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 Rн 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, изменится 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 относительное входное сопротивление вольтметра, 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 напряжение 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. 112. Наличие трех добавочных резисторов Rl, R2 и R3 свидетельствует о том, что вольтметр имеет три предела измерений. В данном случае первый предел 0-1 В, второй 0-10 и третий 0-100 В. Сопротивление любого из добавочных резисторов можно рассчитать по формуле, вытекающей из закона Ома: Rд = Uп/Iи—Rн, здесь Uп — наибольшее напряжение данного предела измерений. Так, например, для прибора на ток Iи = 500 мкА (0,005 А) и рамкой сопротивлением Rи = 500 Ом сопротивление добавочного резистора R1 для предела 0-1 В должно быть 1,5 кОм, резистора R2 для предела 0-10 В - 19,5 кОм, резистора R3 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. 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. 113. Работает прибор так. В те моменты времени, когда на левом (по схеме) зажиме прибора положительные полуволны переменного напряжения, ток идет через диод V1, включенный для него в прямом направлении, и далее через микроамперметр РА - к правому зажиму. В это время через диод V2 ток идти не может, так как для тока этого направления диод закрыт.

Рис. 112. Вольтметр постоянного тока на три предела измерений

Рис. 113. Вольтметр переменного тока

Во время положительных полупериодов на правом зажиме диод V1 закрывается и положительные полуволны переменного напряжения замыкаются через диод V2, 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.