Вимірювання напруги, струму та опору за допомогою авометра
Маркування
ВИМІР НАПРУГИ З ДОПОМОГЮ ЦИФРОВОГО АВОМЕТРА
Приклад дослідження трансформатора за допомогою китайського ширпотребівського авометра. Для дослідів був узятий широко поширений, серед радіоаматорів-початківців трансформатор ТВК 110 (трансформатор кадрової розгортки, від лампових чорно - білих телевізорів). Цей трансформатор популярний тим що, незважаючи на свою простоту, він має достатню потужність, і дві вторинні обмотки, включені послідовно (не плутайте саме дві обмотки, а не одну обмотку із середнім відведенням) що достатньо для побудови блоків живлення з різними межами постійної напруги, зокрема й регульованих. Про доступність цього трансформатора я думаю говорити зайве, хоча повторюся. ТВК, можна взяти за копійки на будь-якій барахолці або допомогти сусідові, дідусеві, винести з 5-го поверху старий телевізор на сміття і там його розібрати, я думаю, він вам ще й гроші заплатить. Потрібно пам'ятати, що трансформатори ТВК мають кілька модифікацій, тому величини напруги на вторинних обмотках можуть відрізнятися. Власне навіщо ми й вчитимемося вимірювати напругу. Варіант схеми трансформатора з включенням вольтметра у ланцюг, що вимірюється, дивіться нижче.
Схема піддослідного трансформатора ТВК 110.
1). Вимірювання змінної напруги однієї з вторинних обмоток трансформатора. Перемикач роду роботи приладу, і включення в роз'єм приладу щупів, повинні бути точно як на фото. Як фіксатори щупів на клемах трансформатора, застосовуємо затискачі типу "крокодил".
У цьому досвіді видно що на одній з обмоток трансформатора 13,2 вольта, 0,2 вольта в нашому випадку можна не брати до уваги, тому як кожен прилад має похибку і десяті - соті часткиВимірювання будуть для будь-якого приладу різні. Виходячи з цього можна вважати, що на вимірюваній обмотці змінна напруга 13 вольт, це саме те, що потрібно для блоку живлення запропонованого як практична робота в 9-му уроці. Запам'ятовуємо варіант включення приладу в ланцюг, що вимірюється тому що саме такий варіант ви будете часто використовувати для вимірювання змінної напруги величиною до 200 вольт. Для вимірювання змінної напруги 220 вольт, перемикач роду роботи приладу, необхідно повернути до позначки 750. Переходимо до наступного досвіду.
2). Вимірюємо наступну обмотку. Все аналогічно першому досвіду, з тією різницею, що перекидаємо крокодили на інші клемми трансформатора, див. фото.
Як бачимо, на цій обмотці змінна напруга склала 21,8 вольт. Теоретично на основі цієї обмотки можна зробити регульований БП з верхньою межею до 20 вольт. Але тут є одна особливість, дана обмотка розрахована на менший гранично допустимий струм, тому її для лабораторного БП використовувати недоцільно.
3). Вимірям напруга двох обмоток з'єднаних послідовно, див. схему нижче.
Змінюємо розташування щупів на клемах трансформатора як на фото.
Тут ми бачимо, що прилад нам показує сумарну змінну напругу двох обмоток, що становило близько 35 вольт. Щодо виготовлення регульованого блоку живлення з верхньою межею напруги 35 вольт, таке включення обмоток нам теж не підходить, все з тієї ж причини, що максимально допустимий струм однієї з обмоток досить малий близько 0,5А. Звідси і правило: при послідовному з'єднанні двох і більше обмоток трансформатора, для досягнення потрібного значення напруги і при роботітрансформатора на постійне однотипне навантаження, обмотки повинні мати однаковий максимально допустимий струм обмоток або що те ж саме, однаковий переріз дроту всіх вторинних обмоток, що з'єднуються.
У наступних дослідах розглянемо методику вимірювання постійної напруги. У цих дослідах замість діодів я використовуватиму діодний міст - КЦ402. Схему підключення діодного мосту та вимірювального приладу див. нижче.
1). Вимірювання постійної напруги за допомогою цифрового приладу. Див фото. При вимірюванні постійної напруги перемикач роду роботи вимірювального приладу потрібно переключити в положення відповідне вимірювання постійного напруги. Це потрібно запам'ятати і надалі керуватися. Позитивному полюсу відповідає червоний щуп, негативному – чорний
Зверніть особливу увагу на перемикач роботи приладу. Зараз він знаходиться в положенні, яке відповідає виміру постійної напруги, з максимально допустимою верхньою межею виміру 20в. Якщо передбачуване вимірювання напруга буде більше 20в, тоді перемикач роду роботи ставлять у положення, що відповідає верхній межі 100в. і т.д. Якщо ви випадково забули переключити прилад на більшу межу виміру, то в кращому випадку він перейде на захист, у гіршому вийде з ладу. По приладу видно, що виміряна напруга склала 12в., хоча на вторинній обмотці трансформатора ми заміряли і було 13в., у чому річ? Фокус тут у тому, що на опорі діодного моста відбувається падіння напруги 1в. Діодний міст КЦ402 складається з діодів, що мають кремнієву структуру. Якщо застосувати германієві діоди в діодному мосту, падіння напруги буде меншим. Під час проектування БП це потрібно враховувати.
2). Що жбуде якщо переполюсувати щупи приладу? Власне кажучи щодо приладу, який ми застосовуємо, страшного нічого не станеться. Він також буде вимірювати напругу, тільки до показань величини напруги, додатися ще знак "-", і похибка вимірювань буде трохи більше (правда я це сам нещодавно помітив, мабуть все залежить від того, наскільки вдало спроектована схема компаратора та АЦП приладу ). По знаку " - ", що з'явився, ми можемо судити, чи правильно ми підключили полюси джерела живлення до приладу і тим самим чітко визначити де в схемі мінус і плюс джерела живлення. Це щодо цифрового приладу, а ось у стрілочному при переполюсуванні виникнуть проблеми, стрілка прагнутиме відхилитися назад і нам здаватиметься що вона стоїть на місці, тому що її рух назад обмежений. Хоча за незначними рухами та відхиленнями стрілки можна зрозуміти що прилад переполюсований і необхідно поміняти щупи місцями. У такій ситуації стрілочний прилад може вийти з ладу.
Аналогічним чином вимірюється постійна напруга гальванічного елемента (батарейка, крона) і якщо вона набагато менша за вказаний на корпусі елемент, значить ваша батарейка як у народі кажуть, вже підсіла або сіла зовсім (на радіоаматорському сленгу "здохла").
При вимірі опору резистора перемикач роду роботи приладу перемикають у відповідне положення, при цьому щупи залишаються в гніздах, див. фото. Також положення регулятора залежить від передбачуваної величини опору резистора, що вимірюється. Наприклад: вимірюваний резистор 130 Ом, тоді перемикач роду роботи ставимо в положення до 200 Ом, якщо резистор опором в 1к, тоді перемикаємо - у положення відповідне позначки 2000 Ом. і т.д..
І сама, на мій погляд, цікава тема, яка полегшить долю юних радіоаматорів бажаючих забезпечити свій БП індикатором вихідної напруги. Тут я спробую розповісти що називається на пальцях, методику підбору додаткового резистора до будь-якого наявного мікроамперметра, щоб перетворити його на вольтметр. Методика досить проста і навіть дивлячись на нижче представлені фото можна легко здогадатися, що мається на увазі. Для визначення опору додаткового резистора, нам знадобиться: змінний резистор опором 150 - 200 Ком., бажано з лінійною функціональною залежністю (клас - а), мікроамперметр який буде використовуватися в БП як вольтметр, і джерело живлення, з максимальною напругою, яке буде вимірювати так званий вольтметр. У нашому випадку це може бути саморобний БП та всім нам знайомий цифровий авометр. У моєму випадку як допоміжний вольтметр, використовувався вбудований вольтметр лабораторного БП. схему, яку необхідно зібрати.
1). Після того як зібрали вище наведену схему, викручуємо двигун резистора в положення максимального опору, після цього включаємо джерело напруги (у нашому випадку регульований БП). Якщо у вас БП має максимальну напругу 12В, а мінімальну близько 1В, то це якраз той випадок, який наводиться у моєму прикладі. Далі обертанням додаткового змінного резистора домагаємося максимального відхилення стрілки індикатора (максимум показання приладу), див. фото. Це і відповідатиме напрузі 12в.
2). Далі потрібно перевірити показання мікроамперметра в середині діапазону регульованої напруги БП. Виставляємо вихідну напругу блока живлення в середину діапазону 6в, контролюємо цю напругудопоміжним вольтметром і при цьому дивимося, щоб стрілка мікроамперметра була приблизно на середній ділянці шкали приладу. Це і відповідатиме напрузі 6в. нижче фото.
3). І остаточна операція, це контроль мінімальної напруги, тобто зменшуємо напругу БП до 0в, і контролюємо положення стрілки мікроамперметра, яка теж повинна відхилитися на 0 - нуль або близько до нуля, залежно від того яка мінімальна напруга буде на вашому БП (у БП, запропонованому для практичної роботи в уроці - 9, мінімальна напруга становитиме 0,5 - 1в).
Після того як все зроблено, потрібно випаяти змінний резистор зі схеми, не обертаючи двигун, і заміряти його опір. Далі - залишається підібрати постійний резистор із близьким за номіналом значенням опору і впаяти в схему, або на будь-яку клему мікроамперметра. Потрібно сказати, що такий вольтметр не буде відрізнятися високою лінійністю по відношенню до вимірюваної напруги, але візуального контролю цілком прийнятний. Для комфортнішого використання такого приладу, непогано, було б акуратно розібрати мікроамперметр (якщо це дозволяє його конструктив), і відградуювати шкалу приладу під свої значення напруги, наприклад: 1-3-6-9-12в. Це значно полегшить установку необхідної межі напруги під час роботи з БП. При розмітці поділів, шкала, як я говорив вище, вийде нерівномірною, це обумовлено багатьма факторами.