Миллиамперметр с защитой

Радиолюбители в своей лаборатории используют, как правило, измерители тока заводского изготовления. Однако не все эти приборы обеспечивают безобрывную коммутацию силовой цепи при переключении пределов измерения, а также не все они защищены от токовых перегрузок. В то же время часто обрывы измеряемой цепи недопустимы, а при перегрузках измерительный прибор может выйти из строя. Указанные недостатки наиболее ощутимы при исследованиях, регулировочных, ремонтных и других работах, когда часто возникает необходимость в переключениях пределов измерений, а также вследствие ошибок, неосторожности или неисправности исследуемого устройства, приводящих к броскам тока.

По указанным причинам лабораторный блок питания или измерительный комплекс радиолюбителя должен содержать измеритель тока, свободный от перечисленных недостатков. Важным достоинством при самостоятельном изготовлении такого прибора является также возможность использования фабричной шкалы стрелочного измерителя без необходимости ее доработки.

На рис. 1 приведена схема миллиамперметра с пределами измерения 100 мкА, 1, 10, 100 мА, 1 А, отвечающего поставленным задачам. На первом пределе измерения (100 мкА) измеритель РА1 включается в силовую цепь непосредственно, а на остальных пределах параллельно ему подключаются шунты R2—R5 при помощи переключателя SA1 любого типа. Падение напряжения на приборе при полном отклонении стрелки невелико, и диоды VD1, VD2 не влияют на показания. При разрыве силовой цепи во время переключения пределов измерения ток течет через диод, чем обеспечивается безобрывность коммутации. Кроме того, диоды осуществляют защиту прибора от токовых перегрузок. При возрастании тока падение напряжения на приборе превышает порог отпирания диода и он пропускает избыточный ток. Встречно-параллельное включение двух диодов обеспечивает защиту при любой полярности включения прибора в измеряемую цепь. Степень перегрузки измерителя, как отношение максимального падения напряжения на диоде к номинальному падению напряжения на измерителе в данном устройстве не превышает десяти. Такую перегрузку стрелочные приборы магнитоэлектрической системы способны выдерживать многократно.

Предохранитель FU1 защищает прибор при аварии.

Рис. 1. Схема миллиамперметра

Рис. 2. Схема миллиамперметра (II вариант)

На схеме приведены сопротивления шунтов, рассчитанные на использование со стрелочным измерителем с током полного отклонения 100 мкА и сопротивлением рамки 1000 Ом. В связи с тем что сопротивления рамки микроамперметров имеют большой разброс, последовательно с измерителем включен переменный резистор R1. Суммарное сопротивление рамки и этого резистора составляет 1100 Ом и точно подгоняется при калибровке, которая производится при изготовлении прибора или после замены микроамперметра.

В приборе можно использовать микроамперметр и с другими характеристиками. В этом случае сопротивления шунтов рассчитываются по формуле

где R _ш- сопротивление шунта, Ом; I_n - ток полного отклонения микроамперметра, А; R_n - сопротивление рамки микроамперметра, Ом; I — предел измерения тока данного поддиапазона, А.

Сопротивление резистора R1 берется около 20% от сопротивления рамки микроамперметра.

Шунты выполняются из манганинового обмоточного провода в шелковой изоляции марки ПЭШОММ: R2 диаметром провода 0 , 0 8 мм (примерная длина 1 , 6 м ) , R3 — диаметром 0,12 мм (длина 300 мм), R4 — диаметром 0,3 мм (длина 200 мм), R5 — диаметром 1 мм (длина 200 мм). Точные сопротивления шунтов подгоняются с помощью моста, так как от их точности зависит точность прибора. Во избежание появления ошибки измерений на максимальном пределе измерения проводники, соединяющие входные клеммы прибора с переключателем и шунтом R5, должны быть достаточно толстыми.

Калибровка прибора при подогнанных шунтах производится на каком-либо одном пределе измерения за исключением предела 100 мкА. Для этого включают прибор последовательно с образцовым прибором, источником тока и ограничительным резистором последовательно и переменным резистором R1 устанавливают стрелку прибора на то же деление шкалы, которое показывает образцовый прибор. При этом желательно задать такую силу тока, чтобы стрелки приборов находились в правой части шкал. На других пределах измерения калибровка не требуется: она обеспечивается автоматически. Переменный резистор необходимо законтрить во избежание расстройки от вибраций и толчков при сотрясениях.

Если изготовить шунты с точностью около 1...2% нет возможности, прибор можно собрать по схеме, показанной на рис. 2. Здесь подстроенные переменные резисторы введены на всех пределах измерения, за исключением минимального. Их сопротивления по-прежнему выбираются равными приблизительно 20% от сопротивления рамки микроамперметра. Калибровка должна производиться теперь на всех пределах измерения кроме предела 100 мкА соответствующим переменным резистором.