Вольтметр

О пригодности вольтметра для измерения напряжений в тех или иных цепях радиотехнического устройства судят по его внутреннему, или, что то же самое, входному сопротивлению, которое складывается из сопротивления рамки стрелочного прибора и сопротивления добавочного резистора. Так, например, если Ru прибора 800 Ом, а сопротивление добавоч­ного резистора на пределе измерений, скажем, 3 В, равно 2,2 кОм, то входное сопротивление вольтметра на этом пределе измерений будет 3 кОм. Для другого предела измерений данные добавочного резистора будут другими, а значит, изменшся и входное сопротивление вольтметра.

Чаще, однако, вольтметр оценивают его относительным входным сопротивлением, характеризующим отношение входного сопротивления прибора к 1 В измеряемого напряжения, например 3 кОм/В. Это удобнее: входное сопротивление вольтметра на разных пределах измерений разное, а относительное входное сопротивление постоянное. Чем меньше ток измери­тельного прибора Iи, используемого в вольтметре, тем больше будет его отно­сительное входное сопротивление, тем точнее будут производимые им измерения.

Для многих твоих измерений годится вольтметр с относительным входным сопротивлением не менее 1 кОм/В. Для более же точных измерений напряже­ний в цепях транзисторов нужен более высокоомный вольтметр.

В транзисторных конструкциях приходится измерять напряжение от долей вольта до нескольких десятков вольт, а в ламповых еще больше. Поэтому однопредельный вольтметр неудобен. Напри­мер, вольтметром со шкалой на 100 В нельзя точно измерить даже напряжения 3 — 5 В, так как отклонение стрелки получится малоза­метным. Вольтметром же со шкалой на 10 В нельзя измерять более высокие напря­жения. Поэтому тебе нужен вольтметр, имею­щий хотя бы три предела измерений.

Схема такого вольтметра постоянного тока показана на рис. 231. Наличие трех до­бавочных резисторов R1, R2 и R3 свидетель­ствует о том, что вольтметр имеет три пре­дела измерений. В данном случае первый пре­дел 0—1 В, второй 0 — 10 В и третий 0-100 В.

Сопротивления добавочных резисторов можно рассчитать по формуле, вытекающей из закона Ома: Rд= U/In — Rп, здесь Un — наибольшее напряжение данного предела из­мерений. Так, например, для прибора на ток /и = 500 мкА (0,0005 А) и рамкой сопротивлением 500 Ом сопротивление до­бавочного резистора R1 для предела 0—1 В должно быть 1,5 кОм, для предела 0 — 10 В — 19,5 кОм, для предела 0 — 100 В — 195,5 кОм. Относительное входное сопротивление такого вольтметра будет 2 кОм/В. Обычно в вольтметр монти­руют добавочные резисторы с номиналами, близкими к рассчитанным. Окон­чательно же «подгонку» их сопротивлений производят при градуировке вольт­метра путем подключения к ним параллельно или последовательно других резисторов. Так делай и ты.

Но тебе надо измерять не только постоянные, но и переменные напря­жения, например напряжение сети, напряжения на вторичных обмотках транс­форматоров питания. Чтобы для этой цели приспособить вольтметр постоян­ного тока, его надо дополнить выпрямителем, преобразующим переменное напряжение в постоянное (точнее — пульсирующее), которое и будет показывать прибор.

Возможная схема такого прибора показана на рис. 232, Работает прибор так. В те моменты времени, когда на левом (по схеме) зажиме прибора положительные полуволны переменного напряжения, ток идет через диод Д1, включенный для него в прямом направлении, и далее через микроамперметр ИП — к правому зажиму. В это время через диод Д2 ток идти не может, так как для тока этого направления диод закрыт. Во время положительных полу­периодов на правом зажиме диод Д1 закрывается и положительные полуволны переменного напряжения замыкаются через диод Д2 минуя микроамперметр.

Добавочный резистор Rд как и аналогичный резистор в вольтметре постоянного тока, гасит избыточное напряжение. Рассчитывают его так же, как и для постоянных напряжений, но полученный результат делят на 2,5 — 3, если выпрямитель прибора однополупериодный, или на 1,25 — 1,5, если выпрямитель прибора двухполупериодный. В нашем примере выпрямитель прибора одно­полупериодный, поэтому результат надо делить на 2,5 — 3. Более точно сопро­тивление этого резистора подбирают опытным путем во время градуировки шкалы прибора.

Таким вольтметром можно измерять и напряжение звуковой частоты до нескольких килогерц.

В. Г. Борисов. Юный Радиолюбитель