Измеритель rcl

Этот прибор позволит с достаточной для тебя точностью измерять сопротивления резисторов R, емкости конденсаторов С и индуктивности катушек L, наиболее часто применяемых в колебательных контурах и высокочастотных дросселях.

Его основой служит измерительный мост, в одну из диагоналей которого включен источник тока, а в другую — индикатор тока.

Схему такого моста для измерения сопротивлений ты видишь на рис. 221, а. Мост состоит из четырех резисторов, образующих его четыре плеча: Rx — резистор, сопротивление которого измеряем; Rэ — эталонный, т.е. образцовый резистор, сопротивление которого известно; R1, и R2 — резисторы, сопротивле­ния которых подбирают при измерении. Индикатором И может быть милли­амперметр с нулевой отметкой в середине шкалы. В том случае, когда отношение сопротивлений резисторов R1 и R2 равно отношению сопротивлений резисторов и R2, через индикатор ток не идет и его стрелка стоит против нулевой отметки шкалы. В таких случаях говорят, что измерительный мост сбалансирован, т. е. электрически уравновешен. Но стоит изменить сопро­тивление одного из плеч моста, заменив, например, резистор R1 резистором другого номинала, как произойдет перераспределение токов в плечах моста и он окажется разбалансированным — стрелка индикатора отклонится в ту или иную сторону от нулевой отметки на шкале в зависимости от нового соот­ношения сопротивлений плеч моста. Чтобы мост снова сбалансировать, надо соответственно изменить сопротивления одного из других плеч моста.

Поскольку сопротивления эталонного резистора Rэ и подбираемых резисто­ров R1 и R2 известны, сопротивление проверяемого резистора Rx нетрудно подсчитать по такой формуле: Rx = RэR1/R2.

Допустим, что Rэ = 10 кОм, R1 — 2 кОм, a R2 = 1 кОм. В этом случае сопротивление измеряемого резистора Rx будет: Rx = 10-2/1 = 20 кОм.

Резисторы R1 и R2 можно заменить одним переменным резистором, как это показано на рис. 221,6. В этом случае соотношение сопротивлений плеч моста, а значит, и его балансировка достигаются перемещением движка этого резистора. А если против ручки переменного резистора будет заранее разме­ченная шкала, отпадет надобность в расчете сопротивления измеряемого резистора Rx. Переменный резистор в этом случае называют реохордом, а измерительный мост — реохордным мостом.

А теперь рассмотрим рис. 221; в, на котором изображена схема такого же моста, но предназначенного для измерения емкостей конденсаторов. Здесь Сэ — эталонный конденсатор, Сх — измеряемый конденсатор, а переменным резистор (R1 + R2) — реохорд, которым балансируют мост. Источником питания моста служит генератор переменного тока, обозначенный на схеме знаком синусоиды в кружке. На этот ток должен реагировать и индикатор моста. Измерение емкостей конденсаторов производят так же, как измерение сопро­тивлений резисторов,—путем балансировки моста и определения емкости по шкале реохорда.

Такой мост можно использовать и для измерения индуктивностей катушек колебательных контуров или дросселей высокой частоты, если в нем конден­сатор Сэ заменить эталонной катушкой Lэ, а вместо конденсатора Сх включить в мост измеряемую катушку индуктивности Lx.

Как видишь, принцип измерения сопротивлений, емкостей и индуктивностей деталей одинаков. Разница лишь в источнике питания и индикаторе моста.

А нельзя ли, спросишь ты, при любых измерениях питать мост перемен­ным током. Можно! Например, переменным током звуковой частоты. В этом случае роль индикатора могут выполнять головные телефоны: баланс моста фиксируют по наименьшему звуку или пропаданию его. Такой прибор я и предлагаю для твоей лаборатории.

Принципиальная схема этого прибора показана на рис. 222. Транзисторы Т1, Т2 и относящиеся к ним резисторы R1— R4 и конденсаторы С1 и С2 образуют мультивибратор — такой же генератор колебаний звуковой частоты, как гене­ратор предыдущего пробника. Транзистор Т3 является усилителем мощности, а его нагрузочный резистор R5 — реохордом измерительного моста, питаю­щегося переменным током генератора. Конденсаторы С3 —С5, резисторы R6 — R8 и катушка L1 — эталонные детали моста, от точности номиналов которых зависит точность производимых измерений. Резисторы Rx и катушки Lx, электрические параметры которых надо измерить, подключают к зажимам 7 — 2, а измеряемые конденсаторы Сх — к зажимам 2—3. Головные телефоны, явля­ющиеся индикатором балансировки измерительного моста, включают в гнезда Тф.

Советую ту часть схемы, которая относится к измерительному мосту прибора, начертить в таком же виде, как на рис. 221, а. Это поможет лучше разобраться в плечах моста и его работе в целом.

В приборе несколько эталонных конденсаторов и резисторов. Так сделано для того, чтобы расширить пределы измерений, что достигается включением в мост эталонных конденсаторов и резисторов, номиналы которых отличаются друг от друга в число раз, кратное 10. Показанное на схеме положение переключателя В2, когда в мост включен эталонный конденсатор С3 (100 пФ), соответствует поддиапазону измерения емкостей конденсаторов примерно от 10 до 1000 пФ. Во втором положении переключателя (включен эталон С4) можно измерять емкости конденсаторов от 1000 пФ до 0,1 мкФ, в третьем (включен эталон С5) — от 0,1 до 10 мкФ. Аналогично обстоит дело и при измерении сопротивле­ний резисторов: включение в мост эталона R8 (100 Ом) соответствует поддиапазону из­мерения сопротивлений от 10 Ом до 1 кОм, включение эталона R7 (10 кОм) — поддиапа­зону измерений от 1 до 100 кОм, эталона R8(1 МОм) — поддиапазону от 100 кОм до 10 МОм. С помощью только одного эталон­ного конденсатора и одного эталонного ре­зистора перекрыть такой широкий диапазон измеряемых емкостей и сопротивлений не­возможно.

Диапазон измерения индуктивностей ка­тушек контуров и дросселей высокой часто­ты один — примерно от 10 до 1000 мкГ. Это тебя вполне устроит, так как индуктивность подавляющего большинства этих деталей не превышает 1000 мкГ.

О чем говорят обозначения «х 100 пФ», «х 0,01 мкФ», «х 1 мкФ» и т. д. сделанные возле контактов переключателя вида измерений В2? Это коэффи­циенты, на которые надо умножить численные значения делений шкалы рео­хорда R5 измерительного моста. Шкала прибора (рис. 223) — общая для любых измерений. Ее деления обозначены цифрами от 0,1 до 10. И чгобы узнать, какова емкость или сопротивление детали, надо численное значение деления шкалы реохорда умножить на коэффициент, соответствующий положению переключателя моста. Например, при измерении сопротивления резистора мост твоего прибора оказался сбалансированным при положении переключателя « х 100 Ом», а ручки указателя реохорда — против деления 2,2 шкалы. Умножив 2,2 на 100 Ом, ты узнаешь сопротивление измеряемого резис­тора: 220 Ом.

Номиналы конденсаторов и резисторов, кроме реохорда R5, указаны на принципиальной схеме прибора. В качестве реохорда используй проволочный переменный резистор, сопротивление которого может быть от 300 — 400 Ом до 6 — 8 кОм. В крайнем случае, если не окажется проволочного, можно поставить мастичный переменный резистор, например типа СП, но обязательно группы А, т. е. резистор, у которого сопротивление между движком и любым из крайних выводов изменяется пропорционально углу поворота оси. Переклю­чатель поддиапазонов измерений одноплатный, на семь положений. Телефоны высокоомные; низкоомные телефоны будут обладать существенно меньшей чувствительностью и не позволят проводить измерения на диапазонах « х 100 пФ» и « х 1 МОм».

Катушка L1 должна обладать индуктивностью 100 мкГ. Для нее можешь использовать унифицированный или подобный ему каркас с ферритовыми кольцами (см. рис. 168), намотав на него 65 — 70 витков провода ПЭЛ 0,15 — 0,2. Окончательно индуктивность катушки подгоняй с помощью подстроечного сердечника по заводскому прибору.

Конструкция прибора может быть двухпанельиой, как показано на рис. 224. Верхняя панель, на которой находятся зажимы для подключения измеряемых деталей, гнезда телефонов, переключатель видов измерений, реохорд со шкалой моста, и выключатель питания являются лицевой панелью футляра прибора. Остальные детали смонтированы на второй, внутренней, несколько меньшей панели, удерживающейся на стойках переключателя. На оси реохорда и переклю­чателя насажены ручки с клювиками — указателями. Для питания прибора использованы три элемента 332, которые соединены последовательно контакт­ными пластинами из листовой меди.

Рис 224. Конструкция измерителя RCL.

Эталонные резисторы R6 — R8 и конденсаторы С3 —С5, прежде чем вмон­тировать, надо обязательно проверить на точном измерительном приборе. Точность их номиналов должна быть возможно более высокой, уж во всяком случае не хуже 5%. Измерь по несколько резисторов и конденсаторов для каждого поддиапазона и отбери те из них, которые имеют наименьшие отклонения от номиналов.

Генератор прибора никакой наладки не требует. А чтобы убедиться, работает ли он, достаточно подключить к его выходу, например, параллельно реохорду, телефоны — в телефонах услышишь звук средней тональности. Гене­ратор может не работать только из-за ошибок в монтаже или негодности каких-то деталей. Единственно, что тебе, возможно, придется сделать — это подобрать желаемый тон звука путем подбора конденсаторов С1 и С2. А вот с градуировкой шкалы тебе придется повозиться порядочно — ведь от того, насколько точно ты ее разметишь, зависят и результаты будущих измерений.

Шкала реохорда — общая для всех видов измерений. Значит, градуировать (размечать) ее можно только для одного поддиапазона измерений. Делать это целесообразнее для поддиапазона сопротивлений 10 Ом —1 кОм или 1 — 100 кОм. И вот почему: во-первых, резисторы таких сопротивлений наиболее ходовые, а, во-вторых, к резисторам вообще при конструировании аппаратуры предъ­являют более жесткие требования, чем к подавляющему большинству конден­саторов той же аппаратуры.

Хорошо, если для градуировки шкалы ты используешь так называемый магазин сопротивлений — набор эталонных резисторов, изготовленных из высокоомной проволоки. Он, возхможно, есть и в физическом кабинете твоей школы. Но можно воспользоваться и набором резисторов соответствующего номинала, но обязательно с допуском отклонений от их номиналов не более 5%.

Делай это так. Сначала, установив переключатель на выбранный поддиапа­зон измерений, подключи к зажимам Rx резистор такого же номинала, как и эталонный резистор этого поддиапазона. Для поддиапазона 1 — 100 кОм это должен быть резистор 10 кОм (R7), а для поддиапазона 10 Ом — 1 кОм — 100 Ом. Поворачивая ручку реохорда в обе стороны, добейся минимального звука в телефонах и против носика ручки сделай отметку на дуге будущей шкалы. Это отметка множителя «1,0», соответствующая для нашего примера сопро­тивлению 10 кОм (1,0 х 10 кОм = 10 кОм). Она должна находиться в середине шкалы и делить ее на две равные части. После этого подключай к зажимам Rx другие резисторы убывающих или, наоборот, увеличивающихся номиналов и делай на шкале соответствующие отметки. В конечном итоге у тебя полу­чится примерно такая же шкала, как изображенная на рис. 223.

В. Г. Борисов. Юный Радиолюбитель