В помощь радиолюбителю. Выпуск 12

Составитель: Никитин Вильямс Адольфович

«В помощь радиолюбителю»

_{Выпуск 12}

(Электроника своими руками)

Глава 1

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ

1.1. Мини-тестер

Жердев А. [1]

Миниатюрный тестер, собранный по схеме, приведенной на рис. 1, состоит из вольтметра постоянных и переменных напряжений и омметра.

Рис. 1. Принципиальная схема мини-тестера

В качестве стрелочного прибора РА1 используется микроамперметр типа М476 с током полного отклонения стрелки 125 мкА, который применяется в аудиомагнитофонах для установки уровня записи. Сопротивления добавочных резисторов R10 и R11 обеспечивают полное отклонение стрелки микроамперметра при подаче на клемму X11 постоянного напряжения 0,5 В, а на клемму Х9 напряжения 2,5 В благодаря добавочному резистору R7. Резисторы R1-R6 служат для получения пределов измерения 5, 25, 50, 250 и 1000 В при соответствующем использовании клемм Х6, Х5, Х4, Х3 и Х2. Измерения постоянного напряжения производятся при подключении перемычки между клеммами Х9 и Х7.

Для измерения переменного напряжения схема содержит выпрямитель с удвоением напряжения, собранный на диодах VD1 и VD2 и конденсаторах С1 и С2. Для отклонения стрелки микроамперметра на всю шкалу при подаче на клемму Х9 эффективного значения переменного напряжения 2,5 В используется добавочный резистор R8. Для измерения напряжений, превышающих 2,5 В, используется перемычка между клеммами Х8 и Х7 и те же клеммы Х2-Х6, что и при измерениях постоянных напряжений, с теми же пределами измерений.

Для включения омметра используется ключ SA1. Резистор R_x, сопротивление которого необходимо измерить, подключается между клеммой «Общ» и одной из клемм Х13-Х18.

Если сопротивление резистора R_x составляет, например, 100 кОм и он подключен к клемме Х15, к батарее GB1 оказывается присоединено последовательное соединение резисторов R18, R17, R16, R15 и R_x. При этом падение напряжения на резисторе R_x оказывается равным:

Это напряжение поступает на вход составного эмиттерного повторителя, собранного на транзисторах VT1, VT2.

С выхода эмиттерного повторителя напряжение такой же величины поступает на вольтметр через добавочный резистор R9, сопротивление которого выбрано так, что в точке соединения R9 и R10 оказывается напряжение 0,5 В, что соответствует полному отклонению стрелки микроамперметра. В связи с чрезвычайно малым током базы транзистора VT1, резисторы R14, R13 и R12 на работу схемы не влияют. Если поочередно в качестве R_x подключать резисторы разных сопротивлений, можно отградуировать шкалу прибора.

Остальные элементы схемы имеют следующее назначение. Резистор R19 обеспечивает необходимую утечку конденсатора С1. Резистор R10 с конденсатором С3 образуют фильтр нижних частот для гашения пульсаций выпрямленного напряжения. Диоды VD3, VD4 защищают стрелочный прибор от возможных перегрузок.

1.2. Омметр с линейной шкалой

Серебров Н. [2]

Принцип измерения сопротивлений этим прибором состоит в том, что пропускается стабильный ток через измеряемый резистор и образующееся на нем падение напряжения измеряется вольтметром.

Принципиальная схема омметра приведена на рис. 2.

Рис. 2. Принципиальная схема омметра с линейной шкалой

Рассмотрим работу прибора при положении переключателей, показанном на схеме.

Питание омметра осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 В через сетевой трансформатор Т1. Напряжение вторичной обмотки II выпрямляется диодным мостиком VD2-VD5, сглаживается конденсатором С2 и стабилизируется микросхемой DA1. Стабилизированное микросхемой DA1 напряжение 12 В проходит с вывода 2 микросхемы через подстроечный резистор R1, резистор R2, контакты переключателя пределов измерения SA1, контакты переключателя рода работ SA2 и измеряемый резистор, подключенный к клеммам X1 и Х2, на общий провод. Ток в этой цепи определяется резисторами R1 и R2, сопротивление которых значительно больше, чем у измеряемого резистора. Поэтому изменение его сопротивления в широких пределах не влияет на протекающий через него ток. Падение на нем напряжения измеряется вольтметром, собранным на резисторе R10 и микроамперметре РА1. В связи с тем, что ток в цепи постоянен и не зависит от сопротивления измеряемого резистора, падение на нем напряжения прямо пропорционально сопротивлению этого резистора, и пригодна шкала микроамперметра, имеющая 100 делений.

Если переключить SA2 в положение, при котором SA2.1 разомкнется, a SA2.2 замкнется, включится режим калибровки, вместо измеряемого в схему включится эталонный резистор R3 и подстроечным резистором R1 стрелку вольтметра нужно будет установить на последнее деление шкалы. На двух других пределах измерения производятся аналогично.

Резисторы R3, R6 и R9 должны точно соответствовать указанным номиналам. Стабилитрон VD1 и конденсатор С3 служат для защиты стрелочного прибора от перегрузок и резких бросков стрелки. В качестве трансформатора можно использовать выходной трансформатор кадров от старых ламповых телевизоров ТВК-110А, ТВК-110ЛМ, ТВК-110Л2. Используется та из вторичных обмоток, которая намотана более толстым проводом (сопротивление которой меньше).

Чертеж печатной платы с установленными на ней элементами схемы показан на рис. 3.

Рис. 3. Печатная плата омметра с линейной шкалой

1.3. Измеритель индуктивности с линейной шкалой

Устименко С. [3]

Иногда в радиолюбительских условиях необходимо измерить индуктивность высокочастотной катушки, но приборы, обладающие такой возможностью (куметры), встречаются достаточно редко. Предлагаемый прибор позволяет измерять индуктивности катушек на трех пределах измерения — 30, 300 и 3000 мкГн с точностью не хуже 2 % от значения шкалы. На показания не влияют собственная емкость катушки и ее омическое сопротивление. Принцип действия прибора состоит в измерении энергии, накопленной в магнитном поле катушки за время протекания через нее постоянного тока.

Принципиальная схема измерителя приведена на рис. 4.

Рис. 4. Принципиальная схема измерителя индуктивности

На элементах 2И-НЕ микросхемы DD1 собран генератор прямоугольных импульсов, частота повторений которых определяется емкостью конденсатора C1, С2 или С3 в зависимости от включенного предела измерений переключателем SA1. Эти импульсы через один из конденсаторов С4, С5 или С6 и диод VD2 поступают на измеряемую катушку L_x, которая подключена к клеммам XS1 и XS2. После прекращения очередного импульса во время паузы за счет накопленной энергии магнитного поля ток через катушку продолжает протекать в том же направлении через диод VD3, его измерение осуществляется стрелочным прибором РА1. Конденсатор С7 сглаживает пульсации тока. Диод VD1 служит для привязки уровня импульсов, поступающих на катушку.

При налаживании прибора необходимо использовать три эталонные катушки с индуктивностями 30, 300 и 3000 мкГн, которые поочередно подключаются вместо L1, и соответствующим переменным резистором R1, R2 или R3 стрелка прибора устанавливается на максимальное деление шкалы. Во время эксплуатации измерителя достаточно выполнять калибровку переменным резистором R4 на пределе измерения 300 мкГн, используя катушку L1 и включив выключатель SB1.

Питание микросхемы производится от любого источника напряжением 5 В.

Чертеж печатной платы с установленными на ней элементами схемы показан на рис. 5.

Рис. 5. Печатная плата измерителя индуктивностей

1.4. Измеритель емкости на ИМС

Соловьев О. [4]

Этот миниатюрный прибор позволяет измерять емкость конденсаторов в пределах от 30 пФ до 3 мкФ на пяти поддиапазонах. Используется общеизвестный принцип сбалансированного моста переменного тока с питанием от генератора.

Особенность схемы этого измерителя состоит в том, что генератор и мост объединены и собраны на одной интегральной микросхеме.

Принципиальная схема измерителя приведена на рис. 6.

Рис. 6. Принципиальная схема измерителя емкости

Четыре элемента 2И-НЕ в этой схеме имеют несколько цепей обратной связи. Положительная частотно-независимая обратная связь осуществлена с вывода 6 на вывод 2. Две цепи частотно-зависимой обратной связи выполнены с вывода 8 через верхнюю по схеме часть резистора R3 и резистор R2 на вывод бис вывода 8 через нижнюю по схеме часть резистора R3 и резистор R4 — на вывод 1. Частотная зависимость этих цепей объясняется наличием одного из конденсаторов С1-С5, включенного переключателем диапазонов SA1, и конденсатора, емкость которого необходимо измерить, подключенного к клеммам XS1 и XS2.

При балансе моста схема прекращает генерировать колебания, на выводе 3 создается устойчивый уровень логического нуля и в результате зажигается светодиод HL1. Такого состояния добиваются регулировкой переменного резистора R3, а по шкале его лимба производится отсчет емкости.

В связи с тем, что конденсаторы С1-С5 являются эталонными, необходимо их емкости подобрать таким образом, чтобы они отличалась от указанных на схеме значений не более чем на 2 %. Шкалу переменного резистора необходимо отградуировать с помощью набора конденсаторов, емкости которых известны. Питание прибора осуществляется либо от батареи 3336Л, либо от трех гальванических элементов типоразмера АА или ААА.

1.5. Генератор 3Ч

Нечаев И. [5]

Предлагаемый генератор звуковой частоты вырабатывает синусоидальные колебания частотой от 25 Гц до 25 кГц в трех поддиапазонах: 25-250, 250-2500, 2500-25000 Гц при коэффициенте нелинейных искажений (клирфакторе) не более 0,3 % и напряжении генерируемого сигнала на выходе 1,5 В.

Питание генератора постоянным стабилизированным напряжением 15 В осуществляется от любого источника, способного отдать ток до 30 мА.

Принципиальная схема генератора показана на рис. 7.

Рис. 7. Принципиальная схема звукового генератора

Генератор собран по классической схеме с использованием моста Вина на операционном усилителе DA1 типа К140УД8А. Выход микросхемы (вывод 7) подключен к базе транзистора VT2, который используется в схеме эмиттерного повторителя, нагруженного резисторами R13 и R14. С эмиттера транзистора сигнал поступает на неинвертирующий вход операционного усилителя (вывод 4) через мост Вина. Последовательное плечо этого моста образовано резистором R9, R10 или R11 и конденсатором С3.2, а параллельное плечо — резистором R3, R4 или R5 и конденсатором С3.1. По этой цепи осуществляется положительная обратная связь, благодаря которой происходит генерация синусоидальных колебаний такой частоты, на которую настроен мост Вина. Эта частота определяется произведением сопротивлений резисторов моста на емкости конденсаторов:

где частота f выражается в герцах, сопротивления R — в омах, емкости С — в фарадах. При этом сопротивления резисторов и емкости конденсаторов в обоих плечах должны быть одинаковыми, например R3 = R9, С3.1 = С3.2. Таким образом, для изменения частоты генерации в качестве элемента настройки могут быть выбраны либо оба резистора, которые должны быть переменными и в любом положении иметь одинаковые сопротивления, либо оба конденсатора, что удобнее, так как промышленностью выпускаются двухсекционные агрегаты конденсаторов переменной емкости для радиоприемников. Сдвоенные же переменные резисторы обладают худшей идентичностью сопротивлений в разных положениях ротора.

С части нагрузки эмиттерного повторителя, переменного резистора R14 снимается выходной сигнал генератора и через разделительный конденсатор С4, отделяющий постоянную составляющую напряжения, поступает на клемму «Выход 1:1». Резисторы R15 и R16 образуют декадный выходной делитель для получения сигнала на клемме «Выход 1:10» уровнем в 10 раз меньшим, чем на основном выходе.

Для поддержания постоянной амплитуды генерируемого сигнала, что обеспечивает хорошую форму сигнала и малый клирфактор, служит цепь отрицательной обратной связи с выхода эмиттерного повторителя на инвертирующий вход операционного усилителя (вывод 3). В эту цепь входят полевой транзистор VT1, диод VD1, переменный резистор R7 и другие детали.

Печатная плата размерами 50х83 мм представлена на рис. 8.

Рис. 8. Печатная плата звукового генератора

1.6. Простой RC-генератор

Шушурин В. [6]

Этот очень простой генератор собран всего на одном транзисторе с минимальным числом компонентов. Его можно использовать в качестве сигнализатора, если к форме генерируемых им колебаний не предъявляется строгих требований.