Автор разработки: А.Зызюк
Схема принципиальная Многопредельный вольтметр с линейной шкалой
У обычного тестера есть недостатки, с которыми я не смог смириться: это необходимость "перебрасывания" щупов прибора при смене полярности измеряемого напряжения и нелинейность начального участка шкалы на переменном токе.
Применение выпрямителей на диодах как раз и дает нелинейность шкалы на переменном токе из-за нелинейности характеристик диодов.
Поэтому от диодных схем я отказался сразу. Использование же электронных усилителей, позволяющих линеаризовать шкалу, привязывает схему к блоку питания.
В то же время простой детектор можно собрать всего на четырех германиевых транзисторах. Именно на таком линейном детекторе и собран предлагаемый многопредельный вольтметр (рис.1).
Из схемы видно, что измерительная головка PA1, включенная между коллекторами VT1, VT2 и VT3, VT4 является его нагрузкой.
Схема достаточно проста, а кажущаяся сложность — небольшая цена за удобство в эксплуатации прибора, отсутствие необходимости изготовления новых шкал и калибровки головки микроамперметра.
Следует отметить и некоторые недостатки данной конструкции:
- для головки с током полного отклонения 300 мкА (в авторском варианте от Ц4352) получается низкое входное сопротивление — Rвх приблизительно равно 2 кОм/В;
- отсутствие возможности определения полярности постоянного напряжения, так как вольтметр по сути получился "униполярным".
Первый недостаток устраним легко — достаточно применить микроамперметр с током полного отклонения 50 мкА. Реальное Rвx составляет тогда около 10 кОм/В, что вполне достаточно для большинства любительских измерений. Одновременно необходимо увеличить номиналы добавочных резисторов.
Второй недостаток легко устраним (если в этом есть необходимость) с помощью коммутации или дополнительной индикации полярности.
Перевод вольтметра из режима измерения переменного напряжения в режим "постоянки" предельно прост. Для этого в цепь нагрузки детектора включается добавочное сопротивление, необходимое для компенсации разности показаний на переменном и постоянном токах.
Применив галетный переключатель SA1 на 11 положений, получаем отличную "растяжку" шкалы — почти в два раза. Ведь наибольшая точность стрелочных приборов достигается вблизи конечных значений шкалы. Следует отметить, что для данной схемы детектора его линейность определяется:
- сопротивлением рамки микроамперметра и ее чувствительностью, т.е. чем выше сопротивление и больше чувствительность, тем меньше нагружен детектор, а значит — выше линейность и меньше потерь в самом детекторе;
- коэффициентом усиления (h21э) транзисторов в детекторе. Чем больше h21э и меньше разность h21э по парам транзисторов, тем выше линейность шкалы. Лучше всего подобрать все транзисторы с одинаковым h21э.
Не следует забывать, что "конечная погрешность" прибора зависит от точности вольтметра, по которому ведется подбор добавочных резисторов. Поэтому образцовый прибор должен иметь погрешность примерно в 5... 10 раз меньше погрешности настраиваемого.
В вольтметре предусмотрена аварийная зашита на VD1, VD2, R10, FU1. Оригинальностью и изящностью она не отличается, зато проста и не мешает.
Стабилитроны VD1 и VD2 можно заменить несколькими включенными последовательно кремниевыми диодами, например КД202 (КД202А). Количество диодов подбирается экспериментально — так, чтобы они не влияли на показания прибора. Переключение режимов осуществляется переключателем SA2.
Для подбора номиналов резисторов в небольших пределах можно использовать параллельное соединение двух резисторов, первый из которых имеет номинал немного больше необходимого, а второй — в 10... 1000 раз больше первого. Вторым резистором и осуществляется подгонка номинала до требуемого значения.
В высокоомных цепях используется последовательное соединение нескольких резисторов.
P-n-р транзисторы можно заменить любыми из серий МП39...МП42; n-р-n — МП11, МП35...38 с любыми буквами. Важно лишь, чтобы у всех транзисторов h21э был не ниже 40.
Частотный диапазон детектора сохраняется до 8...12 кГц.
Налаживание прибора особенностей не имеет, оно типично для обычного стрелочного измерителя напряжения (тестера).
Если нужно получить как можно большую линейность начального участка шкалы вольтметра, следует увеличить общее сопротивление рамки микроамперметра вместе с R15. Но тогда, в случае увеличения R15, падает чувствительность детектора, а значит, снижаются номиналы добавочных резисторов R1...R9 и входное сопротивление прибора.
Печатная плата с расположением деталей представлена на рис.2.
Источник: А.Зызюк, журнал "Радиолюбитель". Схемы и статьи публикуются с разрешения редакции журнала.
Похожие материалы:
|
