33.10. Измеритель RLC. Word.

ПРОСТОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ R, C, L.
Измерители емкости и индуктивности, описанные в радиолюбительских журналах,
довольно сложны схемотехнически, часто имеют определенные недостатки (в частности
по пределам измерения). Кроме того, нередки случаи, когда эти схемы измерителей
выполнены с ошибками. Исходя из этого, я решил повторить схему широкополосного
измерителя R, C, L, описанного в [1] (все-таки книга с красивым названием, и цена этой
книги по тем временам не очень маленькая). Оказалось, что и в дорогих книгах с
красивым названием тоже туфта встречается. Я уже думал, что напрасно потерял время,
изготавливая измеритель R, C, L [1], но потом, поразмыслив, создал свой измеритель R, C,
L, использовав идею измерения R, C, L, изложенную в [1].
Схема простого измерителя RCL изображена на РИС.1,а. Прибор позволяет измерять
сопротивления резисторов от 1 Ом до 10 МОм в семи диапазонах (10; 100 Ом; 1; 10; 100
кОм; 1; 10 МОм), емкости конденсаторов от 100 пФ до 1000 мкФ (пределы – 1000 пФ;
0,01; 0,1; 1; 10; 100; 1000 мкФ) и индуктивности катушек от 10 мГ до 1000 Г (пределы –
100 мГ; 0,1; 1; 10; 100; 1000 Г). Питание измерителя R, C, L осуществляется от вторичной
обмотки трансформатора Т1. Напряжение на этой обмотке приблизительно 18В. Провод
вторичной обмотки трансформатора Т1 должен быть рассчитан на ток 1А, первичной – на
0,1А. Трансформатор Т1 должен быть рассчитан на мощность не менее 20Вт.
Схема прибора представляет собой измерительный мост переменного тока. Индикатором
баланса моста служит вольтметр переменного тока Р1 с пределом измерения не ниже 20В
(лучше использовать цифровой вольтметр, измеряющий десятые, а еще лучше – сотые
доли Вольта), подключаемый к клеммам Х3, Х4 или микроамперметр (миллиамперметр)
постоянного тока Р2, подключенный к измерительной диагонали моста через гасящий
резистор R12 (его сопротивление подбирается экспериментально – при напряжении 18В
стрелка микроамперметра должна отклоняться на всю шкалу) и диодный мост VD1…VD4.
Род измерений выбирается переключателем SA3 на 3 положения: І (крайнее левое
положение – измерение сопротивлений) - ,,R”; ІІ – измерение ємкостей - ,,C”; III –
измерение индуктивностей - ,,L”.
В отдельных случаях при измерениях 0 прибора Р1 (Р2) может сохраняться, скажем, от
отметки 4 шкалы переменного резистора R11 до отметки 6. В этом случае величина
измеряемого параметра равна 5.
В режиме измерения сопротивлений
Rx = R1 (R2…R7) R11/ R10.
В режиме измерения емкости
Cx = C1 R11/ R1 (R2…R7).
В режиме измерения индуктивности
Lx = C1 R11 R1 (R2…R7).
Применить подключение резистора сопротивлением 1 Ом на переключатель SA1 для
увеличения диапазона измерений не представляется возможным, т.к. на этом резисторе
будет сравнительно малое напряжение (приблизительно 1В) и уравновесить мост
переменным резистором R11 сопротивлением 4,7 кОм практически невозможно.
Емкость конденсатора С1 применена сравнительно большой (2,5 мкФ) по похожей
причине – если в качестве конденсатора С1 применить конденсатор с меньшей емкостью,
его емкостное сопротивление будет сравнительно большим на низкой частоте (50 Гц).
Даже при емкости конденсатора С1 – 2,5 мкФ, измерение индуктивностей в положении 1
переключателя SA1 не представляется возможным.
Точность измерения индуктивности предлагаемым измерителем R, C, L я не смог
определить, так как у меня нет образцовых катушек сравнительно большой
индуктивности, но не верить вышеприведенной формуле определения индуктивности Lx
оснований нет.
К слову будь сказано, при измерении индуктивности 0 прибор не показывает. При
вращении движка резистора R11 напряжение на измерительной диагонали моста
уменьшается, доходит до определенного уровня, а затем начинает увеличиваться. То
положение движка резистора R11, при котором прибор показывает минимальное
напряжение, и является величиной индуктивности Lx.
Я думаю, вышеприведенное обстоятельство объясняется тем, что для уравновешивания
моста не учтено активное сопротивление катушки индуктивности. Но, с другой стороны,
это неважно, т.к. активное сопротивление катушки не влияет на ее индуктивность и его
спокойно можно измерить обычным омметром.
Погрешность измерения предлагаемого прибора напрямую зависит от самого
конструктора. Тщательно подобрав образцовые резисторы R1…R7, конденсатор С1 и
правильно расчертив шкалу переменного резистора R11, можно свободно добиться того,
чтобы погрешность прибора не превышала 2%.
Переменный резистор R11 – проволочный, желательно открытой конструкции, чтобы
можно было зачищать от пыли и загрязнений резистивную поверхность. Я, например, в
качестве резистора R11 применил переменный проволочный резистор типа ППБ – 3А.
Конденсатор С1 составлен из двух конденсаторов – емкостью 1 мкФ и 1,5 мкФ,
включенных параллельно.
Градуировка шкалы переменного резистора R11 производится при включении
переключателя SA3 в положение ,,R”, а SA1 в положение ,,3”. К зажимам Х1, Х2
поочередно подключают образцовые резисторы сопротивлением 100, 200, 300 Ом…1 кОм
и при каждом уравновешивании моста на шкале переменного резистора делают отметку.
Промежутки между отметками делят на 10 равных частей.
Конденсатор С1 подбирают, установив: SA1 – в положение ,,5”, SA3 – в положение ,,C”.
К зажимам моста Х1, Х2 подключают образцовый конденсатор емкостью 0,01 мкФ,
движок переменного резистора R11 должен быть установлен на отметке ,,1” и при этом
мост должен быть сбалансирован (0 на приборе).
Калибровку моста в режиме измерения индуктивности можно не делать.
Для удобства работы с измерителем R, C, L просто необходимо на лицевую панель
наклеить таблицу с диапазонами измерений R, C, L.
Внешний вид лицевой панели измерителя R, C, L показан на РИС.1,б.
ЛИТЕРАТУРА.
1.
Боровский В.П., Косенко В.И., Михайленко В.М., Партала О.Н. Справочник по
схемотехнике для радиолюбителя. Киев. Техніка. 1987г.