Измерение больших сопротивлений в радиолюбительских условиях

Измерение малых сопротивлений схема

В радиолюбительской практике иногда требуется измерить малые сопротивления значение которых ниже 1 Ом, например, в случае проверки обмоток трансформаторов на короткое замыкание, контактов реле, различных шунтов,. Как же осуществить измерение малых сопротивлений величиной в милиомы или микроомы? Как известно из курса электротехники, измерение сопротивлений основано на эффекте преобразовании их величины в ток или напряжение. На этом принципе и основывается схема приставки к мультиметру.

Измерение малых сопротивлений схема приставки к мультиметру – милиомметр

Эта простая схема используется при измерении малых значений сопротивления – от 0,001 до 1.999 ом. Нам потребуется отдельный аккумулятор для питания радиолюбительской конструкции. Напряжение питания стабилизируется ИМС LM317LZ. Подстроечное сопротивление необходимо точно настроить на ток 100 мА, чтобы обеспечить высокую точность и малую погрешность.

Печатная плата показана на рисунке ниже и ее проще всего сделать по технологии ЛУТ. При сборке конструкции постарайтесь сократить длину монтажных проводов до минимума.

На экран стандартного цифрового мультиметра D830 будет выведено значение в Омах, от 0,001 до 1.999 Ом. Для проверки прибора определите номинал несколько параллельно соединённых одноомных сопротивлений.

Измерение малых сопротивлений схема основанная на аналоговом способе

Если хотите, то можете спаять не просто приставку, а полностью готовый самостоятельный прибор. В этом аналоговом милиомметре применяются два режима определения сопротивления. При стабильном токе в 1А шкала 1 деление = 0,002 Ом и при стабильном токе 0,1А шкала 1 деление = 0,02 Ом. При токе в 0,1А прибор сможет определить сопротивление от 0,02 Ома до одного Ома.

Принцип работы устройства основан в определении падения напряжения на измеряемом сопротивлении при прохождении через него заданного стабильного тока. Сопротивление рамки у стрелочного измерительного устройства 1200 Ом, ток полного отклонения равен 0,0001 А, значит, если мы применим этот индикатор в роли вольтметра, необходимо подать на него напряжение U = IхR = 0,0001х1200 = 0,12 В = 120 мВ для отклонения стрелки на последнее деление шкалы. Именно это напряжение должно упасть на сопротивлении в 1 Ом на пределе измерения прибора от 0,02 Ома до 1 Ома. Значит на этом пределе нам требуется пропустить через измеряемый резистор стабильный ток I = U/R = 0,12/1 = 0,12A = 120 мА. По аналогии рассчитываем предел и для других значений.

Принцип работы этой схемы основывается на методе измерении падения напряжения на измеряемом сопротивлении при заранее известном значении тока протекающего через него. На транзисторе VT1 создает постоянное значение тока, а его стабильность поддерживает операционный усилитель, который осуществляет управление VT1.

номинал постоянного тока в момент измерения сопротивлений до 20 Ом -10 мА и 100 мА при измерении до 2 Ом. Для стабильной работы приставки, микросхема DA1, запитана от стабилизатора напряжения 78L05. Тумблером SA1 осуществляется выбор предела измерений. Кнопку SA3 нажимаем только в момент измерений. Для защиты вольтметра в схему добавлен диод VD1.

Сперва ручки переменных сопротивлений R2 и R5 устанавливаем в средние положения. затем на конструкцию подают напряжение 8-24 В. Постоянную величину тока, протекающего через замеряемое сопротивление, задаем следующим методом. Необходимо щупы точного амперметра подключить к зажимам измеряемого сопротивления. Переключатель SA1 поставить в положение замера сопротивлений до 2 Ом, затем нажимаем на SA3 и путем изменения переменного сопротивления R5 выставляем ток 100 мА. Далее SA1 установить в положение до 20 Ом, нажимаем SA3 уже R2 настраивают ток 10 мА. Повторяют это способ калибровки тока несколько раз, а затем движки переменных сопротивлений покрыть лаком или краской.

Каталог радиолюбительских схем

МНОГОПРЕДЕЛЬНЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ ПРИБОР СО СТРЕЛОЧНЫМ ИНДИКАТОРАМ

Несмотря на достаточно высокую стоимость и трудности, связанные с приобретением стрелочных микроамперметров, большинство промышленных и особенно радиолюбительских приборов, предназначенных для измерения напряжений, токов и сопротивлений, основано на использовании именно таких индикаторов. Эти приборы позволяют более оперативно производить измерения, а точность измерений определяется их классом и точностью постоянных резисторов, используемых в качестве шунтов и добавочных сопротивлений, расширяющих пределы измерений.

Рассмотрим методику выбора величин резисторов для расширения пределов измерения тюков.

Типовая схема включения шунтирующих резисторов для обеспечения “л” пределов измерения тока приведена на рис. 7, где Rl, R2, . Rn — резисторы универсального шунта, Ro —добавочный резистор, включенный последовательно с рамкой микроамперметра, R р — сопротивление его рамки, I1 I/2, . In — новые пределы измерения постоянного тока.

Шунты применяют тогда, когда требуемый наименьший предел измерения тока I1 превышает ток полного отклонения стрелки микроамперметра I0. При подаче тока I1 падение напряжений на универсальном шунте и клеммах микроамперметра с учетом сопротивления добавочного резистора Ro оказываются одинаковыми:

Отсюда получают выражения для определения сопротивлений резисторов универсального шунта:

Расчет величин резисторов шунта производят начиная с верхнего предела измерения.

Если стрелочный микроамперметр используют в качестве вольтметра, то для расширения пределов измерения напряжений последовательно с ним включают дополнительные резисторы (рис 8), где Ro — добавочное сопротивление, включаемое последовательно с рамкой микроамперметра, a Rl, R2, . Rn — добавочные резисторы. Зная ток полного отклонения используемого микроамперметра Iр, сопротивление его рамки Rp и сопротивление выбранного резистора Ro, определяют сопротивление добавочных резисторов из следующих выражений для заданных пределов измерения напряжений постоянного тока:

При конструировании стрелочных измерительных приборов, предназначенных для измерения в цепях постоянного тока, в их состав вводят и измеритель сопротивлений резисторов. Как видно из схемы (рис. 9), основой омметра является обычный многопредельный амперметр, в состав которого дополнительно введены добавочные резисторы R’l, R’2. R’n, источник постоянного тока Б1 и переменный резистор R. В связи с введением этого резистора упрощается компенсация уменьшения напряжения батареи при ее разрядке. Расчет сопротивлений добавочных резисторов производят по следующей формуле:

где Rul — результирующее сопротивление амперметра на i пределе измерений, равное:

Влиянием переменного резистора R можно пренебречь, так как результирующее сопротивление амперметра существенно меньше сопротивления этого резистора.

Изложенную методику расчета сопротивлений шунтов и добавочных” резисторов проиллюстрируем на примере многопредельных .амперметра, вольтметра и омметра. Пусть имеется стрелочный микроамперметр типа М-24 с током полного отклонения 100 мкА и сопротивлением рамки 680 Ом. Требуется сконструировать измерительный прибор со следующими пределами измерений:

амперметр — 0—1 мА; 0—10 мА; 0—100 мА и 0—1 А;

вольтметр — 0—1 В; 0—10 В; 0—100 В и 0—1000 В;

омметр — 0,1—10 Ом; 1—100 Ом; 10—1000 Ом н 0,1—10 кОм.

Для упрощения расчета выберем сопротивление резистора R0, равное 320 Ом. Тогда общее сопротивление универсального шунта на самом чувствительном пределе измерения будет равным:

Зная сопротивление RОбщ, определим сопротивления резисторов универсального шунта для остальных пределов измерений:

Далее определим величины добавочных резисторов для вольтметра:

Рассчитав сопротивления резисторов универсального шунта амперметра, для схемы омметра определим сопротивления дополнительных резисторов, учитывая, что питание омметра будет производиться от одного элемента типа 373 с минимальным напряжением Uмин , равным 1 В.

Для этого предварительно определим результирующее сопротивление амперметра на каждом пределе измерений:

И, наконец, рассчитаем сопротивления дополнительных резисторов для пределов измерения:

В заключение выбираем сопротивление переменного резистора из условия:

Рассматриваемый универсальный измерительный прибор (рис. 10) помимо измерений в цепях постоянного тока позволяет производить измерения переменного напряжения и тока. Методика расчета шунтов и дополнительных резисторов при измерениях в цепях переменного тока остается прежней, изменяются лишь чувствительность стрелочного микроамперметра и его полное сопротивление за счет включения выпрямителя переменного тока. Этот выпрямитель ограничивает и высшую частоту измеряемого переменного тока.

Технические характеристики прибора следующие. Измерение постоянного и переменного напряжения производится на шкалах 0—0,1; 0—1; 0—10; 0—100; 0— 1000 В, входное сопротивление при измерении постоянного напряжения составляет 20 кОм/В, а переменного — 6,6 кОм/В. Постоянный ток измеряется на шкалах 0— 0,1; 0—1; 0—10; 0—100 мА и 0—1 А, а переменный — 0—1; 0—10; 0—100 мА и 0—1 А. Погрешность измерений постоянного напряжения и тока не превышает ±2%, а переменного (кроме шкал 0—0,1 В и 0—1 мА, где погрешность доходит до 15%) ±4%.

Измерение сопротивлений резисторов осуществляется на шкалах 2—200; 20—2000 Ом; 0,2—20 и 2—200 кОм с погрешностью, не превышающей ±5%. Прибор может работать и в режиме пробника для измерения целости электрических цепей током до 1 А. Питание пробника и омметра осуществляется от встроенной батареи, состоящей из двух элементов типа 373.

Изменение пределов измерения производится с помощью переключателя В1, а рода работы — переключателем В2. Постоянные резисторы R1—R4 и R5— R8 являются дополнительными при измерении соответственно постоянного и переменного напряжений. Резисторы R9—R13 — сопротивления универсального шунта для измерения постоянного и переменного токов. Максимальное падение напряжения при измерении постоянного тока не превышает 0,2, а переменного — 0,6 В. Резисторы R18—R22 являются дополнительными в схеме омметра. С помощью резистора R15 увеличивается входное сопротивление рамки микроамперметра до 2000±10 Ом. Выпрямление переменного напряжения производится диодами Д1 и Д2, а калибровка требуемой чувствительности при измерениях в цепях переменного тока — подстроечным резистором R14. Переменный резистор R17 предназначен для установки стрелки микроамперметра на начальное деление шкалы при измерении сопротивлений, а резистор R16 ограничивает диапазон изменения чувствительности омметра.

В универсальном приборе применены следующие детали. Все постоянные резисторы, за исключением R16,— типов УЛИ-0,25 или БЛП-0,25 с допуском ±0,5%, резистор R16 — типа МЛТ-0,25. Подстроечный резистор R14 — типа СПЗ-16, а переменный R17 — типа СПО-0,5. Переключатель пределов измерения В1 — типа 5П4Н-ПМ, а переключатель рода работ — кнопочный П2К.

При тщательном подборе резисторов и правильно выполненном монтаже налаживание сводится к подбору резистора R15, что обеспечивает полное сопротивление рамки микроамперметра, равное 2000 Ом, и установлению требуемой чувствительности при измерении в цепях переменного тока. Для этого переключатель В2 ставят в положение измерения переменного напряжения, а переключатель В1 — в положение “10 В”. На вход прибора подают напряжение 10 В частотой 50—400 Гц и, вращая движок подстроечного резистора R14, устанавливают стрелку прибора на последнее деление шкалы. Окончательной операцией является градуировка шкалы омметра. Ее лучше всего выполнять с помощью эталонного магазина сопротивлений, В качестве микроамперметра использован прибор типа М-24 с током полного отклонения 50 мкА и сопротивлением рамки 1000 Ом.

Измерение очень больших сопротивлений

Существует несколько методов измерения больших сопротивлений. Один из них – метод непосредственного отклонения, в котором ток, протекающий через измеряемое сопротивление под воздействием известного напряжения, непосредственно определяется по чувствительному гальванометру, включенному последовательно с сопротивлением. Напряжение на сопротивлении определяется по показанию включенного параллельно сопротивлению вольтметра. Величина искомого сопротивления находится на основании закона Ома делением напряжения на величину протекающего через него тока. Отличие этого метода от метода амперметра-вольтметра заключается лишь в замене амперметра на гальванометр.

Этот же самый метод лежит в основе выпускаемых промышленностью мегаомметров с непосредственным отсчетом. Измерительный механизм в них, как правило, магнитоэлектрического типа (из за его точности, малого собственного потребления и равномерности шкалы). Для определенного рабочего напряжения прибор градуируется непосредственно в единицах сопротивления. Ввиду ограниченной чувствительности мегаомметров, рабочее напряжение мегаоммеров велико (до 2500 в).

Очень распространено измерение больших сопротивлений при помощи потенциометрических схем. Пределы измерений при этом могут быть значительно больше, а аппаратура надежнее и прочнее, чем при способе непосредственного отклонения. В большинстве промышленных мегомметров и тераомметров используется потенциометрический способ. Измеряемое Rx и образцовое Ro сопротивления образуют делитель, питаемый от стабильного источника постоянного напряжения U. Падение напряжения на образцовом сопротивлении измеряют вольтметром V с высоким входным сопротивлением. При определенном значении напряжения U каждому показанию u вольтметра соответствует вполне определенное значение измеряемого сопротивления:

и вольтметр отградуирован в единицах сопротивления.

При осуществлении потенциометрического способа измерения возникают две проблемы: изготовления стабильного образцового сопротивления и выбора высокоомного и чувствительного вольтметра. На больших пределах измерения сопротивления Ro могут быть только непроволочными. Потенциометрические схемы различаются лишь по способу измерения напряжения на образцовом сопротивлении.

Измерение сопротивления при переменном токе

Измерителем иммитанса (или измерителем RLC) называют радиоизмерительный прибор, предназначенный для определения параметров полного сопротивления или полной проводимости электрической цепи. RLC в названии «измеритель RLC» составлено из широко распространённых схемных названий элементов, параметры которых может измерять данный прибор: R — Сопротивление, С — Ёмкость, L — Индуктивность.

Среди основных методов измерения параметров электрических цепей можно назвать мостовые методы и метод, связанный с использованием соотношений закона Ома на переменном токе.

Принцип действия мостовых измерителей иммитанса основан на использовании измерительного моста, для уравновешивания которого в приборе содержатся наборы образцовых активных и реактивных сопротивлений. Такие приборы могут работать только на фиксированных частотах. Реализация цифровых приборов для измерения параметров электрических цепей на основе мостовых методов сопровождается заметным усложнением их схемотехники и автоматизации процессов уравновешивания.

«Приборы, в основу которых положено использование соотношений закона Ома, проще с точки зрения схемотехнической реализации и автоматизированного получения результата измерения. Принцип измерения таких измерителей иммитанса основан на анализе прохождения тестового сигнала (обычно синусоидального) с заданной частотой через измеряемую цепь, обладающую комплексным сопротивлением. Напряжение рабочей частоты с внутреннего генератора подается на измеряемый объект. На выделенном участке цепи измеряется напряжение, ток и фазовый сдвиг между ними. Измеренные величины используются для расчёта параметров цепей».[6]

§103. Измерение электрического сопротивления

Измерение методом амперметра и вольтметра. Сопротивление какой-либо электрической установки или участка электрической цепи можно определить с помощью амперметра и вольтметра, пользуясь законом Ома. При включении приборов по схеме рис. 339, а через амперметр проходит не только измеряемый ток Ix, но и ток Iv, протекающий через вольтметр. Поэтому сопротивление

Rx = U / (I – U/Rv) (110)

где Rv — сопротивление вольтметра.

При включении приборов по схеме рис. 339, б вольтметр будет измерять не только падение напряжения Ux на определенном сопротивлении, но и падение напряжения в обмотке амперметра UA = IRА. Поэтому

где RА — сопротивление амперметра.

В тех случаях, когда сопротивления приборов неизвестны и, следовательно, не могут быть учтены, нужно при измерении малых сопротивлений пользоваться схемой рис. 339,а, а при измерении больших сопротивлений — схемой рис. 339, б. При этом погрешность измерений, определяемая в первой схеме током Iv, а во второй — падением напряжения UА, будет невелика по сравнению с током Ix и напряжением Ux.

Измерение сопротивлений электрическими мостами. Мостовая схема (рис. 340,а) состоит из источника питания, чувствительного прибора (гальванометра Г) и четырех резисторов, включаемых в плечи моста: с неизвестным сопротивлением Rx (R4) и известными сопротивлениями R1, R2, R3, которые могут при измерениях изменяться. Прибор включают в одну из диагоналей моста (измерительную), а источник питания — в другую (питающую).

Сопротивления R1 R2 и R3 можно подобрать такими, что при замыкании контакта В показания прибора будут равны нулю (в та-

Рис. 339. Схемы для измерения сопротивления методом амперметра и вольтметра

Рис. 340. Мостовые схемы постоянного тока, применяемые для измерения сопротивлений

ком случае принято говорить, что мост уравновешен). При этом неизвестное сопротивление

В некоторых мостах отношение плеч R1/R2 установлено постоянным, а равновесие моста достигается только подбором сопротивления R3. В других, наоборот, сопротивление R3 постоянно, а равновесие достигается подбором сопротивлений R1 и R2.

Измерение сопротивления мостом постоянного тока осуществляется следующим образом. К зажимам 1 и 2 присоединяют неизвестное сопротивление Rx (например, обмотку электрической машины или аппарата), к зажимам 3 и 4 — гальванометр, а к зажимам 5 и 6 — источник питания (сухой гальванический элемент или аккумулятор). Затем, изменяя сопротивления R1, R2 и R3 (в качестве которых используют магазины сопротивлений, переключаемые соответствующими контактами), добиваются равновесия моста, которое определяется по нулевому показанию гальванометра (при замкнутом контакте В).

Существуют различные конструкции мостов постоянного тока, при использовании которых не требуется выполнять вычисления, так как неизвестное сопротивление Rx отсчитывают по шкале прибора. Смонтированные в них магазины сопротивлений позволяют измерять сопротивления от 10 до 100 000 Ом.

При измерении малых сопротивлений обычными мостами сопротивления соединительных проводов и контактных соединений вносят большие погрешности в результаты измерения. Для их устранения применяют двойные мосты постоянного тока (рис. 340,б). В этих мостах провода, соединяющие резистор с измеряемым сопротивлением Rx и некоторый образцовый резистор с сопротивлением R0 с другими резисторами моста, и их контактные соединения оказываются включенными последовательно с резисторами соответствующих плеч, сопротивление которых устанавливается не менее 10 Ом. Поэтому они практически не влияют на результаты измерений. Провода же, соединяющие резисторы с сопротивлениями Rx и R0, входят в цепь питания и не влияют на условия равновесия моста. Поэтому точность измерения малых сопротивлений довольно высокая. Мост выполняют так, чтобы при регулировках его соблюдались следующие условия: R1 = R2 и R3 = R4. В этом случае

Двойные мосты позволяют измерить сопротивления от 10 до 0,000001 Ом.

Если мост не уравновешен, то стрелка в гальванометре будет отклоняться от нулевого положения, так как ток измерительной диагонали при неизменных значениях сопротивлений R1, R2, R3 и э. д. с. источника тока будет зависеть только от изменения сопротивления Rx. Это позволяет проградуировать шкалу гальванометра в единицах сопротивления Rx или каких-либо других единицах (температура, давление и пр.), от которых зависит это сопротивление. Поэтому неуравновешенный мост постоянного тока широко используют в различных устройствах для измерения неэлектрических величин электрическими методами.

Применяют также различные мосты переменного тока, которые дают возможность измерить с большой точностью индуктивности и емкости.

Измерение омметром. Омметр представляет собой миллиамперметр 1 с магнитоэлектрическим измерительным механизмом и включается последовательно с измеряемым сопротивлением Rx (рис. 341) и добавочным резистором RД в цепь постоянного тока. При неизменных э. д. с. источника и сопротивления резистора RД ток в цепи зависит только от сопротивления Rx. Это позволяет отградуировать шкалу прибора непосредственно в омах. Если выходные зажимы прибора 2 и 3 замкнуты накоротко (см. штриховую линию), то ток I в цепи максимален и стрелка прибора отклоняется вправо на наибольший угол; на шкале этому соответствует сопротивление, равное нулю. Если цепь прибора разомкнута, то I = 0 и стрелка находится в начале шкалы; этому положению соответствует сопротивление, равное бесконечности.

Питание прибора осуществляется от сухого гальванического элемента 4, который устанавливается в корпусе прибора. Прибор будет давать правильные показания только в том случае, если источник тока имеет неизменную э. д. с. (такую же, как и при градуировке шкалы прибора). В некоторых омметрах имеются два или несколько пределов измерения, например от 0 до 100 Ом и от 0 до 10 000 Ом. В зависимости от этого резистор с измеряемым сопротивлением Rx подключают к различным зажимам.

Измерение больших сопротивлений мегаомметрами. Для измерения сопротивления изоляции чаще всего применяют мегаомметры магнитоэлектрической системы. В качестве измерительного механизма в них использован логометр 2 (рис. 342), показания кото-

Рис. 341. Схема включения омметра

Рис. 342. Устройство мегаомметра

рого не зависят от напряжения источника тока, питающего измерительные цепи. Катушки 1 и 3 прибора находятся в магнитном поле постоянного магнита и подключены к общему источнику питания 4.

Последовательно с одной катушкой включают добавочный резистор Rд, в цепь другой катушки — резистор сопротивлением Rx.

В качестве источника тока обычно используют небольшой генератор 4 постоянного тока, называемый индуктором; якорь генератора приводят во вращение рукояткой, соединенной с ним через редуктор. Индукторы имеют значительные напряжения от 250 до 2500 В, благодаря чему мегаомметром можно измерять большие сопротивления.

При взаимодействии протекающих по катушкам токов I1 и I2 с магнитным полем постоянного магнита создаются два противоположно направленных момента М1 и М2, под влиянием которых подвижная часть прибора и стрелка будут занимать определенное положение. Как было показано в § 100, положение подвижной

Рис. 343. Общий вид мегаомметра (а) и его упрощенная схема (б)

части логометра зависит от отношения I1/I2. Следовательно, при изменении Rx будет изменяться угол ? отклонения стрелки. Шкала мегаомметра градуируется непосредственно в килоомах или мегаомах (рис. 343, а).

Чтобы измерить сопротивление изоляции между проводами, необходимо отключить их от источника тока (от сети) и присоединить один провод к зажиму Л (линия) (рис. 343,б), а другой — к зажиму 3 (земля). Затем, вращая рукоятку индуктора 1 мегаомметра, определяют по шкале логометра 2 сопротивление изоляции. Имеющийся в приборе переключатель 3 позволяет изменять пределы измерения. Напряжение индуктора, а следовательно, частота вращения его рукоятки теоретически не оказывают влияние на результаты измерений, но практически рекомендуется вращать ее более или менее равномерно.

При измерении сопротивления изоляции между обмотками электрической машины отсоединяют их друг от друга и соединяют одну из них с зажимом Л, а другую с зажимом 3, после чего, вращая рукоятку индуктора, определяют сопротивление изоляции. При измерении сопротивления изоляции обмотки относительно корпуса его соединяют с зажимом 3, а обмотку — с зажимом Л.

ИЗМЕРЕНИЕ БОЛЬШИХ ВЕЛИЧИН СОПРОТИВЛЕНИЙ

В схеме, если Rх равняется бесконечность, ключ разомкнут, то прибор, измеряющий величину I показывает 0. При замыкании ключа ток в цепи наибольший

Если Rx учитывает, т.е. рабочий ток

Сопротивление Rпр стремимся сделать меньшим, чтобы уменьшить погрешность измерения. Калибровка — на ноль. Обе схемы используются в стрелочных комбинированных приборах для измерения R. Класс точности невысок (5).

Стрелочные омметры дают значительную погрешность за счет влияния сопротивления прибора.

Цифровые измерители сопротивления.

Стрелочные приборы имеют дополнительную погрешность шкалы считывания. Поэтому при точных измерениях применяют цифровые омметры. Принцип измерения тот же, но сам прибор более точный (циф. (V)).

Цифровой вольтметр

+

Генератор Rx

тока

Измерение напряжения Ux пропорционально Rx при I const. Основная сложность в приборе — обеспечить постоянство тока через измерительный резистор. Следовательно, нужна схема генератора тока. Величина падения U преобразуется АЦП в двоично-десятичный код и выводится на индикацию. Диапазоны измерения выбираются так, чтобы использовать всю разрядную сетку. Переключением входных делителей, на входной сигнал ставятся делители, снимаем величину сигнала. Переключение делителей выполняется вручную (например в приборах В7-27), либо автоматически в мультиметрах. Точность цифровых измерителей сопротивления несколько выше (класс 1; 2). Наиболее точные приборы для измерения R — мосты. Причем, в зависимости от элемента регистрации мосты могут быть как простые (стрелочные), так и цифровые

чувствительность

+ R1 R2

R4

1 2

Условие баланса моста подразумевает равенство произведений в противоположных плечах R1Rx и R2R3. При этом U12=0. Индикатор, включенный в диагональ, показывает отсутствие тока. Такой мост называют уравновешенным. Равновесие достигается изменением величины одного из резисторов. Ручка вращения R3 связана со шкалой, проградуированной в единицах сопротивления. Таким образом, при вращении R3 добивается равновесие моста и получают отсчет по шкале. Диапазоны измерения можно переключать, добавляя величину R2. Как правило, мосты постоянного тока применяют для точного измерения сопротивления. Величина питания напряжения оказывает влияние на крутизну приращения тока в диагонали. Поэтому ставят элемент регулировки в питающую цепь и называют это чувствительностью. Величина сопротивления, чувствительность, зависит от индикатора, его допустимого тока. При приближенных измерениях питающее напряжение должно быть меньше, чтобы примерно определить Rх. Для большей точности напряжения (резистор) делают таким, чтобы ток в диагонали увеличилсяи можно точнее добиться равновесия моста. Малые значения R (например, измерение собственного сопротивления кабеля) проводят на мостах постоянного тока. Класс точности мостовых схем порядка 0,1. Если ток в диагонали моста фиксируется измерительным прибором (величину тока), мосты называют неуравновешенными. В этом случае изменять R3 не следует. Прибор градуируется в единицах сопротивления. Диапазон и чувствительность остаются. Поскольку в неуравновешенных мостах нет элемента настройки, их погрешность меньше при тех же характеристиках измерительного прибора. В качестве индикатора измерительного прибора используют цифровые. Такие мосты называются цифровыми. Величину сопротивления можно измерять и при переменном питающем напряжении.

Измерение прибора переменного тока имеет большую погрешность, чем постоянного тока. Поэтому мост постоянного тока точнее. Величину сопротивления можно измерить и стрелочным логометром, если включить Rх в одну обмотку, а в другую — R.

Е

В той или иной форме величина сопротивления используется как информативный параметр, через который и вычисляется непосредственно значение L и C. Две величины, индуктивное и емкостное сопротивления, вместе с этим могут быть вычислены через резонансные свойства колебаний системы.

Величина емкости оказывает влияние на временной интервал τ ≈ RC. В основу всех измерений положены зависимости временного интервала от величины «С» при известном «R».

Использование величины сопротивления

для определения L, C

1.1 Самый простой метод это (A) и (V). Структура измерителя аналогична измерителю R сопротивления, где также фиксируется значение тока в цепи, но уже на частоте. Поскольку частота сигнала генератора фиксирована, шкала может быть проградуирована в единицах C,L. Например, в комбинированном приборе C4313 измерение величины С производится от внешнего генератора, в сети 220 В. Величина индуктивности таким методом измеряется редко, поскольку индуктивное сопротивление не велико. Величина индуктивности по этому методу вычисляется (косвенный метод).

1.2 Использование уравновешенных и не уравновешенных мостов переменного тока. Это основной метод в точных лабораторных условиях. Для измерения емкости используют мост, в котором в соседние плечи включены конденсаторы. Условие баланса мота прежнее. В отличие от активных сопротивлений здесь комплекс

C1

R1 R2

f

C2

Мост может быть как уравновешенным, так и неуравновешенным. Подбор величины емкости С1 уравновешивает мост. Обычно необходимо переключением диапазона добиться грубого равенства и плавным изменением С1, точное. Частота генератора подбирается с тем, чтобы обеспечить оптимум при анализе потерь в элементах.

Дата добавления: 2014-10-15 ; Просмотров: 462 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Радиолюбительские измерения: когда нет частотомера

В радиолюбительской практике, в силу ограниченности бюджета, часто возникает ситуация, когда тот или иной нужный для работы прибор недоступен. В такой ситуации приходится вычислять нужный параметр по результатам косвенных измерений, т.е. «сверлить пилой и пилить буравчиком».

В процессе отладки разрабатываемого мной устройства возникла необходимость провести калибровку цифрового синтезатора частоты в составе этого устройства. Задача является тривиальной при наличии частотомера электронно-счётного (ЭСЧ). Проблема же заключалась в том, что «взять взаймы» частотомер мне не удалось.

Если описать работу применённого в устройстве синтезатора частоты совсем просто, он образует на выходе сигнал с частотой Fs путём обработки входного сигнала от опорного генератора с частотой Fxo:

В качестве частотозадающего элемента опорного генератора был использован недорогой кварцевый резонатор с маркировкой на корпусе «TXC 25.0F6QF». Точное значение частоты сигнала опорного генератора известно не было. В настройках синтезатора опорная частота была указана константой 25000000 Hz. Сам синтезатор частоты был запрограммирован на вывод сигнала частотой 9996 kHz.

Проверка работоспособности схемы

Для проверки работоспособности синтезатора был использован цифровой осциллограф Rigol DS1102E. В настройках канала было включено измерение частоты.

Осциллограф на выводах кварцевого резонатора показал измеренное значение 25.00 MHz, а на выходе синтезатора – 10.00 MHz. В принципе, это уже было неплохо: схема работала.

Метод биений частоты

Аналогом калибровки частотозадающих цепей методом биений является методика настройки музыкальных инструментов по камертону. Звук, извлекаемый из инструмента, накладывается на звук камертона. Если тоны не совпадают, возникают хорошо заметные на слух «биения» частоты. Подстройка тона музыкального инструмента производится до появления «нулевых биений», т.е. состояния, когда частоты совпадают.

Применение радиоприёмника с панорамным индикатором

Проще всего калибровку синтезатора частоты методом биений было провести с использованием радиоприёмника с панорамным индикатором и сигнала радиостанции RWM в качестве контрольного сигнала.

В качестве контрольного приёмника использовался SoftRock RX Ensemble II с программой HDSDR. Шкала приёмника была ранее откалибрована по сигналам радиостанции RWM на всех трёх частотах: 4996000, 9996000 и 14996000 Hz. В качестве контрольного сигнала использовался сигнал радиостанции RWM на частоте 9996000 Hz.

На скриншоте виден приём секундных меток RWM на частоте 9996000 Hz и приём выходного сигнала синтезатора на частоте, примерно, 9997970 Hz. При задании частоты синтезатора использовалась константа 25000000 Hz (номинальная частота кварцевого резонатора). При проведении калибровки эта константа была умножена на отношение частот 9997970 Hz и 9996000 Hz. В результате было получено значение реальной частоты запуска кварцевого резонатора 25004927 Hz. Это значение было занесено константой в прошивку устройства. На скриншоте показан результат проведения калибровки:

Частота выходного сигнала синтезатора 9996 kHz точно соответствует частоте приёма секундных меток RWM на частоте 9996000 Hz.

После проведения калибровки осциллограф показал на выводах кварцевого резонатора – 25.00 MHz, а на выходе синтезатора – 10.00 MHz, т.е. те же самые значения, что и до калибровки.

Использование сигналов вещательных радиостанций

В Перми в светлое время суток стабильно принимается сигнал RWM на частоте 9996 kHz, а в тёмное время суток – на частоте 4996 kHz. Если прохождение радиоволн нестабильно, и сигналы RWM не принимаются, на сайте hfcc.org можно найти частоты и расписание работы вещательных радиостанций.

Несущие сигналы вещательных станций тоже можно, при необходимости, использовать в качестве контрольных, т.к. они обычно имеют отклонение частоты не более 10 Hz от частоты вещания.

Краткие выводы

Наиболее простой и точный способ измерения частоты сигнала в радиодиапазоне — измерение частоты электронно-счётным частотомером.

Получить приблизительное значение частоты сигнала можно, приняв его на контрольный приёмник с калиброванной шкалой.

Получить при использовании контрольного приёмника точное значение частоты сигнала можно по «нулевым биениям» измеряемого сигнала с контрольным сигналом, полученным от эталонного источника.

Необходимые дополнения:

Калибровку синтезатора можно было бы провести:

  1. Конечно же, с помощью ЭСЧ.
  2. Методом биений с помощью профессионального приёмника без панорамного индикатора, например, Р-326, Р-326М, Р-250М2 и т.п. и сигналов RWM «на слух». Это было бы не так наглядно, как с панорамным индикатором, и заняло бы больше времени.
  3. С помощью калиброванного генератора и осциллографа по фигурам Лиссажу. Выглядит очень эффектно, но требует дополнительного недешёвого оборудования.

И ещё, область применения радиолюбителями радиоприёмников, упомянутых выше, очень широка. Они применяются для наблюдения за эфиром, для контроля прохождения радиоволн, для контрольного прослушивания сигналов при настройке радиостанций и т.п.

Читайте также:  Зарядное устройство для всех типов аккумуляторов
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Загрузка ...
Adblock
detector