги (струму).

Активний опір приладом ‘можна вимірювати в межах від 1 Ом до 1000 МОм на піддіапазонах 10 Ом, 100 Ом, 1000 Ом, – 10 кому, 1000 кОм, 10 МОм, 100 МОм, 1000 МОм. Похибка вимірювання на піддіапазонах 10 Ом-.1 МОм не гірше ± 2%, на інших – не гірше ± 5%. Піддіапазони вимірювання електричної ємності: 100 пФ, 300 пФ, 1000 пФ, 3000 пФ, 10 нФ, 30 нФ, 100 нФ, 300 нФ, 1000 нФ, 3000 нФ, 10 мкФ, 30 мкФ, 100 мкФ, 300 мкФ. Піддіапазони вимірювання індуктивності: 1000 мкГн, 3000 мкГн, 10 мГн, 30 мГн, 100 мГн, 300 мГн, 1000 мГн, 3000 мГн: По грешность вимірювання індуктивності і ємності не перевищує ± 5%. При вимірюванні активного і реактивного опорів передбачена калібрування приладу по вбудованим зразковим резистору, конденсатору і котушці індуктивності.

Частоту можна вимірювати на наступних поддиапазонах: 10 Гц, 30 Гц, 100 Гц, 300 ‘Гц, 1000 Гц ,. 3000 Гц, 10 ‘кГц, 30 кГц, 100 кГц.’

Прилад живиться від двох батарей; «Крона». Тієї, споживаний від джерела живлення в режимах, вимірювання напруги, струму і опору, не перевищує 5 мА, а в режимах вимірювання ємності і. індуктивності – 10 мА. У режимі вимірювання опору додатково підключають елемент 373. У приладі передбачено контроль живлячих напруг.

За допомогою генератора трикутного напруги, що входить до складу приладу і використовуваного в режимі вимірювання індуктивності і ємності, можна також налагоджувати різні низькочастотні радіолюбительські пристрою. Генеруються частоти приблизно рівні 2 Гц, 200 Гц (режим вимірювання ємності), 2 кГц, 20 кГц (режим вимірювання індуктивності). Амплітуду вихідного низькочастотної напруги можна плавно регулювати в межах від 20 -3Θ мВ до 2-3 В.

Розміри приладу 250 х 190 х 90 мм, маса – близько 2 кг.

Роботу приладу в різних режимах зручніше розглядати, користуючись спрощеними схемами. Найбільш часто в радіоаматорського практиці доводиться вимірювати напругу. Спрощена схема вимірювання постійного напруги зображена на рис. 1. Вимірюється напруга надходить на неінвертуючий вхід операційного підсилювача МСУ посилюється і підводиться до стрілочному приладу – мікроамперметра Іщ. При достатньо великому коефіцієнті посилення операційного підсилювача струм /ип стрілочного приладу мулу визначається простою формулою:

де TJX – Вхідний вимірюється напруга, a jR0CОпір резистора зворотного зв’язку.

Це співвідношення дозволяє розрахувати опір резистора зворотного зв’язку. Так, для вимірювання напруги 1 В при струмі повного відхилення стрілки приладу ΗΠγ 100 мкА опір резистора зворотного зв’язку має дорівнювати 10 кому.

Похибка вимірювання напруги залежить в основному від похибки стрілочного приладу та допуску на опір резистора зворотного зв’язку. Для розширення меж вимірювання застосовують вхідний дільник напруги. При вимірюванні змінної напруги стрілочний прилад включають в ланцюг зворотного зв’язку ‘через діодний міст Д \ – Д4 (Рис. 2).

Великий коефіцієнт підсилення операційного підсилювача дозволяє знизити поріг детектування, підвищити лінійність і стабільність. характеристики випрямляча. Наближено можна вважати, що напруга детектування в цьому випадку зменшується до Цхор / ЛГОУ »де ί /ΗΟρ – порогове напруга, т. е. напруга відкривання р-п переходу діода, яке для кремнієвих діодів становить близько 0,7 В, а К0у – коефіцієнт підсилення операційного підсилювача. Так як нижня межа вимірювання змінної напруги в приладі, обраний рівним 10 мВ, то для забезпечення лінійності шкали · при струмі через мікроамперметр, рівному 0,5 – 1% номінального, операційний усілітель’должен мати коефіцієнт підсилення не менше 10 000. ‘

Резистор Д,з в колі зворотного зв’язку, як і при вимірюванні постійної напруги, визначає верхня межа вимірювань. Але показання стрілочного, приладу відповідає тепер середнього значення випрямленої синусоидального струму, що протікає через нього, т. е. шкала змінної напруги в цьому випадку виявляється проградуірованной в средневипрямленного значенні синусоїдальної напруги. Розширення меж вимірювання понад 3 В досягається, як і при вимірюванні постійної напруги, застосуванням вхідного дільника напруги. Для збереження постійного коефіцієнта ділення на частотах понад декілька кілогерц використовують коригуючі конденсатори. Верхня межа частотного інтервалу вимірюваного змінної напруги практично повністю визначається частотними властивостями операційного підсилювача. Стабільність амплітудної характеристики приладу залежить від дрейфу .нуля операційного підсилювача.

Достояти і змінний струми вимірюють за класичною схемою (рис. 3), визначаючи падіння напруги, створюване вимірюваним струмом на відомому · опорі. Для зменшення соцротівленія резисторів, що входять в шунт при вимірюванні струму, і зменшення падіння напруги на шунт використані тільки два фіксованих поддиапазона вимірювання напруги.

При вимірюванні опору операційний підсилювач включають за схемою, зображеної на рис. 4. Малий вхідний струм і великий коефіцієнт підсилення операційного підсилювача MCi забезпечують · лінійність шкали. Вимірюваний опір Rx включають в ланцюг зворотного зв’язку підсилювача. Струм на вході інвертується операційного підсилювача заданий батареєю Εχ і додатковим резистором Rao6. Струм через цей резистор практично дорівнює струму через RX). тому

вия операційного підсилювача, а нижній (5-10 Гц) обумовлений іаеіонносТью рухомої системи микроамперметра ІПУ

Принципова схема приладу показана на рис. 8. Бажаний режим вимірювання вибирають кнопковим перемикачем, що складаються з п’яти секцій з залежною фіксацією (Вь В2, By В4, В5), € © – ответствующих вимірюванню напруги, струму, опору, індуктивності і ємності. Для вимірювання частоти натискають дві кнопці р »R5 ‘і В $ (з незалежною фіксацією).

Межі вимірювання змінюють перемикачем У% на три положення, а масштаб шкали вибирають перемикачем .. ^ на шиї »положень. Група з трьох кнопок В9, BiQ“І Βί2 з залежно · фіксацією служить для зміни полярності включення стрілочного приладу ІП {при вимірюванні постійних струму і напруги і підключення його до діагоналі діодного моста Д \ – Д4 при виміряно »! змінних струму і напруги, ємності, індуктивності, частоти.

Ланцюги калібрування виконані так, що в режимі вимірювання опору і індуктивності калібрувальний резистор Л9 або калібрувальна котушка L ± підключені до приладу і при натисканні · ш кнопку Jв13 відключаються. При вимірюванні ємності калібрувальний конденсатор С7, Навпаки, підключається до приладу при натисканні на цю кнопку. Калібрувальні резистор, конденсатор і катуяву Бажано застосовувати з можливо більш точними номіналами. Дш зручності калібрування в приладі застосований здвоєний змінний резистор BsR29. У положенні Нуль вимірювана напруга відключається, а вхід операційного підсилювача «заземлюється». Це визволяє контролювати «відхід нуля» вольтметра, що не відключаючи щуави, приладу від джерела .ізмеряемого напруги.

Кнопка Βί4 з фіксацією служить для включення приладу. 2 $ рк включеному приладі натисканням на кнопку вц без фіксації кояф · – лируют напруга батарей Б2 і Бу Залежно від того, МНМШ кнопка натиснута – В9 або В10, Прилад покаже напругу Батфа

Рис. 8. Принципова схема приладу.

Б \ або Бг. Опору резисторів R2& R21 однакові. Вони включаються в ланцюг приладу ΗΠχ при перевірці працездатності батарей.

Операційний підсилювач МСг в приладі є основним активним елементом, використовуваним у всіх режимах вимірювання. Його коефіцієнт посилення по постійному струму при розімкнутому ланцюзі зворотного зв’язку повинен бути не менше 10000. Частота вхідного сигналу, при якій посилення зменшується до одиниці, повинна досягати сотень кілогерц. Особливо слід підкреслити необхідність мінімальних «дрейфу нуля» (не гірше 100 мкв / ° С) операційного підсилювача і його вхідного струму (не більше 10 ~9 А). Максимальна допустима вихідна напруга повинна бути не менше ± (3,5-4) В. Напруга зсуву нуля мікросхеми встановлюють змінними резисторами R6, Rj (Установка нуля, Грубо і Точно). Для підвищення стійкості роботи мікросхеми включений конденсатор зб:

, Саме трикутна форма напруги вимірювального генератора приладу обрана з метою підвищення точності вимірювань (особливо на дуже низькій частоті). Генератор трикутного напряже-

ня · зібраний на мікросхемах МС2 і МС?,. Мікросхема МС3 працює в режимі релаксационного генератора завдяки позитивного зворотного зв’язку з виходу на неінвертуючий вхід. Для дополнітельт лого посилення трикутного .напружених використана мікросхема МС2, Включена як неінвеарующій підсилювач з регульованим коефіцієнтом посилення.

Рис. 10. Скоба для’крепленія микроамперметра.

Змінюючи глибину негативного зворотного зв’язку резистором R2q, можна регулювати амплітуду напруги трикутної форми на виході генератора .. Частоту генератора змінюють перемиканням конденсаторів Сю »Сі Е режимі вимірювання індуктивностей і С8, З9 в режимі вимірювання ємності. Відносини ємностей конденсаторів З10, Сц і С8, З9 повинні бути витримані з точністю не гірше 2-5%. 1

Вимірювальний прилад виконаний у вигляді переносної конструкції. Стрілочний прилад ІП \ і · батареї живлення розміщені в лівій частині футляра, всі інші елементи – у правій. На передній панелі приладу розташовані тумблер Вимірювання – Нуль, вхідні затискачі, перемикачі, ручки, змінних резисторів калібрування і установки нуля. Креслення передньої панелі показаний на рис. 9. Вона виготовлена ​​з листової сталі СтЗ товщиною 0,8 мм. Зовні передня панель прикрита фальшпанелью з склотекстоліти товщиною 1 мм. Мікроамперметр М266, дві батареї «Крона», і елемент 373 закріплені на скобі, що представляє собою ліву частина передньої панелі. Креслення скоби зображений на рис. 10. Вона виготовлена ​​з того ж матеріалу, що і передня панель. Простір під мікроамперметром, -закриваемое зовні кришкою, використано для зберігання з’єднувальних провідників і щупів. Зовнішній вигляд приладу зображений на рис. 11.

Операційні підсилювачі та елементи, що визначають їх режим, розміщені на окремій платі. Більшість резисторів і конденсаторів розпаяні на висновках перемикачів. Слід подчернуть, що описуваний прилад має високу чутливість і на його свідчення можуть впливати всякого роду наводки і перешкоди. Тому .прібор повинен бути добре екранований. Футляр слід виконувати глухим, без отворів, з провідного матеріалу. Можна футляр виготовити і з пластмаси, але в цьому випадку він повинен бути обклеєний зсередини мідної або латунної фольгою. Відсік, в якому розташовані операційні підсилювачі, бажано герметизувати, помістивши туди осушувач (силікагель або п’ятиокис фосфору).

• Замість микроамперметра М266 можна використовувати будь-який, що має струм повного відхилення стрілки 100 мкА, наприклад М24, М265. Обидві шкали мікроамперметра, одна на 100, а інша -на 300 поділок – рівномірні. Такий вибір шкал дозволяє відраховувати • показання на останніх двох третинах шкали. Перемикач Βη на шість положень – ПГ2-11-6П6НТ, В% – галетний на три положення

Рис. 11. Зовнішній вигляд приладу.

ПГЗ-ЗП12Н, 1?15 – Π1Τ2-1Τ. Решта перемикача – кнопкові, Л2К.

Резистори JR2, JR3, – ^ 25 повинні бути підібрані з точністю не гірше ί%. У приладі можуть бути використані мікросхеми серії К1УТ531 (чехословацький аналог – АА500). Однак при цьому на вході мікросхеми, використовуваної замість. К284УД1А, необхідно включити щабель на микросборке польових транзисторів (рис. 12) для збільшення вхідного опору операційного підсилювача. Якщо не вдалося придбати мікрозборку КПС105А, її можна замінити чехословацькими транзисторами AD3954 або підходящими вітчизняними. В останньому випадку, обидва транзистора слід підібрати якомога ближчими за параметрами. При харчуванні операційних підсилювачів зниженою напругою зменшується споживаний ними струм, при цьому коефіцієнт посилення ще залишається досить великим (не менше 10000). Діоди – Д \ (рис. 8) можуть бути застосовані будь-які малопотужні.

Налагодження правильно зібраного з справних деталей приладу не представляє труднощів. Для підвищення стійкості операційного підсилювача МСХ може знадобитися більш точний підбір коригуючого конденсатора Сб. Збудження операційного підсилювача проявляється в Зашкалювання стрілки приладу ж у підвищеному споживаної струмі підсилювача. Нормально працюючий підсилювач споживає струм 2 – 3 мА (від кожної з батарей 2>2 і 2¾. Налагодження генераторів трикутного напруги зводиться до установки підлаштування резистором jR34 такого режиму мікросхеми МС $, щоб амплітуда трикутного напруги на виводі 9 мікросхеми була рівною 20-50 мВ. У деяких випадках для забезпечення стійкої роботи мікросхеми МС $ потрібна включити між висновками 3 та / конденсатор ємністю 30 пФ, а між висновками 1 і 12- • послідовно включені резистор опором 100 Ом і конденсатор ємністю 1000 пФ.

При перевірці приладу в різних режимах вимірювання зразкові прилади вибирають так, що ^ и їх верхня межа відрізнявся від верхнього, межі перевіряється приладу не більше ‘ніж .на 25%. Перевірку починають після п’ятихвилинного прогріву приладів. У ре_- жимі вимірювання постійної напруги та струму слід застосовувати зразкові прилади магнітоелектричної системи класу точності не гірше 0,5:

Перед перевіркою в режимі вимірювання змінної напруги прилад потрібно налаштувати. Для цього на прилад від звукового генератора подають напругу частотою 1000 Гц такий амплітуди, щоб стрілка приладу встановилася на останнє поділ десятівольтовой шкали: Потім, зберігаючи незмінною амплітуду напруги, збільшують1 частоту до. 50 кГц і, обертаючи ротор підлаштування конденсатора С3, Знову встановлюють стрілку приладу на останнє поділ шкали. Необхідно мати на увазі, що лінійність шкали приладу на частоті 100 кГц і більше починає порушуватися.

* Перевірку приладу в режимах вимірювання опору, ємності й індуктивності найзручніше проводити за зразковим резистори, конденсатори і котушки індуктивності.

Перед кожним включенням приладу для вимірювань необхідно перевіряти живлять напруги. Якщо обидва напруги не менше 8 В, включають прилад натисненням кнопки R14.

Для підвищення точності вимірювань перемикач В7 меж потрібно ставити завжди в таке положення, щоб відраховувати вимірюване значення ближче до кінця шкали.

При вимірюванні малих значенні змінної напруги потрібно переконатися, що на вхід приладу надходить тільки вимірювана напруга, а не які-небудь наводки, перешкоди. Якщо виявиться, що на з’єднувальні провідники наводиться напруга .помех, то для з’єднання приладу з джерелом вимірюваної напруги слід застосовувати екранування кабель, що підключається до екранованому роз’єму (ВЧ) і встановити перемикач В8 в положення 1. До цього ж роз’єму можна підключати детекторні голівку для вимірювання

напруги частотою до 100 МГц. Однак шкала виходить нелінійна, що вимагає її додаткової градуювання за допомогою генератора стандартних сигналів.

Цей же роз’єм використовують при вимірюванні напруги в високоомних ланцюгах. Так як вхід операційного підсилювача резисторами НЕ шунтируется, високоомний ‘вхід вольтметра (вхідний опір більше 150 МОм) може бути використаний і для вимірювання різних електричних і неелектричних величин, перетворених в пропорційне їм напругу за допомогою ємнісних або п’єзоелектричних датчиків.

Перед вимірюванням опору натискають на кнопки В $ і Βί0 ї перемикачами ΒΊ і 2?8 встановлюють поддиапазон, відповідний опору потрібного калибровочного резистора. Наприклад, для калібрувального резистора В9 = 1000 Ом перемикач В8 ставлять в положення Ом, а В7 – В положення 1000 і змінним резистором Калібрування суміщають стрілку з останнім поділом шкали. Потім подрдочают до приладу вимірюваний резистор і натискають на кнопку В12, а перемикачами В7 і В% встановлюють найбільш зручний для вимірювання поддиапазон.

При вимірюванні ємності натискають на кнопки В5 і Вп, А перемикачами Βη і В2 встановлюють межу, рівний ємності відповідного калібрувального конденсатора. Наприклад, для калібрувальної ємності в 1000 пФ перемикач У% ставлять в положення пФ; а ΒΊ – В положення 1000. Підстроювання виробляють при кнопці В12 змінним резистором, поєднуючи стрілку приладу з останнім поділом шкали. Кнопку В13 відпускають (натискають на неї ще раз) і підключають вимірюваний конденсатор до затискачів приладу.

В режимі вимірювання індуктивності натиснуті кнопки В4 і Bi2, А перемикачі В7 і В $ знаходяться в положеннях, відповідних

Рис. 13. Прівдшгаайьная схема блоку живлення приладу від мережі.

калібрувальної індуктивності. Обертаючи ручку змінного резистора Калібрування, суміщають стрілку приладу з останнім поділом шкали. Потім підключають вимірювану індуктивність до затискачів приладу, натискають на кнопку 2?13 і зчитують показання стрілки.

Прі.іспользованіі генератора трикутного напруги для налагодження низькочастотної апаратури в залежності від необхідної частоти включають режим вимірювання індуктивності або ємності. У першому випадку повинна бути натиснутою кнопка В4, А перемикач Βη повинен бути в положенні 1000 або 3000. У положенні мкГн перемикача В6 частота вихідного трикутного напруги, яка знімають з гнізда Заг. (*), – Приблизно 20 кГц, а в положенні • мГн – 2 кГц. У режимі ж вимірювання ємності частота трикутного напруги дорівнює приблизно 200 Гц в положеннях пФ і нФ перемикача В8 і близько 2 Гц – в положенні мкФ. Амплітуду вихідного трикутного напруги можна змінювати змінним резистором калібрування.

Для вимірювання частоти натискають на кнопки. В5 і В6. Перемикачі Βη і 2? З встановлюють у положення Гц і 1000 (або 3000) Відповідно. Потім натискають на кнопку вц і по відхиленню стрілки переконуються в працездатності приладу в даному режимі. Після цього до приладу підключають джерело напруги вимірюваної частоти і, підібравши перемикачами Βη і ‘В $ найбільш зручний поддиапазон, зчитують показання стрілки.

При експлуатації приладу в стаціонарних умовах можна застосувати блок живлення, схема якого зображена на рис. 13. Трансформатор Трх зібраний на муздрамтеатрі ІІ 6 х 32. Обмотка I містить 2200 витків дроту ПЕВ-1 0,16, обмотка Я-150 витків дроту ПЕВ-1 0,69 і обмотка Я / -2101 витків дроту ПЕВ-1 0,35. Екран між мережевий і вторинними обмотками являє собою одношарову обмотку з дроту ПЕВ-1 0Д <