4. Универсальный школьный электроизмерительный прибор

Уметь работать с электроизмерительными приборами должны представители таких рабочих профессий, как «контролер радиоэлектронной аппаратуры и приборов», «монтажник радиоэлектронной аппаратуры и приборов» и «регулировщик радиоэлектронной аппаратуры и приборов» и др.

Перед тем как приступить к рассмотрению универсального измерительного прибора, ознакомимся с электроизмерительными приборами, служащими для определения основных характеристик электрического тока: силы тока, напряжения, сопротивления, мощности, работы, частоты колебаний и др.

Силу тока в цепи измеряют амперметром. Включают его в цепь последовательно с нагрузкой (рис. 7, а). В качестве нагрузки может быть резистор, электрическая лампа, звонок, электродвигатель и различные электроприборы. Его работа основана на механическом действии тока. Через амперметр, который имеет определенное сопротивление, проходит тот же ток, что и в нагрузке. Сопротивление амперметра должно быть как можно меньше, с тем чтобы уменьшить погрешности при измерении. Для измерения малых токов служат миллиамперметры и микроамперметры.

Если наибольшее значение силы тока, на который рассчитан

Рис. 7. Схема включения в цепь амперметра (а) и схема подключения к нему шунта (б)

Рис. 8. Схема включения в цепь вольтметра (а) и схема подключения к нему добавочного сопротивления (б)

прибор, разделить на число делений шкалы, то получим ее цену деления. Примеры по определению цены деления приведем ниже при рассмотрении работы конкретных приборов. Наибольшее значение силы тока, при котором стрелка прибора отклоняется на всю шкалу, называется пределом измерения.

Предел измерения амперметра можно увеличить, если параллельно ему подключить резистор Например, можно подобрать сопротивление так, что по прибору пойдет только одна десятая тока цепи, а девять десятых пойдут по резистору (рис. 7, б). В этом случае предел измерения увеличится в 10 раз, так как нужен ток в десять раз больший, чем первоначальный, чтобы стрелка отклонилась на всю шкалу. Подобные параллельно подключаемые резисторы называются шунтами. Если использовать несколько шунтов, то получится многопредельный амперметр.

Для измерения напряжения в цепи применяют вольтметры. Они имеют тот же принцип действия и конструкцию, что и амперметры. Отличие состоит в их сопротивлении и способе включения в цепь. Вольтметры включают в цепь параллельно тому участку, на котором измеряется напряжение. Они имеют большое сопротивление: чем оно больше, тем меньше вносится погрешность при измерении. Для измерения малых напряжений служат милливольтметры и микровольтметры. Расширение пределов измерения вольтметров осуществляется путем последовательного подключения к ним добавочных резисторов (рис. 8, б). В результате оказывается, что к зажимам вольтметра приложена только часть измеряемого напряжения, причем тем меньшая, чем больше его сопротивление.

Для измерения сопротивления предназначены омметры. Они состоят из источника тока, набора резисторов и миллиамперметра. Схема простейшего омметра показана на рисунке 9. При включении в цепь резистора с неизвестным сопротивлением измеряется сила тока, которая обратно пропорциональна сопротивлению. При бесконечно большом сопротивлении (несколько мегом) стрелка прибора не отклоняется, так как ток равен нулю. При нулевом сопротивлении сила тока наибольшая и стрелка отклоняется на всю шкалу. Промежуточные значения сопротивления вызовут отклонение стрелки омметра в пределах от нуля до бесконечности.

Для измерения переменного тока могут быть использованы те же приборы, что и для измерения постоянного тока, снабженные дополнительным выпрямительным устройством.

Универсальные электроизмерительные приборы предназначены для измерения силы тока и напряжения в цепях постоянного и переменного тока, а также сопротивления.

Рис. 9. Схема простейшего омметра

Рис. 10. Школьный универсальный электроизмерительный прибор и его шкала

При этом используют измерительный прибор, который вместе с набором шунтов и добавочных сопротивлений позволяет измерять силу тока и напряжение. Такой прибор называют тестером. Тестеры имеют разные конструкции.

Наибольший интерес представляет школьный универсальный электроизмерительный прибор (рис. 10, а). С помощью этого тестера, который также называется авометром, можно проводить измерения основных характеристик электрического тока в широких пределах.

(см. скан)

Измерение в цепях переменного тока проводится при синусоидальном напряжении частотой 50 Гц. Напомним, что школьники могут проводить измерения в цепях с напряжением не выше 42 В.

Для измерения силы тока и напряжения нужно вставить

один провод со специальной вилкой в гнездо с маркировкой (надписью) «общ», расположенное в центре передней панели прибора, а вилку другого провода вставить в одно из гнезд с маркировкой или «V». В левой части передней панели расположены гнезда вольтметра постоянного и переменного токов, в правой — гнезда миллиамперметра постоянного и переменного токов.

Перед началом измерений нужно правильно выбрать предел измерения, вставить вилки в соответствующие гнезда и выбрать шкалу измерительного прибора.

Авометр имеет три шкалы (рис. 10, б). Нижняя шкала равномерная, она содержит 50 делений и предназначена для измерения постоянных токов и напряжений. Эта шкала помечена знаком Средняя шкала неравномерная, она имеет также 50 делений и служит для измерения переменных токов и напряжений. Шкала помечена знаком Верхняя шкала тоже неравномерная и отличается от первых двух тем, что нулевое деление расположено справа. Эта шкала имеет знак Под шкалами против больших делений стоят три ряда цифр: 0, 1,2, 3, 4, 5; 0, 2, 4, 6, 8, 10; 0, 4, 8, 12, 16, 20. Ими удобно пользоваться при определении цены деления. Например, измеряется постоянный ток лампы карманного фонаря силой Выбирается предел измерения отсчет проводится по нижней шкале. Наибольший ток на этом пределе равен ему соответствует 50 делений шкалы, значит, цена деления равна Если стрелка отклонится на 26 делений, то сила тока равна Аналогичные расчеты проводятся на всех пределах измерения. В приведенном примере измерение было возможно только на одном, самом грубом пределе, однако некоторые значения тока можно измерить на нескольких пределах. Например, силу тока в можно измерить на трех пределах: Из этих пределов лучше выбрать тот, в котором измеряемая величина ближе по своему значению к верхнему предельному значению силы тока, т. е. пределу . В этом случае стрелка отклоняется на больший угол и погрешность измерения будет наименьшей.

Сопротивления измеряются с использованием расположенных горизонтально в нижней части лицевбй панели прибора. При этом омметр имеет отдельное гнездо с маркировкой «общ», оно находится внизу справа. Для проведения измерений одну вилку соединительного провода вставляют в гнездо «общ», а другую — в гнездо, имеющее одну из следующих маркировок: «XI», Чем больше измеряемое сопротивление, тем с большим множителем выбирается гнездо.

Перед началом измерения нужно установить «нуль омметра». Установку нуля проводят следующим образом Концы соединительных проводов, вставленных в гнезда омметра, соединяют друг с другом, т. е. гнездо с маркировкой «общ» и гнездо с выбранным множителем соединяют проводником. При этом стрелка отклоняется примерно на всю шкалу, а может даже зашкалить. Вращая ручку с маркировкой «Уст. О» (установка нуля), расположенную в левом нижнем углу прибора, устанавливают стрелку в нулевое положение омметра. После этого к зажимам проводов подключают резистор с неизвестным сопротивлением. Если предел измерения выбран правильно, то стрелка отклонится на угол, соответствующий не менее одной трети шкалы. Если отклонение незначительное, то следует сменить предел измерения. При этом нужно до проведения измерения опять установить нуль шкалы. Для определения значения измеренного сопротивления показания шкалы умножают на соответствующий множитель.

Омметр часто используют для проверки электрических цепей как «пробник». С его работой вы должны были ознакомиться на уроках трудового обучения при изучении темы «Элементы автоматики». Напомним, как в этом случае его применяют. Допустим, нужно найти обрыв медных жил монтажного провода, который не виден из-за изоляции. В этом случае омметр, подключенный к концам провода, покажет бесконечно большое сопротивление. Изгибая провод в разных местах, можно попытаться найти место обрыва. Как только медные жилы соединятся, прибор «оживет», отклонившаяся стрелка покажет нулевое сопротивление. Выбирать предел измерения в данном случае не нужно, так как сопротивление может быть только или нулевым, или бесконечно большим. Напомним, что простейший «пробник» состоит из лампочки от карманного фонаря и батареи.

При измерении постоянных токов, напряжений и сопротивлений ручка, расположенная в правом нижнем углу прибора, должна быть повернута влево до упора так, чтобы белая точка на ней находилась против знака При измерении переменных токов и напряжений ручку поворачивают вправо так, чтобы точка находилась против знака Если эта ручка находится в неправильном положении, то измерения проводить нельзя. При измерении постоянных токов и напряжений нужно предварительно определить направление тока в цепи и полярность источника тока. Для отклонения стрелки прибора в нужном направлении (слева направо) гнездо «общ» соединяют с минусом источника. Например, при измерении напряжения батареи карманного фонаря гнездо «общ» соединяют с отрицательным полюсом, а гнездо вольтметра «10 В» — с положительным полюсом. Если

ошибочно использовать предел 2 В, то стрелка резко отклонится на всю шкалу и ударится об ограничитель. В этом случае нужно быстро отключить прибор и исправить ошибку. Неправильное подключение вольтметра к полюсам источника приводит к отклонению стрелки влево, т. е. в нерабочую часть шкалы. При измерении постоянного тока он должен проходить через прибор от гнезда с выбранным пределом измерения к гнезду «общ». Понятно, что когда измеряются переменные токи и напряжения, то о полярности включения прибора говорить не имеет смысла.

При проведении измерений нужно правильно выбирать пределы измерений и включать прибор в цепь. Ошибки могут привести к порче прибора и электрической схемы. Особенно опасны ошибки при измерении напряжения, когда провода оказываются случайно вставленными в гнезда, соответствующие измерению силы тока.

В этом случае вместо вольтметра параллельно нагрузке подключается амперметр, обладающий малым сопротивлением, что приводит к такому резкому возрастанию силы тока, проходящему через прибор, что он может сгореть.

(см. скан)

(см. скан)