БИБЛИОТЕКА НА РАДИОЛЮБИТЕЛЯ
Сбетослаб
Стефанов
ЛЮБИТЕЛСКИ
ИЗМЕРВАТЕЛНИ
УСТРОЙСТВА
Инж. СВЕТОСЛАВ М. СТЕФАНОВ
ЛЮБИТЕЛЕ КИ
Скан и ране: Пет ко Пет ков, обработка: LZ2WSG
18 май 2009 година, KN34PC
ДЪРЖАВНО ИЗДАТЕЛСТВО „ТЕХНИКА*
СОФИЯ, 1989
УДК 621.317.7:621.396
В книгата са разгледани около 70 електронни устройства за измер-
ване на основните електрически и неелектрически величини, както и
разнообразии тестери за проверка на електронни елементи и измерва
тел ни приставки за осцилоскоп. Всички устройства са изградени от до-
стъпни елементи и материал и и могат да се изработят от любители с
минималки познания по електроника. За по-лесно реализиране на уст-
ройствата към всички схеми са приложени чертежи за изработване на
печатни платки и е наблегнато на особеностите на тяхното монтиране и
настройване.
Книгата е предназначена предимно за любители, конто желаят да
си обзаведат домашна измервателна лаборатория, и за участници в клу-
бове за ТНТМ. Може да се използува и от студенти и специалисты при
Хонструиране на различии електронни апаратури.
Светослав Михайлов Стефанов, 1989
с/о Jusautor, Sofia
«21.3
ПРЕДГОВОР
Преди повече от 100 години великият руски учен Д. И. Мен-
делеев казва, че „науката започва . . . оттогава, откогато започва
да се измерва . . .“ Ако тази мисъл се свърже с любителската прак-
тика, тя означава, че заниманията по радиоелектроника имат на-
учна стойност едва когато започне да се измерва, и то точно. Съ-
временната индустрия произвежда най-различни точни измерва-
тели за науката и промишлеността. За съжаление обаче само мал-
ка част от любителите имат достьп до специализирана измерва-
телна апаратура. Радиолюбителите, конто разработват различ-
ии електронни устройства в домашни условия, е добре да обзаве-
дат малка измервателна лаборатория, която ше им позволи да
подобрят значително качествата на изработваните от тях устрой-
ства. Измервателната лаборатория е задължително условие за
доброго ниво на един клуб за ТНТМ или кръжок по електроника.
Разгледаните в книгата около 70 устройства обхващат почти
всички области на практиката за начинаещи и среднонапреднали
любители на електрониката. Всички устройства са с аналогов©
отчитане, тьй като апаратурите с цифрова индикация се изработ-
ват по-трудно при любителски условия, изискват по-cepиозни по-
знания по електронна схемотехника и се реализират с трудно-
достъпни елементи. Основен принцип, по койго са подредени ус-
тройства та в отделяйте глави на книгата, е от по-простото към по-
сложното, така че всеки един лесно да може да избере устройст-
вата, конто го интересуват и отговарят на неговото ниво на под-
готовка.
Голяма част от устройствата не изключват развитие в по-слож-
ни апарати с по-големи възможности и в измерватели на други ве-
личини.
Устройствата са конструирани по материали от българския и
чуждестранния периодичен печат, както и въз основа на опита на
автора по създаване на електронни измервателни устройства. Апа-
р ат и те са съобразени до голяма степей с елементната база на паза-
ра. За всички устройства са дадени печатни платки. Тъй като кки-
гата е предназначена за любители с минимални познания, по-се-
риозно внимание е обърнато на захранването, монтирането и ка-
стройването на устройствата. За зеиэетичната страна на въпро-
3
сите е посочена литература, а на места за изясняване на по-осо-
бени принципи на измерване са представени блокови схеми, кон-
то улесняват възприемането на материала. Повечего устройства
са изпробвани от автора и са показани особеностите при тяхната
експлоатация.
Материалът в книгата е разделен на три части. Първата об-
хваща устройства за измерване на електрически величини — на-
прежение, ток, честота, съпротивление, импеданс, проводимост,
капацитет, индуктивност и др. Най-сериозно внимание е отделено
на волтметрите, тъй като голяма част от измерваните електриче-
ски и неелектрически величини се свеждат до измерване на напре-
жение. От устройствата за измерване на неелектрически величини
(част втора) са разгледани електронни . термометри, измерватели
на оптични и на други неелектрически величини. Последната част
включва тестер и за различии електронни елементи и измервател-
ни приставки.
Осцилоскопите не са разгледани в книгата, тъй като реализи-
рането им от широк кръг любители е затруднено поради сложност-
та на уредите и сравнително високата цена на елементите, не-
обходими за изграждането им. Затова разглеждането е сведено
само до приставка за използуване на черно-бял телевизионен при-
емник като любителски осцилоскоп. По същата причина в книгата
не са разгледани измервателни уреди на цнфров принцип. Слож-
ността на въпроса прави цифровите измервателни уреди обект на
самостоятелно разглеждане [38]. В приложението на книгата
са включени типови захранвания за измервателните уреди, раз-
положение на изводите и аналози на използуваните интегрални
схеми. както и данни за особеностите на превръщане на отноше-
ние на величини в децибели и обратно.
Накрая не са излишни няколко практически съвета. Опитът
на много любители и професионалисти (и на автора включително)
показва. че често добре работещи електронни устройства остават
незавършени напълно (без да са монтирани в кутия, без да са офор-
мени външно и пр.). Затова трябва да се спазва неписаного пра-
вило на конструкторите любители: „на праве те временното така,
че да остане за постоянно". Трябва да се има предвид и още един
съществён момент, свързан с любителската практика — личната
документация на устройствата. Желателно е за всяко устройст-
во да се залазят графичният оригинал на печатната платка, евен-
туалните изменения, направени в устройството, и най-важното,
начинът на свързване на отделяйте платки, захранването и пр.,
като точно се означи цветът на всеки проводник. Практиката по-
казва, че <усилията, конто се полагат за техническата документа-
4
Пия, се възнаграждават многократно при ремонт, профилактика
или при свързване на устройството в по-голяма система.
Авторът изказва благодарност на рецензентите доц. к. т. н.
инж. Иван И. Стоянов и инж. Димитър А. Рачев за компетентно
направените критични забележки и препоръки, конто допринесо-
ха да се подобри качеството на ръкописа.
Автор ът
5
ЧАСТ I
ИЗМЕРВАНЕ НА ЕЛЕКТРИЧЕСКИ ВЕЛИЧИНИ
ГЛАВА 1
ЕЛЕКТРОННИ ВОЛТМЕТРИ
1.1.	ОБЩИ ПОЛОЖЕНИЯ
Най-разпространеното измерване в радиоелектрониката е из-
мерването на напрежение. Това налага уредът за измерване на
напрежение — волтметърът, да притежава едновременно голямо
аътрешно съпротивление, за да консумира малко енергия от из-
мер ванн я обект; голяма чувствителност и значителен обхват на
измерване; възможност за измерване както на постоянна, така и
на променливй напрежения в много ишрок честотен обхват. Този
тип волтметри с универсално предназначение се произвеждат се-
рийно за научни и лаборатории нужди и обикновено не е по сили-
те на любители да изработят сами достатъчно качествена апара-
тура от този тип [48, 70].
Голямото разнообразие на електрически сигнали за измерване,
.дължащо се на приложениего на радиоелектрониката във всички
сфер и на живота, поставя специфични (место пъти противоречиви)
изисквания към аларатите за измерване. Затова сыцествуват и
волтметри със специфично предназначение [20], конто се използу-
ват за измерване на напрежения в определени обекти за конкрет-
ни нужди — за контролиране, регулиране, настройване, диагнос-
тика и ремонтиранена различии апаратури. Особеното на тези волт-
метри е, че възможностите и параметрите им се подбират в пряка
зависимост от характерястиките на обекта на измерване [47].
Задачата за измерване на напрежения дори в елементарната
любителска практика не винаги е възможно да бъде решена с из-
ползуване на обикновени стрелкови измервателни уреди,т. е. греш-
ката на измерване става много по-голяма от зададените изисква-
ния. Затова ср налага да се включи електронен преобразувател,
който коригира параметрите на сигнала от измервания обект така,
че изходният резултат да бъде отчетен от стрелковия уред или от
друг индикатор с необходимата точност.
7
Основните причини, конто налагат използуване на електронен
преобразувател при измерване на напрежения, са две:
— вътрешното сопротивление на електромеханичните измер-
вателнн системи обикновено не е достатъчно и при измерване във
вериги с голямо съпротивление се внася
значителна грешка в отчетною показание;
^*1®*	— честотните свойства на електроме-
Д	ханичните уреди за измерване на напре-
Пиз	жение оказват влияние дори при звуко-
UO Нззк ви честоти, поради което полученият ре-
L------j* —*• зултат се различава значително от дейст-
HR2	вителната стойност.
Ri U27k Влиянието на вътрешното съпротивле-
ik .J	ние на волтметъра върху точността на
~i—J—(lUVTT	измерване се илюстрира с фиг. 1.1. Счита
| се, че на базата на транзистора VT1 епо
дадено достатъчно високо напрежение, та
фиг- !•* ка че VT1 е наситен. При това положение
падът на напрежение върху резистора R3e
R2+R3 R3" 33 7 10«4-27 . 16» 33 ’ ^"239 V,
където Uset е падът на напрежение върху наситения транзистор
VT1 (Utat~0,fi5 V за силициев транзистор).
Ако паралелно на резистора R3 се включи волтметър с вътреш-
но съпротивление 20 kQ, което се счита за сравнително голямо за
обикновен (без електронен усилвател) волтметър, падът на напре-
жение върху резистора R3, отчетен от волтметъра, е
НМ№ 1	108-4-16,73 .Ж 16,73.10*—
-1,73 V,
т. е. грешката от шунтиращото действие на вътрешното съпро-
тивление на волтметъра се получава
А %	1Q0 — 2,39—1,73 . 0Q
а"	UK3	239 1UU‘
-27,62.
И ЭМ
Грешката ди*А>м е значително по-голяма от класа на точност на
стрелковите измервателни уреди (обикновено в границите от 0,5
Ж> 4%) Затова е необходимо вътрешното съпротивление на волт-
метъра да бъде значително по-голямо (поне с два порядъка) от съ-
8
U.„- kU=
противлението на измерваната верига, което може да се осъществи
на практика с използуването на електронен волтметър.
Друг важен фактор, който налага в радиоелектрониката да се
употребяват електронни волтметри, е измерването на напрежения
на електрически сигнали с раз-
личии честоти. Повечето комби-
нирани измервателни уреди из-
мерват променливотокови сигна-
ли с честота до около 400 Hz
със задоволителна точност. При
по-висока честота индуктивност-
та на стрелковата измервателна
и
Фиг. 1.2
система започва да оказва съществено влияние, което води до значи-
телна грешка на измерване(отпорядъка на грешката -4“/озмв горния
пример), така че полученият резултат става напълно незадоволите-
лен. Затова се монтира преобразувател, който промен я ефективната
стойност на измерваното променливо (при синусоидно по форма)
напрежение (УхЦфиг. 1.2) в пропорционално на него постоянно
напрежение Ux~- Напрежението Ux~ сё измерва от волтметъра V
и по отчетения резултат се изчислява измерваното напрежение
чрез съответната константа k на преобразувателя [3].
В тази глава са представени интересни практически схеми на
електронни волтметри с различно спеииално предназначение, кон-
то могат да бъдат изпълнени от любители.
1.2.	ПОСТОЯННОГО КОВ ВОЛТМЕТЪР С ОПЕРАЦИОНЕН
УСИЛВАТЕЛ
Постояннотоков волтметър с достатъчно голямо входно съпро-
тивление може да се реализира с операционен усилвател (ОУ). В-
схемата, показана на фиг. 1.3, входного съпротивление на волт-
метъра се определи от входного съпротивление на операционния
усилвател DA1 и от резисторите в схемата и е около 100 кй. През
двата входни резистора R1 и R2 измерваното напрежение Ux се
подава на двата входа на операционния усилвател DA1 от типа
741. ОУ е включен като усилвател с коефициент на усилване 20.
Използуваният милиамперметър е с вътрешно съпротивление 100
Л и ток на крайно отклонение на стрелката 2 mA. Това означа-
ва, че изхбдното напрежение на ОУ, което е достатъчно да от-
клони стрелката до края на скалата, е 200 mV. При избрания
коефициент на усилване на ОУ волтметърът измерва постоянни
9
"напрежения в обхват от 0 до 10 mA. По-висока чувствителност по
принцип може да се получи, ако се увеличи съпротивлението на
резистора в обратната връзка, но тогава започва да оказва сери-
озно влияние дрейфът на нулата на ОУ и точността на волтметъра
силно намалява [68].
Волтметърът може да работи и при по-голям обхват от 10 mV,
като на входа му се постави подходящ делител на напрежение.
Устройството е изпълнено с ОУ от типа 741 (вж. прил. 2). Тези
ОУ се произвеждат в нашата страна под названието 1УО741 и са
разположени в кръгъл корпус, за какъвто е печатната платка на
фиг. 1.4 а. Разположението на елементите е показано на фиг.
1.4 б.
Устройството се за хр а ива с две симетрични напрежения 15 V
с обща точка. Положителното се подава на 7-и извод, а отри-
цателното — на 4-ти при кръгъл корпус. Общата точка на напре-
женията се свързва към изводите, означсни със символа за маса,
и не включва към никой извод на интегр алната схема. За захран-
ващ източник може да се използува схемата, показана в прил.
1.1. Ако трябва да се захранват и други устройства, чиято обща
консумация не надвишава 400 mA, може да се включи стабили-
заторът, описан в прил. 1.2.
При настройване на волтметъра е необходимо да се подаде за-
хранващо напрежение и входът на волтметъра да се свърже на-
късо. Потеншюметърът RP2 се поставя на нулево съпротивление
и с промяна на положението на плъзгача на другия потенциаметър
(RP1) стрелката на милиамперметъра mA се довежда срещу ну-
левого деление. След това към входа на волтметъра се подава по-
стоянно еталонно напрежение 10 mV с посочената полярност. С
10
потенциометъра RP2 стрел ката* на милиамперметъра се довежда
до крайно дясното деление на скалата.
Точността, конто може да се постигне с волтметъра, е около
1,5 пъти по-ниска от класа на точност на използуваната Стрелко-
ва система.
1.3. ВОЛТМЕТЪР С РАЗШИРЕНА СКАЛА ЗА ОПРЕДЕЛЕН ОБХВАТ
Место в електронните системи се следи изменението на напре-
жение в определени граници. Използуването на волтметър с об-
хват от 0 до максималната стойност на измерваното напрежение
не е най-целесъобразното решение на въпроса, тъй като грешката
от отчитане на малки изменения на контролираното напрежение
е сравнително голяма. В този случай по-удобно е да се използува
11
волтметър, чието първо деление на скалата отговаря на минимал-
ната стойност на контролираното напрежение, а последното —
на максималната. Волтметърът от този тип за измерване на напре-
жението на 12-волтов акумулатор е показана на фиг. 1.5. При из-
браните стойкости наелементите пър-
rpi вото деление на скалата отговаря
J2L. на 8 V, а последното — на 16 V.
ПЕ_Т] Действието на схемата се осно-
L вава на нелинейната характеристик
(v) ка на ценеровия диод VD1. Когато
измерваното напрежение Ux е под 8
I V, ценеровият диод VD1 е запушен и
~ падът на напрежението върху резис-
5	тора R1 е нула. През волтметъра V
не протича ток и неговата стрелка не
се отклонява. Когато Ux превиши 8 V, ценеровият диод се
отпушва. Върху него се установява напрежение 8 V, а върху ре-
50
40
Фиг. 1.6
12
зистора R1 — пад на напрежение със стойност, равна на
разликата между измерваното напрежение Ux и опорного
напрежение на ценеровия диод. Необходимо условие за точ-
ната работа на волтметъра е токът през отчитащия прибор V да
бъде поне 10 пъти по-малък от
тока през резистора R1. По то-
зи начин грешката на измерване
за десните три четвърти на ска-
лата става 1,5 пъти по-голяма от
класа на точност на стрелковия
уред (56].
Елементите на устройството се
запояват на едностранно фолира-
на печатна платка с графичен ори-
гинал, показан на фиг. 1.6 а.
Разположението на елементите вър-
ху лицевата страна на платка-
та се вижда от фиг. 1.6 б. Волт-
метърът се настройва с потенцио-
метъра RP1. Когато на клемите
Ux се подаде напрежение 16 V,
Фиг. 1.7
плъзгачът на потенциометъра се установява в положение, при
което стрел ката на V сочи най-дясното деление на скалата.
Представената схема е много елементарна, не се нуждае от
външно захранване и е много подходяща за контрол на напреже-
ние на мощни токоизточници (акумулатори, токоизправители, за-
рядни устройства и др.). Сыцествен недостатък на схемата от фиг.
1.5 е нейното малко вътрешно съпротивление, което, както бе по-
казано вт. 1.1, води до значителна грешка при измерване във ве-
рига с голямо съпротивление [70].
На фиг. 1.7 е показана схема на волтметър с разширена скала
със значително по-голямо вътрешно съпротивление. То се опре-
дели предимно от статичния коефициент на усилване по ток на
транзистора. При Л.л£=300 за транзистора VT1 входного съпро-
тивление е около 0,36 MQ. Принципът на действие и настройване-
то на схемата са аналогични на тази на фиг. 1.5.
Устройството може да се захранва с две миниатюрни батерии
по 9 V или от токоизправител. То не се нуждае от стабилизирано
захранване. Елементите на схемата се монтират на печатна плат-
.ка (фиг. 1.8).
13
Фиг. 1.8
1.4.	ВОЛТМЕТЪР С „ПАМЕТ”
Когато се налага да се измерва напрежение в монтажна плат-
ка или в схема, претрупанаселементи,трябва да се наблюдават ед-
новременно точката на измерване и показанието на уреда. Полу-
чава се известно затруднение, което може да се избегне, ако се из-
ползува вдлтметър с „памет" (фиг. 1.9). С този уред в значителна
14
степей се премахва опасността от евентуално късо съединение.
което може да се получи от сондата на измервателния прибор, ко-
гато погледът на работещия се премества към скалата на измерва-
телния уред.
Фиг. 1.9
Устройството работ и в два режима. В положение / на прекъс-
вача S) приборът е постояннотоков волтметър с голямо входно
съпротивление (по-голямо от 1 Мй) и без „памет“. В положение 2
на прекъсвача S1 волтметърът работи в режим на „запомняне“.
Когато на входа на волтметъра се подаде сигнал, кондензаторът
СЗ се зарежда до напрежение, пропорционално на измерваното
Ux- Транзисторът VT1 осигурява голямо входно съпротивление
на волтметъра и ускорява процеса на зареждане на кондензатора
СЗ. Обхватът на волтметъра е от 0,1 до 20 V.
Съставният транзистор VT2, VT3 работи в режим на усил-
ване по ток. По този начин той осигурява голямо входно съ-
противление на блока за отчитане на резултата от измерването и
забавя разреждането на кондензатора СЗ. Стрелката на волтме-
търа V се отклонява пропорционално на измерваното напреже-
ние Ux
Преди всяко измерване в режим „памет“ е необходима волт-
метърът да се нулира с бутона S3, чрез който се разрежда конден-
заторът СЗ. Потенциометърът RP2 служи за начално нулиране.
Елементите на схемата се монтират на печатната платка от
15л
фиг. 1.10. Трябва да се има предвид, че качествата на волтметъра
с „памет“ зависят до голяма степей от статичния коефициент на
усилване по ток при схема ОЕ на транзисторите, особено на VT2
и VT3. Затова е необходимо VT1 да бъде с =200, a VT2 и VT3—
с не по-малко от 300.
90
а
Фиг. 1.10
Захранването на устройството е желателно да бъде стабили-
зирано. То може да се изпълни по схемата, показана в прил. 1.3.
Волтметьрът с „памет“ се настройва на два етапа. При подаде-
но захранващо напрежение с прекъсвача S2 (S1 е положение/)и
при даден накъсо вход Ux плъзгачът на потенциометъра RP2 се
придвижва от средне положение в посока към маса (но не в обрат-
на посока), докато стрелката на волтметъра V се установи на ну-
Лата на скалата. Трябва да се настройва при нулево съпротивле-
16
жие на потенциометра RP1. След това към входните клеми Ux се
подава еталонно напрежение 20 V. Превключвателят S1 продължа-
ва да бъде в положение 1. С потенциометра RP1 стрел ката на
волтметра V се установява срещу най-дясното деление на скала-
та. При прецизно настройване волтметърът измерва с точност 1,5
пъти по-ниска от класа на точност на измервателната система и в
режим „памет" (превключвателят S2 в положение 2).
1.5.	ВОЛТМЕТЪР ЗА ВЪРХОВА СГОЯНОСТ
Разновидност на волтметра с „памет“ е вслтметърът за вр-
хова стойност. При него (за разлика от волтметъра с „пймет") е
необходимо значително по-голямо брэодействие и значително по-
дълго време, през което резултатьт трябва да се „помни". На фиг.
1.11 е показана схема на волтметр за врхова стойност, изпълне-
на с ОУ 741, която може да работи с напрежение до 2 V. При това
положение максималното изходно напрежение на схемата ста-
Я2-1Ш
741 КД403А
фиг. 1.11
ва 10 V. Ако трябва да се работи с по-високо напрежение, нама-
ляват се стойносгите на резисторите в обратната връзка(₽2 и R3).
Устройството работи при напрежение с показаната на фиг. 1.11
полярност. При обратна полярност на изследваното напрежение на
2 Лцбятелскн язмервателня устро*ства
17
цзхода на ОУ се получава положително напрежение и диодът
VD2 е запушен. Напрежението върху кондензатора С1 е нула. При
този случай се задействува обратната връзка, реализирана с дио-
18
да VD1 и резистора R3, и по този начин се поддържа постоянно*
то ко в и ят режим на операционния усилвател DA1.
Когато изследваното напрежение има означената на фиг. 1.13
лолярност, кондензаторът С1 се зарежда пред диода VD2 и дей-
ствува обратната връзка с резистора R2.
Върховото напрежение се отчита по скалата на микроампер*
метър цА. Той трябва да бъде с ток на крайно отклонение 100 дА и
вътрешно съпротивление 100 Q. При тези параметри на отчита-
щото устройство резултатът от измерването се „помни" около по-
ловин минута.
Устройството се монтира на печатна платка (фиг. 1.12). Тя е
предвидена за ОУ в кръгъл корпус, в какъвто са българскито
1УО741. Разположението на изводите на тези операционки усил-
ватели е показано в прил. 2, а захранването на операционния усил-
вател и на платката — в прил. 1.1.
За да се настрои волтметьрът, потенциометр ите RP1 и RP2 се
поставят в средно положение, а входните клеми (за Ux) се свърз-
ват накъсо. Изходното напрежение на ОУ се нулира с RP1. Тряб-
ва да се има предвид, че този процес е бавен, защото кондензато-
рът се разрежда сравнително бавно и трябва през известно време
да се натиска бутонът S1. След това потенциометърът RP2 се по-
ставя в положение на минимално съпротивление и се настройва
повторно. След като изходното напрежение е нулирано, към вхо-
да на устройството се подава еталонно напрежение 2 V. С премест-
ване на плъзгача на потенциометъра RP2 стрел ката на микроам-
перметъра цА се довежда до най-дясното деление на скалата.
Точността на волтметъра е с 2% по-ниска от класа на точност
на измервателната система.
1.6.	СВЕТОДИОДЕН ВОЛТМЕТЪР ЗА НУЛЕВО НАПРЕЖЕНИЕ
Когато се налага да се отчита дали дадено напрежение е нуле-
во, положително или отрицателно, нее необходимо да се използу-
ва стрелковият измервателен уред, тъй като много виски напре-
жения се отчитат трудно. Тази задача може да се реши успешно с
устройството, показано на фиг. 1.13. То представлява генератор
с честота около 1 Hz. Тъй като двете захранващи напрежения са
равни, изходните импулси са симетрични и на двата индикаторни
светодиода VD1 и VD2 се подават импулси с еднакъв коефициент
на запълване (0,5). Когато през резистора R1 се подаде входно на-
прежение с определена полярност, променя се коефициентът на
запълване на импулсите, което се отразява в интензивността на
19
Фиг. 1.13
Фиг. 1.14
20
светене на двата светодиода. Устройството може да се счита за
прагов индикатор, тъй като стойността на напрежението, при кое*
то започва да свети само единият светодиод, е 50 mV. Чувствител-
ността на волтметъра може да се увеличи допълнително, ако се
повиши съпротивлението на резистора R6, но не повече от 3,3 MQ.
Печатната платка за операционен усилвател в кръгъл корпус
е показан на фиг. 1.14 а, а разположението на елементите — на
фиг. 1.14 6. Волтметърът се захранва с преобразувателя, описан
в прил. 1.1.
При настройване на устройството входните клеми (за 1/д) се
свързват накъсо. С потенциометъра RPI се нагласява еднакъв
коефициент на запълване на светлинните импулси на двата све*
тодиода. При това положение, когато към входа се подаде поло*
жително напрежение (показано извън скоби), светва индикаторы
VD2, а при напрежение с полярност, означена в скоби, светва
VD1.
1.7.	СВЕТОДИОДЕН ВОЛТМЕТЪР НА КОМПАРАТОРЕН ПРИНЦИП
Волтметър за постоянно напрежение може да се реализира и
на компараторен принцип, илюстриран с блоковата схема на фиг.
1,15. Изследваното напрежение Ux се сравнява в компаратора К
с еталонно UtT. получено от регулируемия източник РИ. Когато
двете напрежения се изравнят по стойност, задействува се ин*
дикаторът И. По стойността на еталонното напрежение се съди за
напрежението Ux [76].
Принципната схема на волтметър със светодиодна индикация,
работещ на компараторен принцип, е показана на фиг. 1.16. Из*
следваното постоянно напрежение
Ux се подава към входните кле*
ми. Входного съпротивление на
волтметъра се определя предимно
от стойността на резистора RI. В
еквивалентната схема на входни я
сигнал участвуват още съпротивле-
нието на резистора R2, преходно-
то съпротивление на емитерния
преход на първия транзистор
VTL част от съпротивлението на потенциометъра RP1 и на
резистора R4. Общото входно съпротивление на волтметъра е по-
голямо от 90 кй.
Транзисторы VT1 изпълнява функцията на сравняващо уст-
21
ройство (компаратор). Постоянного напрежение Ux се сравнява с
потенциала с прямо маса на средната точка на потенциометьра
RP1. Плъзгачът на RP1 постепенно се придвижва в посока към
резистора R4. Когато задаващото напрежение стане с 0,7 V по-
VD2	VT3.VT4
VQA13	2Т3605С
Фиг. 1.16
малко от напрежението Ux, транзисторът VT1 се отпушва. Про-
't и ча ток от положителната захранваща шина, през резистора
R7, емитерния преход на транзистора VT2, резистора R5, отпу-
щения транзистор VT1, долната част на потенциометьра RP1 и
резистора R4 към маса. Транзисторът VT2 се отпушва, което во-
ди до насищането на VT3. Светодиодът VD2 светва, което показ-
ва, че напрежението Ux е със стойност, от товарища на положе-
нието на плъзгача на потенциомётьра.
За форсиране на преходните процеси при отпушване на тран-
зисторите VT2 и VT3 са включени кондензаторите С1 и С2, кон-
то ускоряват насищането на VT2 и VT3. Благодарение на резисто-
рите R6 и R10 двата транзистора се запушват по-бързо, тъй като
резисторите ускоряват разсейването на неосновните токоносите-
ли, натру пани в базите им [44].
Устройството се монтира на печатна платка, показана на фиг.
1.17.
Устройството не се нуждае от стабилизирано захранване. Въз-
можно е да се използуват две миниатюрни батерии тип 6F22 („Кро-
22
Фиг. 1.17
на“) или друг нестабилизиран токоизточник. Единственият възел,
който се нуждае от точна стойност на захранващото напрежение,
е блокът за сравнение. За да не зависи точността на уреда от нап-
режението на захранващия токоизточник, предвиден е стабили-
затор на напрежение, реализиран с ценеровия диод VD1. Токът
през VD1 се ограничава от резистора R11.
Точността на волтметъра зависи до голяма степей от статичния
коефициент на усилване по ток на транзистор VT1 и затова е не-
обходимо htiE да бъде поне 350. Транзисторът VT1 меже да бъде
2Т3167С, ВС109, ВС107 и др. Потенциометърът RP1 е желателно
да бъде многооборотен и линеен с многооборотна система за от-
читане, напр. чехословашките хеликоидални потенциометри тиа
HP = 0,5.
При настройване потенциометърът RP1 се поставя в положе-
ние, при което плъзгачът му е евързан към резистора R3. Към
входните клеми се родава еталонно напрежение в границите от 2
до 10 V. След подаване на захранващо напрежение с ключа S1 плъз-
гачът на потенциометъра започва бавно да се придвижва към дру-
гия край. В положението на потенциометъра, при което светодио-
дът VD2 светва, върху скалата около вала на потенциометъра се
поставя означение със стойността на еталонното- напрежение. Пра-
вят се още няколко опита с други стойности на еталонното напре-
жение. Ако се използува линеен потенциометър, тарирането ста-
ва много по-лесно. Трябва да се има предвид, че усилвателят, об-
разован от транзисторите VT2 и VT3, има известен хистерезис и
.затова стойността на напрежението, при която светодиодът пре-
включва от светнало в загасено състояние, не отговаря на отбе-
лязаната стойност на скалата около вала на потенциометъра. За-
това, ако при подаване на входния сигнал светодиодът се окаже
включен, плъзгачът на потенциометъра RP1 се придвижва в по-
ложение към резистора R3, докато светодиодът загасне. След това
плъзгачът се придвижва в обратна посока, при което се отчита
стойността на измереното напрежение Ux-
Точността на волтметъра зависи от качествата на транзистора
VT1 и потенциометъра RP1. При използуване на транзистор с
усилване над 400 и хеликоидален потенциометър волтметърът из-
мерва напрежение в границите от 2 до 10 V с точност 0,1 V.
24
1.8.	УНИВЕРСАЛЕН ПОСТОЯННОГО КОВ ВОЛТМЕТЪР С ПОЛЕВИ
ТРАНЗИСТОРИ
Волтметрите с полеви транзистори притежават всички предим-
ства на ламповите волтметри, но техните раз мери са по-малки и
консумацията им е намалена [3, 70].
RP1
R2
1.6М
R3
200k
R1
7.6М
4 6
их 160k
R5
20k
R6
16k
R7
2k
R8
2k
VDltVDB
> A 5607 и ли КД506А
_ VT1.VT4
2N3819imu КП303
VT2.VT3	VT5
•C559 или 2T3850C	ВСЮ8 или 2T3168C
Фиг. 1.18
На фиг. 1.18 е показана принципната схема на мостов волтме-
тър. Той се състон от постояннотоков балансен усилвател. изпъл-
нен с транзисторите VT1+ VT4, и от генератор на ток, реализиран
€ VT5.
Резистор ите Rl + R8 образуват входен дел и тел на напрежение
с общо съпротивление 10 MQ. Това е входното съпротивление на
уреда за всички обхвати. Стойностите на резисторите се подбират.
с точност 0,5ч-1 %. Необходимо е резисторите да са тип МЛТ-1
или МЛТ-2, за да се избегнат пробиви в тях при измерване на
високи напрежения.
2S
Диодите VD1 + VD6 представляват входна защита. Те пред-
лазват гейта на транзистора VT1 от недопустимо високо напре-
жение при погрешно избиране на обхвата или при обратна поляр-
ност на измерваното напрежение Ux- Диодите трябва да се под-
берат така, че обратният им ток да не е по-голям от 0,1 nA. В про-
тивен случай уредът се настройва по-трудно и температурната
компенсация е много по-сложна.
Р^жимът на VT1—VT4 е подбран така, че транзисторите да
работят в линейния участък от характеристиките си.
Елементите на волтметъра се монтират на печатната платка,
показана на фиг. 1.19. Полевите транзистори се подбират с еднак-
ва стръмност, а биполярките — с еднакъв статичен коефициент
на уснлване по ток. Потенциометърът RP1 се извежда на лицева-
ла плоча на уреда и служи за нулирането на волтметъра преди из-
мерване и след смяна на обхвата.
За да се намали температурното влияние върху дрейфа на ну-
лата, двойките транзистори V77, VT4 и VT2, VT3 се свързват с
медиа шина един с друг, като допирните им повърхности се изо-
лират със слюдени подложки, намазани предварително със сили-
конова паста.
Посочените на схемата полеви транзистори могат да се заме-
нят и с други по-достъпни N-канални транзистори. Ако се изпол-
зуват два полеви транзистора в един корпус, напр. BFQ10, BFQ14,
BFQ21 и др., волтметърът работи по-точно.
Измервателят се захранва със стабилизиран двуполярен то-
коизправител—схемата, показана в прил. 1.1.
При настройване на волтметъра трябва тример-потенциомет-
рите RP2, RP3 и RP5 и потенциометърът RP1 да се поставят в
средно положение, a RP4 — на максимална стойност. Входът на
уреда се свързва накъсо. Подава се захранващото напрежение и
с тример-потенциометрите RP3 и RP5 стрелката на микроампер-
»етъра рА (100 рА, 500 й) се нагласява така, че да сочи точната
мула на скалата. След това RP4 се завърта на минимална стой-
эюст (максимална чувствителност) и се коригира отново нулата
с потенциометьра RPL На входа се подават еталонни напреже-
яия, Сравни на всеки един от обхватите. С RP4 стрелката на из-
мервателната система се поставя на последното деление на скала-
та и с това уредът е калибриран.
При измерване на едно и също напрежение на различии об-
хвати ра зли ката в показанията на уреда не трябва да надвишава
половин деление на скалата. В противен случай е необходимо да
се проверят резисторите във входния делител. Ако се установи,
26
Фиг. 1.19
27
че грешката не е от тях, трябва да се коригира режимы на баланс-
ния уснлвател с тример-потенциометъра RP2. Ако това не помог-
не. трябва да се променят съпротивленията на резисторите R9r
RH. R12. R13. R17 или да се подменят ценеровите диоди в токо-
изправителя.
Преди да се измери дадено напрежение, избира се необходи-
мият обхват, клемите на уреда се свързват накъсо и уредът се ну-
лира с потенциометъра RPJ.
1.9.	ВОЛТМЕТЪР ЗА ИЗМЕРВАНЕ НА ПГОБИВНИ НАПРЕЖЕНИЯ
Пробивного напрежение на транзисторите и диодите е важен
параметър в практиката по конструиране. В много случаи стой-
ността от каталога не е достатъчно точна, поради което е необхо-
димо да се измери точната стойност на пробивного напрежение,
без да дефектира приборът. за да се прецени дали елементът е под-
ходящ за дадена схема [13].
Волтметърът, чиято схема е показана на фиг. 1.20, представ-
лява генератор на ток за високо напрежение. При натискане на
бутона S1 кондензаторът С1 се зарежда до амплитудного напре-
жение на мрежата (около 310 V) през резистора R1 и диода VD1. С
резисторите R3. R4 и R5 се задава различен ток в зависимост от
вида на изследвания преход, който се избира в едно от трите по-
ложения на превключвателя S2. В положение / на S2 протича ток
0.3 mA, в положение 2 — 1 mA, а в положение 3 — 5 mA. Резне
Фиг. 1.20
торът R2 и глим-лампата ГЛ служат за разреждане на конденза-
тора Ct.
Измерваният полупроводников преход се евързва към изходни-
те букси X с полярността, означена на фиг. 1.20. Успоредно на
28
VD1.VD1* CI ,СГ
КД1118	S.0/400V
RH R12
510k	510k
КД1П8	VDH.VD12
Д226Б
Фиг. I 21
е.н mi hi на буксите X, е въоховото
измервания преход е включен волтметърът V, по чиято скала се
отчита. Волтметърът се поставя на обхват поне 300 V, а неговото
вътрешно съпротивление не трябва да бъде по-малко от 1 Мй. Мо-
же да се включи и комбиниран измервателен у р ед,, а ко отговаря на
необходимите условия.
Когато към клемите X се
включи измерваният диод или
транзистор, напрежението спа
да до определена стойност,
отговаряща на пробивното
напрежение на полупровод-
никовия елемент. Тъй като
токът през измервания диод
или транзистор е достатъчно
малък, полупроводниковият
елемент не дефектира. С пре-
включвателя S2 се избира
около 3 пъти по-малък ток от
тока при максимално обрат-
но напрежение за дадени я
елемент (стойността се взема
от справочник).
Устройството не се нуждае
от настройване. Напрежение-
то което волтметърът трябва
да показва без да има включен
апрежение на мрежата (около
310 \ ) Ако на клемите има включен изследван елемент и стрелката
«а волтметъра не се върне от показанието на амплитудната стойност
на мрежовото напрежение, пробивното напрежение на транзисто-
ра или на диода е по-високо от 300 V. Ако трябва да се измерват
по-високи пробивни напрежения, диодът VD1 и кондензаторът
С1 на фиг. 1.20 трябва да се заменят с удвоителя на напрежение,
показан на фиг. 1.21 а. Така волтметърът може да измерва про-
ливни напрежения до 600 V. Трябва да се има предвид, че е необ-
ходимо диодите да издържат обратно напрежение поне 650 V. Ако
не може да се намери посоченият тип диод или негов аналог, може
да се използува заместващата схема на фиг. 1.21 б.
Елементите на устройството се монтират на печатна платка
(фиг. 1.22). Платката е предвидена за удвоител, реализиран с дио-
ди по схемата от фиг. 1.21 б. Ако се използува диод КДИ18 или
негов аналог, на местата на VD12 и VD/2' трябва да се постави
люст от проводник от страната на елементите. Ако устройството
29
се реализира без удвоител, необходимо е да се постави мост от про-
водник на мястото, предвидено за кондензатора СГ.
С устройството може да се измерват и максимални работни на-
прежения на кондензатори. Превключвателят S2 се поставя в по-
Фиг. 1.22
ложение 3, така че устройството да осигурява ток 5 mA. Към кле-
мите X се свързва измерваният кондензатор с необходимата по*
лярност (ако е електролитен). Натиска се бутонът S1. Стрелката
на волтметъра започва бавно да се отклонява надясно, което по*
казва, че кондензаторът не е пробит и се зарежда. Когато той се
зареди до пробивного си напрежение, стрелката спира. Трябва да
се има предвид, че зареждането става сравнително бавно и че вре-
30
мето за зареЖдане нараства пропорционално с капацитета на кон-
дензатора.
Необходимо е да се обърне сериозно внимание, че устройство-
то за измерване на пробивни напрежения се захранва направо от
мрежата и съществува опасност от поражение от електрически
ток. За да се избегне нещастен случай, трябва да се използува
надежден превключващ бутон St, на пр. българските ПМР-1. Из-
питваните елементи трябва да се поставят само когато бутонът.
St не е натиснат и конденэаторът е разреден. Освен това трябва
да се направи специално свързване на щепсела, с който се подава’
захранване ~220 V, тъй като при обикновеното съществува опас-
ност общият проводник (на схемата на фиг. 1.20 долният) да попад-
не под фаза. За подаване на мрежово захранване трябва да се из-
ползува задължително щепсел шуко. Изводът, означен на фиг.
1.22 с фаза, се включва към единия от двата щифта на щепсела, а
общият проводник се свързва към заземителните пластини. За да
работи приставката, контакты трябва да бъде със защитно зану-
ляване. Устройството получава напрежение само а едното от двете
положения на щепсела, което се показва със светване на глим-
лампата при натискане на бутона S1.
1.10.	ПРОМЕНЛИВОТОКОВ ВОЛТМЕТЪР С ТРАНЗИСТОРИ
В радиоелектрониката, особено в звукотехниката, се налага да
се измерват променливи напрежения със звукови честоти от мили*
волтовия обхват. Лесна за реализиране схема, изпълнена с три
транзистора, е показана на фиг. 1.23. Устройството е с три обхва-
та на измерване, конто се управляват с превключвателя St. В по-
ложение 1 обхваты на измерване е от 1 до 10 mV. Положение 2
осигурява измерване на напрежения от 10 до 100 mV, а положе-
ние 3 — от 100 mV до 1 V. Входният импеданс на волтметъра е по-
голям от 200 kfi, а входният капацитет не надвишава 15 pF.
Първият транзистор VT1 е свързан като усилвател на мощност.
Неговата работна точка се задава с резистора R4 и с делителя на
напрежение, образуван от резисторите R2 и R3. В емитерната ве-
рига на транзистора VT1 е включен делител на напрежение, об-
разуван от резисторите R6 ,R7 и R8 и от потенциометрите RP2„
RP3 и RP4. В зависимост от положението на превключвателя S1
се определи от коя част на емитерната резисторна гр у па се подава
напрежение на променливотоковия усилвател, реализиран с тран-
зистор ите VT2 и VT3. Режимы на работа на усилвателя се на-
стройва с потенциометьра RP5. Изходният сигнал на усилвателя
31
ю
fts
1.3k
S2
1000,0
VT1
R2
22k
R9
500k
C4
200
RP1
22 k
C1 -
100,0
RP2
2k
C2 C3
+ 24V
10,0
VDI-rVD*
RP3
300
R4
110k
R6
10k
R8
100
RP4
100
R1
2M
R7
1k
RP5
47k
R13 C6
3,3 k	20,0
R11 LJR12
1k T 10k
VT2
VT1,VT2 , VT3
2T3167C
Фиг. 1.23
сеполучава на плъзгача на потенциометъра RP1. През конденза-
тора С7 той се подава на схемата за отчитане, изпълнена с диодния
мост JD1+VD4. Стрелковият уред трябва да бъде с ток на край-
до отклонение 0,5 mA и с вътрешно съпротивление 120 Q.
Фиг. 1.24
® Лвбцталскв азмермтвлни устройства
за
За захранване е необходимо стабилизиранстнапрежение Ч-24'V.
Може да се използува параметричният стабилизатор, показан
в прил. 1.3. Елементите на устройството се запояват на печатната:
платка на фиг. 1.24.
За настройване на волтметъра е необходимо много точно да се
изпълни делителят на напрежение (резисторната трупа, включена
в емитерната верига на транзистора VT1). Резисторът R6 и потен-
циометърът RP2 трябва да имат общо съпротивление 10 530 Q, ре-
зисторът R7 и потенциометърът RP3— 1170 О, a R8 и RP4 —
130 Q. Най-добре е делителят на напрежение да се изпълни с под-
ходяще евързани груди от резистори, тъй като стойностите на три-
мер-потенциометрите се изменят от температурата и с течение на
времето, което от своя страна води до намаляване на точността на
волтметъра. След като на входните клеми се подаде еталонно на-
прежение 10 mV, с осцилоскоп се настройва синусоидна форма на
напрежението на колектора (спрямо маса) на транзистора F7'X
С потенциометъра RP1 се настройва показанието на милиампер-
метъра така, че стрелката да сочи последното деление на скалата.
При точно изпълнение на схемата и при прецизно настройване точ-
ността на волтметъра е около 4%.
1.11.	ПРОМЕНЛИВОТОКОВ ВОЛТМЕТЪР С ОПЕРАЦИОНЕН.
УС И Л ВАТЕ Л
Транзисторният променливотоков волтметър се изпълнява лес-
но от любители, но неговата точност не е особено висока. Освен
V01tVD4-A2A

Фиг. 1.25
34
това настройването му е сравнителко сложно. По-добри резултати
се получават, ако схемата се реализира с ОУ. Схемата, показана
90
фиг. 1.26
35
?а фиг. 1.25, измерва променливотокови сигнали до 100 mV в зву-
ковия честотен обхват (от 20 Hz до 20 kHz).
Измерваното напрежение Ux, подадено на входа, попада на не*
ннвертиращия вход на операционния усилвател DA1 през С7. Кон*
дензаторът премахва евентуална постоянна съставка в измерва*
ното напрежение. ОУ еобхванат от честотно зависима отрицателна
обратна връзка. Последователю свързаната ЯС-група (RP2, С4)
коригира нелинейността, получена от кондензатора С7, диодите
VD1+VD4 и измервателната система, а СЗ отслабва обратната
връзка при високи честоти, с което се разширява честотната лен-
та. При това положение токът през веригата на обратната връзка
завися линейно от входного напрежение и затова показанието на
милиамперметъра mA е линейна функция на напрежението.
Елементите на устройството се монтират на печатната платка
от фиг. 1.26. Диодите VD1+VD4 са задължително германиеви.
Схемата се захранва с две симетрични напрежения спрямо ма*
са ±15 V. Захранващите напрежения се филтрират допълнител-
но от двойките кондензатори Cl, С2 и Q5, С6.
Нулевого показание на милиамперметъра mA се настройва при
даде’ни накъсо входни клеми с потенциометьра RP1. При подаден
еталонен входен сигнал 17х=100тАс потенциометьра RP2 стрел-
ката на уреда mA се настройва срещу най-дясното деление на ска-
лата. Точността на устройството е с около 2% по-ниска от класа
на точност на измервателната система.
1.12.	ПРЕЦИЗЕН ПОСТОЯНН.ОТОКОВ И ПРОМЕНЛИВОТОКОВ
МИЛИВОЛТМЕТЪР
За звукотехнически измервания е подходящ милнволтметърът,
чиято принципна схема [31] е показана на фиг. 1.27. Тя е изгра-
дена с един ОУ 709 (вж. прил. 2). Устройството измерва както
постояннотокови, така и променливи’ напрежения на маломощ-
ни сигнали. Уредът е с два обхвата на измерване — 10 и 100 mV.
Входного съпротивление за по-чувствителния обхват е 110
kQ, а за другия 1,1 MQ. Схемата представЛява преобразувател на-
прежение—ток. Ако се приеме, че ОУ е идеален (има безкрайно го-
лямо входно съпротивление, неограничена честотна лента и без-
краен коефициент на усилване без обратна връзка) при прилагане
на напрежение между неинвертиращия вход и маса, напрежението
на изхода приема стойност, прй която потенциалиата разлика меж-
ду двата входа става нула. Поради безкрайно голямото входно съ-
противление целият ток тече през веригата на обратната връзка,
36
т. е. през стрел ковата система, и показанието на уреда става ли-
нейна функция на входного напрежение.
Реалните операционни усилватели се различават по своите ха-
рактеристики от идеалните, което налага да се приложат схемотех-
Фиг. 1.27
нически мерки за внасяне на корекции. Входният поляризиращ
ток изисква включване на резистор между неинвертиращия вход
и маса. Този резистор (R2) трябва да има достатъчно голямо съ-
противление, тъй като е включен паралелно на входа на волтме-
търа и определи входного му съпротивление. В този случай поля-
ризиращият входен ток създава значителен пад на напрежение,
което би предизвикало протичане на ток през микроамперметъра.
без да е приложено напрежение на входа. Затова резисторът R2
не е свързан към маса, а към плъзгача на потенциометъра RP2. От
делителя на напрежение, образуван от резисторите R5 и R6 и по-
тенциометъра RP2, се получава напрежение, което компенсира
пада на напрежение от поляризиращия ток. При изменение на
напрежението чрез RP2 се получава нулев потенциал на неинвер-
тиращия вход на ОУ, при което токът през веригата на обратна-
та връзка, респ. през микроамперметъра, също става нула при
нулево напрежение на входа.
С потенциометъра RP1 се компенсира входного напрежение
на несиметрия. Кондензагорите С1 и С2 и резисторът R4 са еле-
менти за честотна корекция на операционния усилвател DA1.
Диодите VD1 + VD4 трябва да бъдат германиеви, за да се на-
37
мали влиянието на нелинеината характеристика на диодите при
малки токове. Диодният мост осигурява една и сына посока на то-
ка през микроамперметъра независимо от полярността на вход-
ния сигнал. Затова устройството може да измерва както постоян-
но, така и променливо напрежение.
а
Фиг. 1.28
38
Волтметърът се захранва с две симетрични напрежения :±15 V
« обща точка (захранването, описано в прил. 1.1). Печатната плат-
ка е показана на фиг. 1.28.
При настройване на устройството входните клеми се дават на-
късо и при подадено захранване с преместване на плъзгача на по-
тенциометъра RP1 се довежда нулево показание на уреда рА
Точною нулево показание се донастройва с потенциометъра RP2
при oTt' рен вход. При подаване на еталонно напрежение на вхо-
да стрелката на уреда трябва да отбелязва показание, отговаря-
пцо на приложеното напрежение. Ако то не е точно, променят се
съпротивленията на резисторите от входния делител — R2 за об-
хвата 10 mV и R3 — за другия обхват. При »|ромяна на тези ре-
зистор и уредътсе нулира повторно.
На фиг. 1.29 е показана зависимостта на относителната греш-
ка А % от честотата f на измерваното напрежение. Рязкото уве-
личаване на грешката при честоти над 100 kHz се дължи на ограни-
чената скорост на нарастване на изходното напрежение и на на-
маляване на коефициента на усилване без обратна връзка на ОУ
при тези честоти.
Измерваннят входен сигнал се подава с нискочестотен ширмо-
ван проводник, за да се намали грешката от случайно индукти-
рани смущения във входната верига. Трябва да се има предвид,
че параметрите на ОУ зависят от температурата и затова трябва
да се осигури достъп през капака на кутията, зада се донастройва.
39
1.13. ПРОМЕНЛИВОТОКОВ ВОЛТМЕТЪР 1. ДИСКРСТНА
СВЕТОДИОДНА ИНДИКАЦИЯ
Често в звукотехниката се налага да се знае не точно стойност-
та на дадено напрежение, а границите, в конто то се намира. В
тези случаи по-удобно е да се отчита със светодиоди вместо със
стрелкови уред. Схемата на променливотоков миливолтметър със
светодиодна индикация е показана на фиг. 1.30.
Фиг. 1.30
И змерваното напрежение Ux се подава през кондензатора С1
на базата на транзистора VT1, работещ в режим на емитерен пов-
тор ител. Транзисторът VT1 намалява влиянието на волтметъра1
върху работата на изследваното устройство, като увеличава вход-
ного съпротивление на измервателния уред. С кондензаторите С2
и СЗ и диодите VD1 и VD2 е изграден преобразувател на промен-
ливо напрежение в постоянно. Напрежението върху конденза-
тора СЗ е пропорционално на амплитудата на измерваното напре-
жение Ux-
Транзисторът VT2 също е включен като емитерен повторител.
Благодарение на него напрежението върху кондензатора СЗ не
се влияе от консумирания ток от индикаторната част на схемата.
С транзисторите VT3, VT4 и VT5 е изградена схема за управле-
ние на индикацията по ниво на сигнала. Светодиодите VD3, VD4
и VD5 показват резултата от измерването. При показаните стай-
ности на резисторите в трите транзисторни стъпала на индикатор-
ния блок първият светодиод светва, когато напрежението на вход-
ния сигнал е 0,775 V (0 dBm). С делителя на напрежение^ обра-
40
Фиг. 1.31
4Г
зуван от резисторите R5 и R6, се управлява светенето навтория
светодиод VD4, който светва при напрежение, отговарящо на
+3 dB. Третият светодиод VD5 светва при ниво на входния сиг-
нал +6 dB (вж. прил. 3).
Устройството се монтира на печатната платка (фиг. 1.31).
Входният сигнал задължително се подава с ширмован проводник.
Точността на работа на волтметъра до голяма степей зависи от
стабилността на захранващото напрежение. Може да се използува
схемата, показана в прил. 1.3, като се включи подходящ ценеров
диод, за да се получи изходно напрежение 12 V. Ако схемата се за-
хранва с напрежение 9 У, съпротивленията на резисторите R7,
R8 и R11 трябва пропорционално да се намалят, за да светят ин-
дикаторите достатъчно ясно.
Волтметърът се настройва със синусоиден входен сигнал със
съответното напрежение. Стойността на напрежението на светва-
не на първия светодиод се задава с промяна на положението на
плъзгача на потенциометъра RP1. Нивото на задействуване на
втория светодиод VD4 зависи от съпротивленията на резисторите
R5 и R6. Светването на VD5 може да се коригира с промяна на
стойностите на R9 и R10.
Представената схема може да се използува като пиков ниво-
индикатор в звукотехническа апаратура. Това устройство е под-
ходяще допълнение към всякаква Hi—Fi апаратура, която няма
светодиоден нивоиндикатор или има само индикатор със стрел-
кови уред. Пиковият нивоиндикатор трябва да се включи на из-
хода на предусилвателя преди потенциометъра за усилване на край-
ний усилвател [67].
ГЛАВА 2
ЕЛЕКТРОННИ АМПЕРМЕТРИ
2.1. ОБЩИ ПОЛОЖЕНИЯ
Измерването на токове има важно значение в радиоелектро-
н и ката. Сравнително големи токове обикновено се измерват до-
статъчно точно със стрелкови ампер метр и. При измерване наотноси-
телно малки токове стрелковите измервателни уреди ставят неу-
добии, тъй като тяхното вътрешно съпротивление е съизмеримо
със съпротивлението на измерваната верига [48].
42
Ако в електрическата верига на фиг 2 1а се приеме, че тран-
зисторът VT1 е наситен, в колекторната верига на транзистора
УТ1 тече ток
/с =	=0,0145 А -14,5 mA,
/\Z	OUU
Фиг 2 1
където	V е падът на напрежение върху наситения тран-
зистор.
Ако последователно на резистора R2 се свърже милиампер-
метър с вътрешно съпротивление 280 Q (фиг 2 16), токът във ве-
ригата е
с
U-Usat 5-0,65
R2^RB Я 300 + 280
= 0,0075 А=7,5 mA,
което определи грешка от влиянието на вътрешното съпро-
тивление на милиамперметъра
= /c7j? 100 = -100 = 48,27 о/о.
Изразът за показва, че измерването на малки токове със
стрелкови милиамперметър е с незадоволителна точност Затова
се прибягва до електронни амперметри, при което измерваният
ток се преобразува в напрежение създава се пад на напрежение
върху резистор с подходящо съпротивление и с него се отчита из-
мерваният ток, като падът на напрежение се измерва с електронен
волтметър
Използуването на електронни милиамперметри се налага и за
измерване на променливотокови сигнали Дори при синусоиден
ток със звукова честота влиянието на индуктивността на измерва -
телния уред е толкова голямо (както при стрелковите волтметри),
че точността на уреда става напълно незадоволителна
43
2.2. ПОСТОЯННОЮ КО В МИКРОАМПЕРМЕТЪР С ОПЕРАЦИОНЕН
УСИЛВАТЕЛ
Схемата на фиг. 2.2 представлява преобразувател ток—напре-
жение, изпълнен с резистора R1, и ог’ектронен волтметър, който
измерва пада на напрежение върху R1 Волтметърът е със съща-
та схемна конфигурация, както и устройството, показано на фиг-
R5
20 k
Фиг. 2 2
1.3, с тази разлика, че паралелно с входа му е включен резисторът
Rl. С означените стойности на елементите микроамперметъръг
може да измерва ток 20 рА при крайно отклонение на стрелката
на уреда, а падът на напрежение върху входния резистор R1 е са-
мо 11,2 mV. Операционният усилвател DA1 усилва това напреже-
ние 20 пъти, така че изходното напрежение при ток 20 рА през ре-
зистора RI става около 200 mV и може да се измерн с милиампер-
метър с крайно отклонение на стрелката при 1 mA и вътрешно съ-
противление 200 Q.
Постояннотоковият микроамперметър се захранва със стаби-
лизирано напрежение. Може да се използува схемата на захран-
ването, описана в прил. 1.1.
На фиг. 2.3 е показана печатната платка.
За настройване на устройството е необходимо входните клеми
да се свържат накъсо, а потенциометърът RP2 да се постави на
нулево съпротивление. Показанието на mA се нулира с потен-
циометъра RP1. След това през входните клеми се пропуска ток
20 рА, чиято стойност се контролира с еталонен микроамперме-
тър. Плъзгачът на потенциометъра RP2 се поставя в положение,
при което стрелката на mA застава срещу най-дясното деление на
скалата.
44
80
90
a
2.3. МИКРОАМПЕРМЕТЪР С ПРЕОБРАЗУВАТЕЛ ТОК—НА ПРЕЖЕНИЕ
По-качествен електронен микроамперметър с ОУ може да се
1>еализира с преобразувател ток—напрежение от класическия тип
69]. Схемата, показана на фиг. 2 4, осигурява обхват на измер-
ване от 1 до 10 рА, но чрез подходящо преобразу ване тя може да
се използува и при по-големи измервателни обхвати [73]. Харак-
терно за преобразователя е, че напрежението, измерено от волт-
метъра за ефективна стойност V, е правопропорционално на из-
мервания входен ток /д с обратен знак
Uv=-klx.
Където Ux е ефективната стойност на напрежението, отчетено от
волтметъра,
k — коефициентът на преобразуване на схемата.
Коефициентът се измерва в единици за съпротивление и има
45
стойност, равна на ефектнвното съпротивление във веригата на
обратната връзка на операционния усилвател DA1.
Особеното в схемната конфигурация на преобразувателя е, че
във веригата на отрицателната обратна връзка на ОУ резисто-
рът R5 е евързана към
средната точка на делите-
ля на напрежение, реали-
зиран с резисторите R4,
R5 и с потенциометъра
RP3. С резисторите R1 и
R2 се намалява влиянието
навходнияток на поляри-
зация на ОУ върху по-
стоянного изходно напре-
жение.
Елементите на устрой-
ството се монтират на ед-
ностранно фолирана пе-
чатна платка, показана на
две симетрични напрежения
с обща точка ±±15 V (вж. прил. 1.1).
За настройване на устройството е необходимо входните клеми
да се евържат накъсо, потен циометърът RP3 да е поставен на мак-
симално съпротивление, a RP2 — на нулево. С RP1 стрелката на
волтметъра се довежда до нулевого деление, след което преобразу-
вателят се нулира повторно, като към изхода на операционния’
усилвател DA1 се включи чувствителен волтметър за ефективна
стойност. На входа на устройството се подава напрежение с чес-
тота 1 kHz, така че през входните букс и да тече ток 10 рА. Към
изхода на ОУ (извод 6) се евързва точен волтметър за напрежение
до 10 V. С потенциометъра RP3 изходното напрежение на DA1 се
настройва на 6 V. След това допълнителният волтметър се откач-
ва и с RP2 стрелката на волтметъра V се довежда до последнего*
деление на скалата.
Точността на микроамперметъра с, преобразувател ток—напре-
жение е около 5%. Минималният ток, който той измерва точно, е
1 рА. Устройството работи в областта на звуковите честоти.
46
2.4. ПРОМЕНЛИВОТОКОВ МИКРСАМПЕРМЕТЪР С ТРАНЗИСТОРИ
При изработване на прецизни звукотехнически системи се на-
лага да се измерват променливи токове с честота в звуковия об-
хват и със стоййост десетки микроампери. Схемата, показана на
фиг. 2.6 гарантира точност 3,5% при клас на точност на стрелко-
вата измервателна система 1 % и може да измерва променливото-
кови сигнали в границите от 10 до 100 рА с честота от 100 Hz до
50 kHz.
Входният сигнал /хсе подава през кондензатора С1 на транзнс-
торния усилвател, изграден с VT1 и VT2r Входният импеданс на
47
устройството зависи от стойностите на резисторгте R3 и R7, кон-
дензатора CI и елементите, свързани в емитерната верига на тран-
зистора VT1, и е около 2,3 kQ С двата транзистора е изграден
широколентов усилвател с голям коефициент на хсилване Бла-
VT1- 2Т3167С V6l,VD2
VT2—2Т3850С Д2Ж
Фиг. 2.6
годарение на резистора R7, през конто преминава целият измер-
ван ток, е реализирана дълбока отрицателна обратна връзка по
ток. С нея се линеализира усилвателят, така че коефициентът на
усилване не зависи от честотата и от протичащия ток.
Кондензаторът С5 премахва постоянната съставка от изходния
сигнал на усилвателя и подава усиленото напрежение на схемата
за отчитане. Блокът за отчитане е мостов. В две съседни рамена
на моста са свързани диодите VD1 и VD2. Пасивните елементи в
другите две компенсират влиянието на честотата върху работата
на милиамперметъра mA.
Точности на електронния микроамперметър зависи до голяма
степей от стабилността на захранващото напрежение. Консума-
цията на ток от устройството е относително постоянна и затова е
предвиден стабилизатор на захранването, изпълнен само с цене-
48
ровия диод VD3. Неговият ток на стабилизация се определи от
102
л
яфиг. 2.7
4 Л юбнтелски измервателнн устройства
49
хранващата верига, е предвидена защита, реализирана с конден-
затора С8 [13].
Електронните елементи на устройството се монтират на едно-
странно фолирана печатна платка, показана на фиг. 2 7. Транзис-
тор и те VT1 и VT2 е задължително да бъдат малошумящи. Диоди-
те VD1 и VD2 трябва да бъдат германиеви, за да се намали греш-
ката от тяхната нелинейност при малки токове (в лявата част на
скалата). Милиамперметърът mA трябва да бъде с крайно откло-
нение, не по-голямо от 1 mA. Конкретната схема е реализирана с
чехословашка магнитоелектричеека система с вътрешно съпротнв-
ление 265 Q и ток на крайно отклонение 1 mA.
За настройване на микроамперметъра е необходим тонгене-
ратор в достатъчно точен микроамперметър, предназначен за ра-
бота в звуковите честоти. През входните клемн на уреда се про-
пуска ток 90 рА с честота 1 kHz. Съпротивленията на резисторите'
R9 и R11 и на R1& и R12 се коригират симетрично, докато стрел-
ката се установи срещу деветото деление на скалата. След това
честотата на тонгенератора се променя стъпално през 1 kHz, до-
като стане 50 kHz, като при всяка промяна ее настройва еталон-
ната стойност на измервания ток. Следи се изменението на стрел-
ката. Ако тя не променя мястото си с повече отЗ%, измервателно-
то устройство не се нуждае от по-нататъшно настройване. При по-
голямо изменение от 3% се коригират симетрично капацитетите
на кондензаторите С6 и С7 и евентуално на С5, така че отклоне-
нието на стрелката да влезе в допустимите граници. За да се на-
мали грешката от изменение на околната температура, не трябва
да се използуват донастройващи тример-потенциометри и промен-
ливи кондензатори, а да се подберат резистори и кондензатори с
точно определена стойност (евентуално и съставени от няколка
елемента, свързани по подходящ начин).
2.5. ПРЕЦИЗЕН ПРОМЕНЛИВОТОКОВ МИКРОАМПЕРМЕТЪР
С ОПЕРАЦИОНЕН УСИЛВАТЕЛ
Понякога в звукотехниката при настройване, диагностика и
ремонтиране на различны апаратури се налага да се измерва само
токът на променливата съставка на даден сигнал, без да се спре
постоянната, за да не се наруши действието на устройството. В
тези случаи може да се използува електронният микроамперметър,
чиято схема е показана на фиг. 2.8.
Устройството е реализирано с операционен усилвател 739.
Разположението на изводите и аналозите на 739 са показани &
прил. 2.
50
Целият измерван ток 1* преминава през входния резистор R1.
Кондензаторът Ci пропуска само променливата съставка на из-
мервания ток. Входният ЯС-филтър е изграден от последователно
свързаните резистори R2 и кондензатор С2. Освен това между не-
Фиг. 2.8
лнвертиращия вход на операционния усилвател DA1 и маса е
свързан кондензаторът СЗ, който предпазва ОУ от самовъзбуж-
дане.
Операционният усилвател DA1 е обхванат от честотно завйси-
ма отрицателна обратна връзка, реализирана с кондензаторите
С4нС7, резисторите R5 и R6 и потенциометрите RP1 и RP2. Ха-
рактерна особеност на схемата е, че обратната връзка е промец-
ливотокова и оказва по-силно влияние върху ниските честоти
(чрез кондёнзатора С4) и че средната точка на потенциометъра
RP1 е свързана към маса. Обратната връзка компенсира влия-
нието на входния кондензатор и на буферната /?С-група. С потен-
циометъра RP1 може да се регулира усилването на схемата. Ко-
гато плъзгачът на потенциометъра е свързан към резистора R6,
усилването е приблизително 40 dB, а в другия край изходният
сигнал затихва с 12 dB (вж. прил. 3).
За да се стабилизира режимът на работа, ОУ е обхванат и от
постояннотокова отрицателна обратна връзка, реализирана с ре-
зистора R3. Кондензаторът С6, включен паралелно на него, нама-
лява коефициента на усилване за честоти над звуковия обхват и
по този начин предпазва усилвателя от самовъзбуждане. Резисто-
рът R4 и кондензаторът С5 служат за частична честотна компенса-
ция, с която се намаляват шумовете.
51
Графичният оригинал на печатната платка е показан на фиг.
2.9 а, разположението • на елементите — на фиг. 2.9 б.
За микроамперметъра е необходимо стабилизирано захранва-
що напрежение. Подходящ е захранващият източник в прил. 1.2
със съответни ценерови диоди.
Фиг. 2.9
52
Устройството се настройва с еталонен входен сигнал. С потен-
циометъра RP1 се калибрира обхватът на измерване, а с RP2 фи-
но се донастройва устройството. Входният сигнал може да бъде в
границите от 5 до 100 рА в честотен обхват от 20 Hz до 30 kHz. При
прецизно настройване устройството може да работи с точност 1,5%
при точност на измервателния уред 1%.
2.6. ПРЕЦИЗЕН ПОСТОЯННОГО КОВ НАНОАМПЕРМЕТЪР
С ОПЕРАЦИОНЕН УСИЛВАТЕЛ
При изработване на прецизни електронни устройства се нала-
га да се измерват токове от наноамперния обхват. Тези измер.-
вания са много важни при определяне на токовете на несиметрия
на прецизни ОУ, на гейтовите токове на полеви транзистори, на
утечните токове на кондензатори и др. Обикновено уредите за из-
мерване на токове в такива обхвати са труднодостъпни и скъпи.
Представената на фиг. 2.10 схема гарантира достатъчно висока
точност и е изградена с елементи, които не са дефицитни [32].
Устройството работи като преобразувател ток-напрежение.
Стойността на входното му съпротивление се определи от съответ-
ния резистор, включен във веригата на обратната връзка, разде-
53
лен на коефициента на усилв^ не на ОУ без обратна връзка [68„
72].
Уредът има четири обхвата на измерване, конто се избират
чрез превключвателя SL В положение / се измерват токове до
10 nA при крайно отклонение на стрелката, при положение 2 —
до 100 mA, при положение 3 — до 1 рА, и при положение 4 — до
10 рА.
Схемата е изградена с операционен усилвател 725. Конденза-
торите С8 и С9 и резисторите R2 и R3 са елементи за честотна ко-
рекция [40].
Най-важният фактор, който ограничава точността на устрой-
ството, е температуря и ят дрейф на поляризиращия ток. Малък
поляризиращ ток може да се получи при включване на четири би-
полярни транзистора, работещи в пикоамперен режим. За кори-
гиране на напрежението база-емитер на съставния транзистор
VT1+VT4 и. за компенсиране на входните несиметрии е поста-
вен делителят на напрежение, образуван от резистора R1 и потен-
циометъра RPL За да се гарантира постоянна стойност на компе-
сационното напрежение, са включени кондензаторите СЗ и С4 С
потенциометъра RP2 се осигурява подходящо напрежение на със-
тавния транзистор, така че еквивалентнияг му колекторен ток да е
равен на необходимия поляризиращ ток на операционния усил-
вател DAL
Резултатът от измерването се отчита по положението на стрел-
ката на микроамперметъра рА, чийто ток на крайно отклонение
трябва да бъде 100 рА. С превключвателя S2 се избира полярност-
та на измерваното напрежение.
Елементите на устройството се монтират на печатна платка,
показана на.фиг. 2.11. По-малка платка не е желателно да се из-
ползува, тъй като това може да доведе до намаляване на точност-
та вследствие на влиянието на паразитните капацитети между ни-
кои от елементите. Транзисторите VT1 + VT4 трябва да бъдат с
минимален обратен ток колектор-база. Това изискване се отнася
особено за първия транзистор VT1. Кондензаторите С2, С4 и С6
е необходимо да са с минимална индуктивност, за да изпълняват
своето предназначение. Резисторите R4+-R7, свързани във вери-
гата на обратната връзка на ОУ, трябва да бъдат подбрани много
точно.
За захранване на уреда е необходимо стабилизирано захран-
ващо напрежение. Схемата се нуждае от две симетрични напре-
жения спрямо обща маса. Те се подават на 7-ми (4-9 V) и на 4-ти
(—9 V) извод на ОУ. Общата точка на двете напрежения се пода-
ва към изводите, означени със символа за маса, и не се свързва с
никой извод на ОУ.
54
Предварително устройството се настройва при свързани накъ-
ео входни клеми. Потенциометърът RP3 се поставя в положение на
55
минимално съпротивление. С RPI се настройва стойност,. близ-
ка до нула, а точною нулево показание на рА се фиксира с потен-
ций метър а RP2. При пропускане на еталонен ток през входните
клеми се установава необходимою показание с преместване на
плъзгача RP3.
Важно условие за точната работа с измервателното устройство
да е добре екранирано. При достатъчно качествени елементи и при
прецизно настройване се гарантира точност от порядъка на точ-
ността на измервателната система. Възможно е [32J да се увеличат
съпротивленията на резисторите във веригата на обратната връз-
ка на операционния усилвател до 10 000 пъти и тогава чувствител-
ността на уреда достига до 1 рА за цялата скала. При тази корек-
ция е необходимо електронният уред да се нулира преди всяко
измерване. При такъв обхват на измерване той може да се изпол-
зува за измерване на обратния ток на полупроводникови детекто-
ри за ядрени лъченпя, за измерване на входния ток на входните
полеви транзистори на прецизни зарядочувствителни предусил-
ватели без галванична връзка, за изследване на различии видове
изолатори и преходници и за други научни цели.
ГЛАВА 3
ЕЛЕКТРОННИ ЧЕСТОТОМЕРИ
3.1.	ОБЩИ ПОЛОЖЕНИЯ
Значителна част от процесите в радиоелектрониката са перио-
дични и затова измерването на честотата е от съществено значение.
По принцип най-точниятметоде с използуване на еталонен гене-
ратор със значително по-висока честота от очакваната измервана
стойност. Методът се основава на преброяване на трептенията от
еталонния източник, конто могат да се вместят в един период на
изследваното напрежение. По те.хния брой се съди за стойността
на търсената честота. По същество този метод е цифров и не е раз-
гледан в книгата. Теоретичните основи на въпроса са разгледани
подробно и компетентно в [40£, а практическа конструкция на
цифров честотомер до 30 MHz е описан в [6].
В тази глава са представени предимно аналогови честотомери
за звукови честоти. Изполоуването на аналогови методи за измер-
ване на високи честоти не е целесъобразно, тъй като абсолютната
56
грешка дори при сравнително точен стрелкови уред е много по-
голяма от допустимата. Например при измерване на честота 20’
MHz с точност 0,5% абсолютната грешка е 100 000 Hz.
Най-често използуваните методи за аналогово измерване на
честотата сас мостови схеми и с интегриране.
При моспговите схеми се използува честотно зависим мост, в еди-
ния диагонал на конто се подава сигналы4 с изследваната честота.
При промяна на стойностите на елементите напрежението в дру-
гая диагонал се нулира. От условието за равновесие на моста се-
съди за неизвестната честота fx-
Методът с интегриране се основава на преобразуване на сиг-
нала с изследваната честота в импулси с постоянни амплитуда и
продължителност. При осредняване на фсрмираните импулси
средната стойност на полученото напрежение е правопропорцио-
нална на неизвестната честота.
_ Съществува и компараторен метод за измерване на честота..
Изследваният сигнал се сравнява с напрежение с еталонна регу-
лируема честота. С помощта на специално устройство (най-често ос-
цилоскоп) по еталонната честота се съди за честотата на изследва-
ното напрежение. Недостатък на този метод в класическия му вид,
е необходимостта от осцилоскоп или друго точно сравняващо ус-
тройство и най-вече на прецизен източник на еталонна честота.
Затова този метод не е намерил много широко приложение в люби-
телската практика. Различии модификации на метода могат да се
използуват за ориентировъчни високочестотни измервания.
3.2.	ТРАНЗИСТОРЕН ДИПМЕР
На основата на компараторния метод се реализира дипмерът-
Този измервателен уред служи-за оценка на резонансната често-
та на трептящи кръгове. като измерваната честота се сравнява е
честота, генерирана от дипмера. Съвладението на двете честоти се-
установява чрез стрелкови уред.
Принципната схема на транзисторен дипмер е показана на фиг.
3.1. Схемата е съставена от генератор с изменяема честота, изпра-
вител и стрелкови измервателен уред. Генераторы е изпълнен:
транзисторите VT1 и VT2. Честотата меже да се променя плавно
с променливия кондензатор С2 и стъпало — е превключвателя
S2. При подадено захранващо напрежение с ключа S1 генерато-
ры произвежда електрически трелтения, конто се изправят от
диода VD1 и зареждат кондензатора Cl. Напрежението върху С1
отклонява стрелката на микроамперметър рА. Когато бобината
5Т
включена към генератора с превключвателя S2, се доближи до
бобината на измервания трептящ кръг, стрелката на микроампер-
метъра се отклонява наляво, ако честотата на изследвания треп-
тящ кръг и на генератора на дипмера съвпадат. Това се дължи на
факта, че измерваният треп-
тящ кръг отнема част от
енергията на бобината на
дипмера, при което сеподтис-
кат трептенията на дипмера.
Благодарение на това ампли-
тудата на сигналите от гене-
ратора намаляра и стрелка-
та показва по-ниско напре-
жение върху кондензатора
С1.
Елементите на устройст-
вото се монтират на печатна
платка (фиг. 3.2). Бобината
L4 съдържа 10 навивки от
проводник ПЕЛ-0,5, навити
върху феритна сърцевина с
диаметър 5 mm. Бобините
LI, L2 и L3 са с въздушни
сърцевини и съдържат съот-
ветно 2, 4 и '8 навивки от
проводник ПЕЛ-2. Те се закрепват на три различии стени
на кутията, в която се монтира устройството, така че всяка
от тях да може да се допре плътно до изследваната бобина. На ли-
цевата плоча на устройството се извеждат също така и потенцио-
метърът' RP1 и променливият кондензатор С2. Дипмерът се за-
хранва от батерия 4,5 V.
Устройството се настройва поотделно за трите обхвата. Най-
добре е да се използува еталонен дипмер, но може да се използу-
ва и фабричен високочестотен генератор с честотомер, на чийто
изход се включва бобина. Тя се доближава плътно до една от три-
те бобини на дипмера и се следи положението на стрелката на мик-
роамперметъра. При минималното отклонение на стрелката се по-
ставя белег върху скалата под променливия кондензатор със стой-
ността на изследваната честота. Операцията се повтаря някол-
ко пъти за всеки един от обхватите.
Важно условие за точната работа с дипмера е работната боби-
на на устройството да се доближава плътно до изследваната боби-
на на измервания трептящ кръг. По принцип дипмерът е много
.58
чувствителен и ако двете бобини не са плътно долепени, се получа-
ва сериозна грешка от влиянието на външните електромагнитни
полета.
В положение 1 на превключвателя S2 обхватът на измерване е
ют 20 до 100 MHz, в положение 2 — от 40 до 150 MHz, а в положе-
ние 3 — от 90 до 250 MHz.
Фиг. 3.2
59
3.3.	ЕДНООБХВАТ ЕН КОНДЕНЗАТОРЕН ЧЕСТОТОМЕР
За измерване на честоти на сигнали в звуковата облает е под-
ходящ честотомер на кондензаторен принцип. Този принцип (на-
речен още принцип на ишпегриранегпо) се илюстрира с блоковата
схема, показана на фиг. 3.3. Сигналите с честота fx се подават на
формировател Ф, който ги пре-
« образува в еднополярни право-
ъгълни импулси. Те се подават
на амплитуден ограничител АО,
чийто изходни импулси са с по-
fx 1	I””
— Ф — АО
чм
Фиг. 3.3
И -*• ОУ
стоянна амплитуда независимо
отамплитудата на сигналите, постъпили на входа на блока. Тезисиг-
нали задействуват чакащ мултивибратор ЧМ, изработващ импул-
си с постоянна, независеща от честотата, продължителност. Им-
пулсите се осредняват от интегратора и се представят като краен
резултат от измерването с отчитащрто устройство ОУ.
Принципната схема на кондензаторен честотомер, реализиран
по блоковата схема на фиг. 3.3, е показана на фиг. 3.4. Функция-
та на формировател изпълнява ценеровият диод VD1, който „от-
рязва" отрицателната полувълна и ограничава положителната
до положението си на стабилизация. Част от пада на напрежение
върху потенциометъра RP1 се подава на тригера на Шмит, обра-
VD1	VT1.VT2	у
.КС133А	2Т3606С	2 О V. 50k А.
Фиг. 3 .4
зуван от транзисторите VT1 и VT2. На колектора на тран-
зистора VT2 се получава напрежение с постоянна амплитуда, коя-
то зависи от захранващото напрежение на устройството. Триге-
60
рът на Шмит отговаря на амплитудния ограничител от блоковата
схема, а чакащият мултивибратор е изпълнен с диодите VD2 и
VD3 и ко н ден затор ите С1 и С2. Изходните импулси от тригера на
Шмит се диференцират от кондензатора С1, а диодъ'г VD3 пропуска
61
само положителната им полувълна. Тези импулси зареждат кон-
дензатора С2. Тъй като импулсите са с постоянна амплитуда и про-
дължителност, средната стойност на напрежението върху инте-
гриращата трупа, образувана от кондензатора С2, резистора R6 и
потенциометъра RP2, е правопропорционална на честотата на из-
мерваните импулси. Волтметърът V отчита това напрежение и уча-
ствува в интегриращата трупа.
Елементите на устройството се запояват на печатна платка
(фиг. 3.5). За да може измервателят да работи достатъчно точно,
необходимо е да се захранва от стабилизиран источник. Може да
се използува една от схемите в прил. 1.3 и 1.4.
Преди да се започне с настройване на устройството, необхо-
димо е да се определи с каква амплитуда на входните сигнали ще
работи измервателят. Ако тя е в границите от 4 до 15 V, потен-
циометърът RP1 трябва да се постави в положение, при което
плъзгачът му е свързан към резистора R1. Ако входната амплиту-
да на измерваните сигнали е по-висока, плъзгачът на потенциоме-
търа се поставя в положение, по-близко до средното, като се следи
тригерът на Шмит да превключва при всеки входен импулс. Схе-
мата се настройва с потенциометъра RP2 при подаден еталонен
сигнал на входа с известна честота. Стрелката на волтметъра V
се поставя в положение, отговарящо на измерваната честота при
предварително определената константа на измерване. Честотната
облает, в конто устройството може да измерва, е от 20 Hz до-
20 kHz.
3.4.	ТРАНЗИСТОРЕН ЧЕС ТО ТОМ ЕР С МОСТ НА РОБИНСЪН—ВИН
Честотомерите, работещи на мостов принцип, са по-точни от
кондензаторните и затова са намерили по-широко приложение
сред аналоговите честотомери. Показаната схема работи приблизи-
телно в звуковня обхват 30 Hz-j-20 kHz (фиг. 3.6).
Прицципът на работа на честотомера се основава на променливо-
токов мост, в двете съседни рамена на който са включени честотно
зависими елементи (фиг. 3.7). Изследваното напрежение с неиз-
вестна честота се подава в едиция диагонал на моста. С промяна
на стойностите на елементите в рамената с честотно зависими еле-
менти мостът се балансира и напрежението в другия диагонал ста-
ва пула.
ббикновено мостът се конструира с два еднакви по стойност
кондензатора С1=С2—С и с два потенциометъра с еднакво съ-
противление, евързани еднопосочно на общ вал (с преместване на
62
плъзгачите съпротивлението на двата потенциометьра намалява
едновременно). Стойностите на резисторите в другите две рамена
трябва да бъдат в отношение 1 : 2. Условието за равновесие на
моста (напрежението, отчетеноотволтметъра, да е 0) е fx ——
Честотомерът с мост на Робинсън—Вин (фит. 3.6) има входно
съпротивление около 500 kQ. Измерваният вхоДен сигнал се по-
дава през кондензатора С2
на базата на първия транзис-
тор VT1. Кондензаторът С2
е задължително да бъде не-
електролитен и е желателно
да бъде с минимален ток на
самозареждане. Ако не мо-
же да се намери висококачест-
вен кондензатор, трябва да
се аз ползува елемент за по-
високо напрежение. напри-
мер за 150 или за 200 V. С
транзисторите TV1 и TV2 с
галванична връзка между тях е изграден висо ко качествен усил-
вател. Той е обхванат от отрицателна обратна връзка, изпълне-
на с резистора R6. От стойността на този резистор зависи кое-
фициентът на усилване по напрежение
63
Фиг. 3.8
Ако е необходимо да се коригира коефициентът на усилване
по напрежение, по-добре е да се промени съпротивлението на ре-
зистора R3, тъй като стойността на R6 е подбрана така, че да се
гарантира автоматичното поддържане на работната точка на
транзисторите.
През кондензатора С4, конто също трябва да бъде неелектро-
литен, изходният сигнал на усилвателя се подава към моста на
Робинсън—Вин. Мостът е изграден по класическата схема (вж.
фиг. 3.7) с тази разлика, че е предвидено донастройване на нули-
рането с потенциометъра RP1. Графичният оригинал на печатна-
та платка е показан на фиг. 3.8 а. а разположението на елементи-
те — на фиг. 3/8 б. Волтметърът V е променливотоков.
Честотомерът трябва да се захранва със стабилизирано напре-
жение 4-30V спрямо маса. Може да се използува преобразувателят,
показан в прил. 1.4, тъй като се състои само от стандартни еле-
менти.
За настройване на честотомера се подава еталонен сигнал с
честота 20 Hz към входа. Потенциометрите RP2 и RP3 се поста-
вят на максимално съпротивление. С потенциометъра RP! се ну-
лира показанието на измервателния уред V. Към входа на ус-
тройството се подават еталонни сигнали с други честоти от зву-
ковия обхват. Двата потенциометъра RP2 и RP3 се придвижват
одновременно, докато волтметърът V покаже нулево напрежение.
Срещу репера на общия вал на двата потенциометъра се по-
ставя белег на неподвижна скала под потенциометъра със стой-
ността на еталонната честота. При нулево съпротивление на по-
тенциометрите волтметърът трябва да се нулира при честота 20
kHz. Точността на честотомера е около 2,5%.
3.5.	ПРЕЦИЗЕН ЧЕСТОТОМЕР С МОСТ НА РОБИНСЪН —ВИН
Значително по-добри резултати в сравнение с устройството,
описано в т. 3.5, се получават, ако се реализира схемата на честото-
мера с мост на Робинсън—Вин с три операционни усилвателя (фиг.
3.9). Входного напрежение с неизвестната честота fx се подава
през кондензатора С1 на неинвестиращия вход на операционния
усилвател DA1. Кондензаторът С1 не пропуска евентуална, по-
стоянна съставка от входного напрежение и увеличава входния
импеданс на честотомера. Той се определи предимно от ОУ. Пър-
5 Любителски измервателни устройства
65
вият ОУ изпълнява функцията на буфер: намалява консумацията
на ток от изследвания обект и осигурява достатъчен ток за захран-
ване на моста на Робинсън—Вин.
Мостът е нзпълнен с резисторите R1 — R4, потенниометрите
RP1 и RP2 и кондензаторите СЗ + С9. С превключвателя S1 се из-
66
бира обхватът на измерване. В положение 1 устройството измерва
напрежения с честоти в границите от 30 до 300 Hz, в положение
2 — от 300 Hz до 3 kHz, в 3 — от 3 до 30 kHz, и в положение 4 —
от 30 до 300 kHz.
Изходното напрежение на първия О'У се подава през конден-
затора С2 към моста на Робинсън—Вин. Използуването на конден-
затор на изхода на буферното стъпало премахва необходимсстта
от включване на потенциометър за нулиране за първия операцио-
нен усилвател DA1,
Средната точка на превключвателя S1 заедно с масата на схе-
мата образуват единия диагонал на моста. Сигналы от другия
диагонал на моста се подава през последователиите /?С-трупи, об-
разувани от кондензаторите СП и С12 и резисторите R5 и R6, на
двата входа на операционния усилвател, включен в режим на
усилване 10 пъти.
Изходният сигнал от DA2 се подава през кондензатора С13,
резистора R9 и потенциометъра RP3 на входа на третия операцио-
нен усилвател, който управлява блока за отчитане на честотомера.
Като отрицателна обратна връзка на операционния усилвател
DA3 е включен диодният мост VD1+ VD4. По този начин токът
през милиамперметъра mA тече винаги в една посока и затова не е
необходим стрелкови измервателен уред с нула в средата на ска-
лата. За да се предпази милиамперметърът mA от повреда, е вклю-
чен ценеровият диод VD5.
Печатиата платка е показана на фиг. 3.10. При монтиране н'а
схемата има никои особености. Елементите на честотно зависими-
те рамена на моста на Робинсън—Вин не се запояват на печатната
платка ( с изключение на резистора R2). Платката се помества в
подходяща кутия. Потенциометрите RP1 и RP2 са с общ вал и са
свързани еднопосочно. Общият вал се извежда на лицевата пло-
ча на уреда. Кондензаторите СЗ+С10 се запояват директно на пе-
рата на галетния превключвател S/, с който се превключвят об-
хватите. Резисторы R1 се свързва между потенциометъра RP1 и
галетния превключвател. Свързването на честотно зависнмите еле-
менти на моста към платката е означено на фиг. 3.9 и 3.10 с
главки букви.
Точността на честотомера до голяма степей зависи ст прециз-
ното му настройване. Предварително той трябва да се нулира с
потенциометъра RP4 при даден накъсо вход и при максимално
съпротивление на RP3. След това при отворен вход съпротивле-
нието на RP3 постепенно се намалява, като милиамперметърът mA
периодично се нулира с потенциометъра RP4. При нулево съпротив-
ление RP3 стрел ката трябва да бъде точно срещу нулата на ска-
67
лата. Ако в този случай стрелката на mA „пълзи" около нула, съ-
противлението на RP3 се увеличава. Трябва да се има предвид,
че колкото съпротивлението на RP3 се увеличава, толкова раз-
дел ителната способност на честстомера намалява и обратно.
Фиг з.Ю
68
Д РУгият стществсн елемект ст нгоройването, който в най-
голяма степей определя точността му, е тарирането му. Най-до-
бри резултати се получават при използуване на сдвоен хелико-
идеален потенциометър с линейна характеристика, производство на
TESLA. При прецизно нулиране и тариране точността на често-
томера е 0,8% в сравнение с прецизен цифров честотомер. Ако не
се разполага с такъв потенциометър,с успех може да се използува
сдвоен потенциометър за тснкоректор (предвиден за работа в нис-
кочестотната облает.) За предпочитане е да се включи линеен по-
тенциометър, тъй като за тариране на честотсмера е необходимо
да се проверява само една стойност на еталонната честота и ска-
лата за отчитане е линейна.
ГЛАВА 4
ЕЛЕКТРОННИ ОММЕТРИ
4.1.	ОБЩИ ПОЛОЖЕНИЯ
Любителската практика по електроника е евързана и с измер-
ване на съпротивления и импеданси. Тези измервания се налагат
при настройване на саморъчно направени електронни апарати,
при снемане на схеми на различии устройства и при редица други
случаи. Повечето комбинирани измервателни уреди имат някол-
кообхватни омметри, но тяхната точност зависи до голяма стелен
от напрежението на батериите. Голяма част от омметрите на обик-
новените мултимери имат силно нелинейна скала, което затруд-
нява отчитането. Освен това преди всяко измерване включително
и при промяна на обхвата омметърът трябва да се нулира. Със
средствата на електрониката може да се повиши точността на из-
мерване и да се въведат редица облекчения при работа. В тази
глава се разглеждат няколко практически схеми на омметри, кон-
то се оказаха полезни за домашната измервателна лаборатория и
за кръжочната работа по електроника.
4.2.	ЕЛЕКТРОНЕН ОММЕТЪР С ЛИНЕЙНА СКАЛА
При омметър с линейна скала измерваното съпротивление се
отчита значително по-лесно. На фиг. 4.1 е показана схемата на
69
електронен омметър с три обхвата на измерване, изпълнен с опе-
рационен усилвател 741. Обхватите на омметъра се превключват
с превключвателя S/. В положение / стрелката на милиамперме
търа mA се отклонява в крайно дясно положение при резистор
R4 O4-247+30Y
Фиг. 4.1
със съпротивление 10 kQ, включен на входните букси. В положе-
ние 2 се измерват резмстсри до 100 kQ, а в положение 3 — до
1 MQ. Токът през милиамперметъра mA се определи отопорното
напрежение на ценеровия диод VD1\ еталснния резистор /?/, R2
или R3, избран с превключвателя S/; нзмервания резистор Rx и
общото съпротивление, включено между изхода на операционная
усилвател DAI. Ако измерваното съпротивление е нулево (вход-
ните букси са дадени накъсо), изходното напрежение на ОУ е рав-
но на напрежението на ценеровия диод и през милиамперметъра
mA не протиче ток. Това означава, че омметърът се нулира авто-
матично.
При отворени входни букси токът през милиамперметъра mA
нараства значително. За да не прегори измервателната система, са
включени диодите VD2 и VD3. Падът на напрежение върху тях е
достатъчно малък и не позволява токът да нарасне прексмерно.
Същевременно токът е достатъчно голям, за да отклони стрелката
по-надясно от последното деление на скалата при безкрайно съ-
противление (створен вход) или съпротивление, по-голямо ст мак-
сималната стойност на измервания обхват. Затсва е задължително
70
дкодите VD2 и VD3 да бъдат германиеви. ако се използхва мили-
1амперметър с посочените параметри (ток на крайно о i клонен ,е
I mA и вътрешно съпротивление 300 S2).
Елементите на омметъра се монгират на печатна платка, пока-
зана на фиг. 4.2. Платката е предвидена за ОУ в кръгьл корпус.
Устройството не се нуждае oi стабилизирано захранващо на-
нрежение За разлика от други схеми, в който е включен О\ от
този тип, за това устройство не се използува двуполярно захран-
ване. Към извод 7 на интегралната схема се подава напрежение в
границите от — 24 до + 30 V спрямо общата маса на схемата (из-
вод 4)
71
Устройството не се нуждае от настройване, ако ценеровият ди-
од е за 3,3 V и стойността на резистора R5 осигурява ток, равен на
тока на крайното отклонение на милиамперметъра при напреже-
ние на изхода на ОУ, два пъти по-високо от опорното на ценеровия:
диод VD1.
Точността на електронния омметър зависи до голяма степей
от точността, с която са подбрани еталонните резистори /?/, R2
и R3. За предпочитане е те да се изберат между възможно най-
голяма трупа резистори, като се измерва с достатъчно точен
омметър (по възможност с цифрова индикация). Желателно е тези
резистори да бъдат с минимален коефициент на температурно из-
менение. Може да се използуват български резистори тип РПМ—3
или съветски — тип БЛП. При прецизно изпълнение точността на
омметъра е 1,6%.
4.3.	МОСТОВ ОММЕТЪР
По принцип съпротивление се измерва най-точно с мостови
схеми. Обикновено се използува четирираменен мост на Уитстон
(фиг. 4.3 а), Мостът се уравновесява, когато през измервателната
система mA не протича ток. Необходимо е потенциалите в Диаго-
нала на моста, в който е включен милиамперметърът, да са рав-
ви, т. е. да е изпълнено условието
R1R4=R2R3.
Ако R1 е търсеното съпротивление (Rl=Rx) и съпротивленията
на резисторите R3 и R4 са равни, при равновесие на моста търсе,-
ното съпротивление е равно на стойността на R2. Както се вижда
от и зраза за равновесието на моста, захранващото напрежение U
не участвува. Това означава, че мостовият омметър не се нуждае
от стабилизирано захранване.
На фиг. 4.3 б е показана практическа конструкция на мостов
омметър, реализиран е мост на Уитстон. Устройството има два
обхвата на измерване, конто се задават с превключвателя S/. В
положение 1 се измерват съпротивления до 1 кй, в положение 2 —
до 1,1 МЙ, а в положение 3 се изключва захранването на моста.
Минималното съпротивление, което устройство може да измерва,.
е 10 й. По-малки стойкости по принцип е възможно да се измер-
ват, но грешката на уреда става значителна поради това, че токът
през уреда се определи предимно от резисторите R3 и R4. Макси-
малната стойност на измерваното съпротивление е 1,1 Мй. При
по-големи стойности токът през измервателната система се огра-
72
ничава много от нзмервания резистор и устройството не може да
се нулира точно. Токът би се увеличил, ако се включи по-високо
захранващо напрежение. Тогава обаче при малки съпротивления
би протичал значителен ток, ксето би довело до нагряване на из-
Фиг 4 3
мервания резистор и до допълнителна грешка от промяна на стой-
ността му вследствие на изменение на температурата. Затова с
втората трупа контакти на превключвателя S/ се превключва и
захранващото напрежение. За двете напрежения не са задължи-
телни точно определени стойности. Препоръчва се Ui=9 V, а
Ц>--24 V.
Диодите VD1 и VD2 предпазват милиамперметъра mA от недо-
пустимо голям ток при силно разбалансиране на моста. С потен-
циометр ите RP1 + RP6 се задгва еталонната стойност на резисто-
ра в едното рамо. а потенциометърът RP7 служи за начално ну-
лиране на омметъра. Милиамперметърът тА трябва да бъде с нула
в средата на скалата. Подходящ за нелта е съветският милиампер-
метър МСС1 с ток на крайно отклонение в едната посока 1 mA и
вътрешно съпротивление 100 Q. При използуване на такава
Стрелкова система е задължително защитните диоди VD1 и VD2 да
бъдат германиеви. Вместо стрелкови уред може да се включи волт-
метърът за нулево напрежение. описан в т. 1.5.
Потенциометрите R PT+RP6 трябва да бъдат линейни. Около
73
техните валове се поставят скали, разграфени от 0 до 10. Потен-
цпометрите moi ат да сс заменят с галетни превключватели с 10
еднакви резистора със стойност. равна на 0.1 ог стойността на по-
тенциометъра (фиг. 4.4).
Фиг. 4.4
С мостовия омметър се работи по следи и я начин. Превключва-.
телят S/ се поставя в положение /, потенциометрите RP1 и RP2 —
на нулево съпротивление, a RP3 - на максимално. При отворен
вход стрелката е отклонена надясно. Ако при включване на из-
мервания резистор стрелката остане в същото положение, прер-
ключвателят S1 се поставя в друго положение, като RP4 и RP5
са в нулево съпротивление, a RP6 е с максимално. Ако стрелката
продължава да бъде отклонена над ясно, макар и мал ко, стойността
на измерванйя резистор е по-голяма от 1.1 MQ и не може да бъде
измерена достатъчно точно с мостовия омметър. Ако стрелката се
отклони наляво, милиамперметърът се нулира с потенциометъра
RP6. След това потенциометърът се завърта, така че белегът на
вала му да застане срещу по-малкото от двете числа, между кои-
то индикаторът е нулиран. иовтаря се същата процедура с потен-
циометъра RP5, а след това и с RP4. Стойността на измервания ре-
зистор се отчита по общсто съпротивление на трите потенциометъ-
ра. Ако измерваният резистор попадне в обхвата, който се задава
в положение / на превключвателя S/. измерването и отчитането
се извършват ио същия начин.
Единственото настройване, от което се нуждае омметърът. е
началното нулиране. Всички потенциометр»! се поставят на нуле-
во съпротивление. а входните букси се свързват накъсо. Подава се
захранв^що напрежение и с потенциометъра RP7 стрелката на
милиауперметъра се довежда до нулево деление.
Ако вместо потенциометр и се използуват галетни превключ-
ватели и резистори. се работи в същага последователност с тази
разлика. че с първите два галетни превключвателя индикаторът
не може да се нулпра. Съществуват две съседни положения, при
конто стрелката се отклонява наляво при едното и надясно при
другото. От двете се пзбира едното с по-малък номер на положе-
нието на превключвателя. Сыцата операция се повтаря последо-
вателно и с др у гите два галетни превключвателя. За по-точно ну-
лиране и за по-висока точност при използуване на галетни пре-
включватели желателно е последователно да се свърже линеен
потенциометър със съпротивление. равно на съпротивлението на
резистора между две съседни положения на галетния превключва-
тел с най-малък номер от дадения клон. Потенциометърът се
разграфява от 0 до 10. Резултатът от измерването се получава от
номерата на положенията на превключвателя.
Грешката на измерване за сопротивления в границите от 20 Q
до 500 kQ е между 0,3 и 0,6%, като по-голямата грешка е за стой-
кости на съпротивлението в краищата на обхвата. Извън тези
граници до раблтния обхват на уреда (10 Q -ь 1,1 MQ) точността
на мостовия омметър е между 1 и 2%.
4.4.	СИМЕНСМЕТЪР
Понякога в практиката по електрогехника и електроника при
работа с малки сопротивления е по-удобно да се работи с прово-
димостта G, която е реципрочната стойност на съпротивлението R:
Проводимостта се измерва в сименси S. а устройстве то за ней-
ното измерване е сименсметърът. На фиг. 4.5 е показана схема на
сименсметър, работещ в границите от 0 до 40 mS. Устройството
представлява стабилизатор на напрежение от параметричен тип.
Източник на опорно напрежение е ценеровият диод 17)/. а токът
през него се определи от съпротивлението на резистора RL Ре-
зисторът R2 ограничава тока през транзистора ГТ/ при безкрай-
на проводимост (късо съединение на входните клеми) или прово-
димост, по-голяма ст допустимата (40 mS). с което транзисторъг
се предпазва от прегаряне.
Елементът, чиято проводимост подлежи на измерване. се
включва към входните клеми. Токът през милиамперметъра mA е
пропорционален на измерваната проводимост GA при условие, че
напрежението на емитера на транзистора спрямо маса е постоянно
и съпротивлението на измервателната система е много по-мал ко
(респ. проводимостта й е много по-голяма от GA). Подходяща за
75
целта е българската Стрелкова измервателна система тип МП40
с вграден шунт с ток на крайно отклонение 400 mA и вътрешна
съпротивление 0,01 Q.
Измервателният уред не се нуждае от стабилизирано захран-
Фиг. 4.5	Фиг. 4.6
ващо напрежение. Елементите се запояват на едностранно фол и-
рана печатна платка, показана на фиг 4 6
За настройване на устройството са необходими няколко цене-
рови диоди тип Д 809 По справочни данни [23, 40] този тип цене-
рови диоди имат напрежение на стабилизация в границите от 8 до
9,5 V Към входните клеми се свързва резистор със съпротивление
точно 25 й. С подмяна на ценеровия диод се постига отклонение
на стрелката до крайно дясно положение Резултатът се отчита
при константа на уреда 0,1 mS/дел По-големи проводимости мо-
гат да се измерват, като се използува ценеров диод за по-ниско
напрежение или ставили затор ът, описан в [35]
76
4.5.	ИЗМЕЙВАТЕЛ НА ИМПЕДАНС И РЕАКТАНС
Реактансы на кондензаторите Хс (съпротивление при опре-
делена честота f на прсменлив ток) се получава от израза
2к/С ’
където С е капацитетът на кондензатора. Той може да се измери
с мост на Уитстон, захрагген с променливо напрежение (фиг.
4.7). Ако съпротивленията на
резисторите R1 и R2 са равни,
мостът е в равновесие (напреже-
нието в диагонала, в който е
включен волтметърът 1/,е0),кс-
гато капацитетите, респ. реак-
тансите на нзмервания конден-
затор Сх и на променливия
кондензатор С/, са равни. Ако
скалата за С/се разграфи в омо-
ве, при нулиране на моста по
положението на подвижната
част (репера) на С1 може да се	фнг 4 7
съди за реактанса на измерва-
ния кондензатор СХ-
Практическа схема на измервател на реактанс с мост на Уит-
стон е показана на фиг. 4.8. На фиг. 4.8 а е показана схемата на
генератор на променливо напрежение U^, за захранване на мос-
та, а на фиг. 4.8 б — мостът на Уитстон в модификация за измер-
ване на реактанси на кондензатори.
Схемата на генератора (фиг. 4.8 а) е тритранзисторна. Честотата
на генерираните изходни импулси се определи от съпротивление-
то на резистора R1 и потенциометъра RP1 и от капацитета на кон-
дензатора Cl. С промяна на положението на плъзгача на потенцио-
метъра честотата на Uможе да се коригира. Формата на изход-
ното напрежение е синусоидна. Обратната връзка на генератора
е кондензаторът С2. Кондензаторы СЗ премахва постоянната със-
тавка от изходното напрежение.
За измерване на реактанси на кондензатори е подходящ мос-
тът на Уитстон (фиг. 4.8 б). Кондензаторът, чийто реактанс се
измерва, се включва към входните букси. С изменение на капа-
цитета на променливия кондензатор С'показание™ на стрелко-
вия микроамперметър рЛ се нулира. Тъй като измервателни сис-
теми за малък ток, работещи при променливо напрежение, са де-
77
фицитни и скъпи. е използуван постояннотоюв микроамперме-
тър с ток на крайне откдоне4ие 100 нА и ;нс дек мест VD1^-VD4.
Микроамперметърът не е необходимо да бъде с нуда в средата на
скалата, тъй като диодите осигуряват винаги една и съща посока
на тока през уреда независимо от посоката на разбалансиране на
Фиг. 4.в
78
моста. Диодите трябва да 61 ки германиеви и високочестотни. С
показаните стойности на елементите устройството може да измер-
ва [49] реактанси на кондензатори в границите ст 6,4 до 16 kQ при
честота /1000 Hz, което отговаря на кондензатори с капацитети
от* 10 до 250 nF. Ако е необходимо да се измерват реактанси в друг
обхват, трябва да се коригират стойностите на елементите в мос-
та съгласно условие™ за нулиране (фиг. 4.7) |20. 48).
За измерване на реактанса и импеданса на бобин и с малък ка-
чествен фактор е подходящ мостът на Максуел (фиг. 4.8 в). Той е
мост от Уитстонов тип с тазн разлика, че се нулира при промяна
на елементите, включени в срещуположното рамо на измерваната
бобина Zx (представена с последователна заместваща схема). Пре-
включвателят SI се поставя в положение 2, при което се подава
постоянно напрежение и мостът се нулира с потенциометъра RP1.
По положение™ на плъзгача на потенциометъра се съди за актив-
ного съпротивление RL на бобината. След това превключвателят
S/ се поставя в положение / и към моста от генератора се подава
променливо напрежение. Мостът се нулира отново, този път с
кондензатора С/. По положение™ на подвижната част на С1 се
отчита реактансът на бобината XL. Импедгнсът Zx на бобината се
изчислява по формулата
Zx-yjXi+R}- XL^fC\R\R4,
а качественият фактор на бобината QL се получава от израза
За определяне на реактанс и импеданс на бобината с голям ка-
чествен фактор [78] (QL>50) обикновено се използува мостът на
Хай. На фиг. 4.8 ге показан вариант на моста на Хай. много под-
ходящ за любителско изпълнекие. тъй като кастройването на мос-
та и работа та с устройството са облекчени до минимум. Както се
вижда от фиг. 4.8 г, мостът на Хай е подобен на моста на Максуел
с тази разлика, че потенциометърът и кондензаторът в рамото
с елементите за нулиране са свързани послецователно. С устрой-
ството се работи по същия начин както с моста на Максуел. В по-
ложение 2 на превключвателя S1 към моста се подава постоянно
напрежение и кондензаторът С/ се дава накъсо. При това поло-
жение условието за нулиране е RL.RRP\^ R\R2. С промяна на
положение™ на RP1 мостът се нулира и по положение™ на плъз-
гача се съди за RL. Реактансът на бобината се определи по поло-
жение™ на променливия кондензатор С/ при нулиран с конден-
сатора мост, захранен с променливо напрежение в положение 2
79
на превключвателя S/. Реактансы и импеданс ът се определят от
изразите [48. 78|
А7=2к//?1/?2Л/;
а качественият фактор QL се изчислява от
Ь
Фиг. 4.9
30
Генераторы1 се монтира на печатна платка (фиг. 4.9). Той не
се нуждае от стабилизирано захранващо напрежение. Устройст-
вото се настройва най-лесно с осцилоскоп. Тъй като взвукотех-
ника реактанси и импеданси обикновено се измерват при честота
1000 Hz, с потенциометъра RPJ се настройва тази стойност на често-
тата. След това с другия потенциометър RP2 се настройва точно
синусоидна форма на изходното напрежение, като предварително
на изхода на генератора е свързан резистор със съпротивление
1 kQ.
При практическото изработване [49] и на трите моста трябва да
се имат предвид никои общи съображения за повишаване на точ-
ността. Изходът на генератора се свързва към моста с три жилен
ширмован проводник. Оплетката се свързва с масата на захран-
ването и не се използува за проводник. Трите активни жила
на ширмования проводник се свързват с двата полюса на постоян-
нотоковото захранване (положителният е общ с единия изход
на генератора) и с изхода на генератора от кондензатора СЗ. За
.да се намали вл и я ни его на смущенията, необходимо е всички еле-
менти от моста да се свържат с проводници с минимална дължина.
Трябва да се осигури надежден електрически контакт при закреп-
ване на измерваните елементи, за да се избегне грешка от пара-
зитен капацитет при входните букси.
Трябва да се има предвид, че с описаните мостове от Уитстонов
тип могат да се измерват реактанси и импеданси при честоти, не
по-високи от 1 MHz. При честоти над тази граница трябва да се
'използуват Т-мостове [20, 48].
ГЛАВА 5
ЕЛ ЕКТРОННИ КАПАЦИТЕТМЕРИ И ХЕНРИМЕТРИ
5.1.	ОБЩИ ПОЛОЖЕНИЯ
При измерване на параметрите ла пасивни двуполюсници важ-
но място заема измерването на капацитет на кондензатори и на
индуктивност на бобини. Сравнително точно тези параметри се
измерват с мостовите схеми за определяне на реактанс и импеданс,
*6 Любителски измервателни устройства
81
описани в т. 4.5. Необходимо е скалите на елементите за нулиране
на мостовете да се разграфят вместо в омове в единици за капацитет
или индуктивност. Възможно е също така да се въведат по някол-
ко елемента за нулиране със стойности, различаващи се с един по-
рядък, конто да се превключват, и по този начин да се направят
многообхватни мостови измерватели (78].
Трябва да се има предвид, че капацитетът и индуктивността
на пасивните двуполюсници много место зависят от честотата, при
която се измерва, и затова мостовите схеми не дават достатъчно
добри резултати. При измерване на капацитет на кондензатор
значително по-точен резултат ее получава с метода на зареждане
и разреждане и с импулсни методи. За измерване на капацитета
на електролитни кондензатори мостовите методи с променливото-
ково захранване са крайно неподходящи. Резултатите от измер-
ването са много неточни, а освен това съществува опасност от
повреда на електролитните кондензатори.
В тази глава са описани няколко измерватели на индуктив-
ност и капацитет със специфично предназначение, конто могат да
бъдат изпълнени при домашни или в кръжочни условия.
5.2.	КАПАЦИТЕТМЕР С ЕДНА ИНТЕГРАЛНА СХЕМА
За любителска измервателна лаборатория много подходящ е
капацитетмерът със Стрелкова индикация, разработен по бло-
ковата схема, показана на фиг. 5.1. Правоъгълните импулси, по-
лучени от генератора Г, се подават на чакащия мултивибратор
ЧМ. Измерваният кондензатор Сх е включен във времезадаваща-
та верига на ЧМ. Използува се обстоятелството, че времето на
работа на чакащия мултивибратор е правопропорционално на
капацитета на времезадаващия кон-
дензатор (16]. С нарастване на Сх
се увеличава коефициентът на за-
пълване на изходните импулси на
чакащия мултивибратор (вж. т.
3.3). Изходните импулси на ча-
Фиг. 5 1	кащия мултивибратор се осредня-
ват от интегратора И. Напреже-
нието, което се отчита отстрелковата система СС, нараства про-
порционално на капацитета на кондензатора Сх [56].
Принципната схема на капацитетмера е показана на фиг. 5.2.
Генераторът на правоъгълни импулси е изграден със стъпалата
42
на транзисторите VT1 и
VT2. Неювата честота е
около 10 kHz и може да
се донастройва с потенцио-
метъра RP1. През резис-
тора R12 сигналът се по-
дава на входа ХЗ на ча-
кащия мултивибратор DD1
изграден с интегрална схе-
ма 74121=К155АГ1. Този
чакащ мултивибратор е
отнеретригериращтип (18],
с което се избягва вред-
ното влияние на евентуал-
ни паразитни импулси,
конто могат да се полу-
чат от предния фронт на
сигналите на генератора.
Точното фиксиране на мо-
мента на задействуване се
гарантира от тригера на
Шмит, включен на входа
ХЗ на чакащия мултиви-
братор 74121 [18].
Времезадаващата вери-
га на чакащия мултиви-
братор се състои от измер-
вания кондензатор Сх и
еквивалентния резистор в
един от трите клона R5,
RP2\ R6, RP3 и R7, RP4.
С превключвателя S1 се
избира обхватът на измер-
ване.
На обхват / се измер-
ват кондензатори с капа-
цитет до 5 nF. Конденза-
торът Сх с капацитет до
100 nF и вторият клон (ре-
зистор R6 и потенциоме-
тър RP3) определят вре-
мезадаващата верига в по-
Фиг. 5.2
83
ложение 2 на превключвател я S1. Когато S1 се постави в по-
ложение 3, измерваните кондензатори мОгат да имат капацитетдо
10 pF. Ако тези кондензатори са електролитни, трябва да се спа-
зи поляритеты, показан на фиг. 5.2. В тази схема времезадаваща-
Фиг. 5.3 а
та верига е реализирана на принципа на зареждане и разреждане
на кондензатора Сх, което позволява да се измерват електролитни
и неелектролитни кондензатори.
Изходният сигнал на чакащия мултивибратор се подава на им-
пулсния усилвател, образуван от транзисторите VT3 и VT4.
Първият транзистор работи в режим на инвертор. В колекторната
верига на транзистора VT4 е включена интегриращата трупа,
образувана ог волтметъра V, кондензатора СЗ и резистора R13. Из-
ползуването на импулсен усилвател от този тип премахва греш-
ката от интегриране на напрежението с нулево логическо ниво.
84
Успоредно на интегриращата трупа е свързан волтметър V за
постоянно напрежение, по чиято скала се отчита резултатът. Схе-
мата е начислена за волтметър тип МР-1 с максимално отклоне-
ние на стрепката при напрежение 1 V и вътрешно съпротивление
10 кй. Ако се използува волтметър с други параметри. необхо-
димо е да се коригират стойностите на резисторите R11 и R13 в за-
висимост от напрежението, за коего е предназначен измервател-
ният уред. Съпротивлението на резистора R13 трябва да бъде поне
10 пъти по-малко от вътрешното съпротивление на волтметъра.
Времеконстантата т на интегриращата трупа (т C3R13) е необ-
ходимо да бъде около 100ps. Токът през транзистора VT4 не тряб-
85
ва да бъде по-голям от 60 mA, за да се измерва достатъчно точно.
Ако вътрешното съпротивление на волтметъра наложи коригира-
не на стойностите на R11 и R13 така, че токът през транзистора
VT4 да надхвърли 60 mA, на мястото на посочения тип транзис-
тор за VT4 трябва да се монтира транзистор 2Т6821.
Капацитетмерът е необходимо да се захранва със стабилизи-
рано напрежение +5 V. Това може да се получи с една от двете
схеми, показани в прил. 1.5.
Елементите на капацитетмера се запояват на печатна платка,
показана на фиг. 5.3. Целият капацитетмер (заедно със захранва-
нето) се помества в подходяща кути я. Пл атката с елементите ка-
горе се прикрепва с два винта М3 през отворите в двата срещупо-
ложни ъгъла. На лицевия панел на устройството се извеждат
ключ за подаване на захранващото напрежение (тип ЦК-2), три-
позиционннят превключвател S1 за задаване на обхватите (гале-
тен превключвател ГПЗ) и две букси с означен поляритет за из-
мервания кондензатор. Преди да се настрои капацитетмерът, не-
обходимо е с честотомер или осщ.лоскоп да се измери честотата на
изхода на генератора (на колектора на транзистора VT2). Плъз-
гачът на потенциометъра RP1 се поставя в положение, при което
честотата е 10 kHz. Избират се три неелектролитни кондензатора
с точно известен капацитет (предварително проверени и измере-
ни с точен капацитетмер), малко по-малък от максималната стой-
ност на всеки обхват. Те се свързват един след друг на буксите за
Сх и превключвателят S1 се поставя в съответното положение.
Трите обхвата се настройват поотделно със съответните потен-
циометри RP2, RP3 и RP4, като стрелката на измервателната
система се довежда до положение, отговарящо на капацитета на
кондензатора при предварително определена константа на измер-
ване.
При прецизно настройване точността на капацитетмера е око-
ло 3,5% при използуване на измервателна система с клас на точ-
ност 1%. Тази точност не се отнася за най-лявата част на скалата
(около 15%) поради по-голямата грешка на чакащия мултиви-
братор при изработване на тесни импулси и поради значителна не-
точност на интегрирането им.
5.3.	КАПАЦИТЕТМЕР ЗА МАЛКИ СТОЙНОСТИ
При конструиране и настройване на трептящи кръгове в ра-
диотехниката е важно да се измерва капацитетът на кондензато-
ри от пикофарадната облает, да се знае в какви граници се изме-
ни капацитетът на даден тример-кондензатор, както и неговият
86
номинален капацитет. Много место действителният капацитет не
отговаря на надписа върху кондензатора, а псняксга, когато се
използува употребяван кондензатор или тример-кондензатор,
надписът е изтрит. В тези случаи може да се използуеа каг.ацитет-
Фиг. 5.4
мерът. чиято принципна схема е показана на. фиг. 5.4.
С транзисторите VT1 и VT2 е изграден генератор на правоъ-
гълни импулси с честота 3,7 kHz. Измерваният тример-конденза-
тор е свързан между изхода на генератора и входа на блока за от-
читане, реализиран със стъпалото на транзистора VT3. Действие-
то на устройството се основава на диференциране на импулсите
от генератора. Използува се обстоятелството, че продължителност-
та на диференцираните импулси зависи правопропорционално
от капацитета на кондензатора в диференциргщата трупа.
През кондензатора С4 диференцираните импулси се подават
на базата на транзистора VT3. Неговата работна точка се опре-
дели от делителя на напрежение, образуван от резисторите R9 и
RJ0. Между колектора на транзистора VT3 и маса е свързана гру-
пата за отчитане на резултата. Кондензаторът С5 не позволява на
шосгоянната съставка да преминава през микроамперметъра, а
диодът VD2 шунтира към маса положителните импулси. Резул-
татът се получава само от отрицателните импулси, отделени по-
средством диода VD3. Уредът цА е микроамперметър тип МЕА-1
с ток на крайно отклонение 150 рА. Точната стойност на показа-
нието на микроамперметъра се настройва с потенциометъра RP1.
Стъпалото на транзистора VT4 служи за контрол на измерва-
ния кондензатор. Късо съединение се локазва със светването на
87
светодиода VD4. Стойността на резистора RI2 е така подбрана (в
зависимост от коефициента на усилване на транзистора), че све-
тодиодът VD4 да свети само когато има късо съединение на бук-
сите за Сх. При нормална работа на устройството (при изправен
измерван елемент) коефициентът на запълване на светлинните им,-
пулси е много малък и светването на VD4 не се забелязва.
Фиг. 5.5
88
Елементите на устройството се запояват на печатна платкаг
показана на фиг. 5.5.
Капацитетмерът се захранва със стабилизирано напрежение
9 V. Може да се използува стабилизаторът на напрежение, пока-
зан в прил. 1.3.
За настройване на капацитетмера е предвиден бутонът S1 и
еталонният кондензатор СЗ. Необходимо е СЗ да се подбере с до-
статъчно висока точност или поне да се измери с точен уред и стой-
ността му да се отбележи на скалата, така че да може уредът лесно-
да се калибрира. Устройството се еталонира с потенциометъра
RP1. Когато на буксите Сх няма включен кондензатор, при натис-
нат бутон S1 плъзгачът на потенциометъра RP1 се придвижва до
положение, при което стрелката на микроамперметъра рА заста-
ва срещу делението, отговарящо на стойността на еталонния кон-
дензатор СЗ. При това положение светодиодът VD4 не трябва да
свети (допуска се евентуално съвсем слабо светене). При късо съе-
динение на входа за Сх светодиодът трябва да светне. Ако той све-
ти по време на измерване на еталонния кондензатор, стойността
на резистора R12 трябва да се увеличи, а ако светодиодът не све-
ти при късо съединение на буксите, съпротивлението трябва да се-
намали.
Обхватът на измерване на капацитетмера е от 2 до 300 pF. Точ-
ността му е около 3-8-4 % при прецизно изпълнение и настройва-
не. Трябва да се има предвид, че устройството има известен дрейф
във времето (около 0,8 pF за 6 часа) и затова за точно измерване
капацитетмерът е добре да се еталонира отново след известен пе-
риод ст време.
5.4.	КАПАЦИТЕТМЕР ЗА ЕЛЕКТРОЛИТНИ КОНДЕНЗАТОРИ
В любителската практика често се използуват електролитни
кондензатори, конто многократно са презапоявани и е желателно
да бъдат измерени преди пускането на нова схема. Сред любите-
лите същестжува мнение, че капацитетът на електролитните кон-
дензатори е безсмислено да се измерва и незаслужава да се прави
специално устройство за това. Това твърдение е донякъде вярно»
когато електролитните кондензатори се използуват за филтърни
групи на захранващи преобразуватели, но е крайне по грешно, ко-
гато става дума за честотно зависими обратни връзки в звукотех-
никата. Трябва да се има предвид, че дори и на един кондензатор
да има надпис с неговия капацитет, заводският и особено експлоа-
тационният толеранс е доста голям и затова не винаги може да се
има пълно доверие на надписа. Всички нови електролитни кон-
8»
дензатори имат стойност на капацитета, с 5 до 40% по-висока от
номиналната, а с течение на времето ( с изсъхване на електроли-
та) техният капацитет намалява. Освен това се увеличава утеч-
яият ток, което практически е еквнвалентно на намаляване на ка-
па цитета.
€1 C2 СЗ	VT1.VT2.VT3	Я»
10.0 100.0	1000.0 2Т3169С	6в
Фиг. 5.6
С устройството, чиято схема е показана на фиг. 5.6, може да се
измерва със задоволителна точност капацитетът на кондензатори
в границите от 0,1 до 10 000 pF. Принципът на измерване се осно-
вава на зареждането на измервания кондензатор Сх до определе-
но напрежение U, след което Сх се включва паралелно към ета-
лонен кондензатор С (Cl, С2 или СЗ) и се следи с колко се нама-
лява напрежението. По разликата в двете напрежения се съди за
капацитета на измервания кондензатор. Ако се приеме, че токът
на утечка (на саморазреждане) за времето на измерване може да
се пренебрегне, от приравняване на зарядите в двете фази на из-
мерването лесно може да се изведе зависимо стта
където Uc е напрежението след включване на еталонния конден-
затор.
Практически капацитетмерът е реализиран по следния начин.
Измерваният кондензатор Сл се свързва към измервателните бук-
си. С натискане на бутона S1 той се заре.жда до напрежение 4,5
V, определено от ценеровия диод VD1 и резистора R2. При на-
тискане на бутона S2 кондензаторът Сх се свързва към един от
еталонните кондензатори С/. С2 или СЗ. определен от положение-
то на превключвателя S3. С този превключвател се задават из-
мервателните обхвати.
90
С транзисторите VT1, VT2 и VT3, включени по схема Дарлинг-
тон, и с волтметър V е реализиран електронен волтметър с голямо
входно съпротивление Резисторът /?/, потенциометъръг RP1 и
вторият захранващ източник служат за нулиране на волтметъра.
С бутона S4 се разрежда измерваният кондензатор Сх.
Елементите на капацитетмера се запояват на печатната плат-
ка от фиг. 5.7. Волтметърът V е стрелкови с обхват 5 V и с вътреш-
но съпротивление поне 50 kQ. Вместо него към устройството мо-
же да се включи мултимер на подходящ обхват.
Устройството се захранва с две симетрични напрежения с об-
ща маса. Те се подават на захранващите клеми + 9 V и —9 V,
а общата им точка се включва към изводите на схемата, означени
със символа за маса. Захранването се подава с ключа S5.
За настройване на устройството е достатъчно да се натисне
91
бутонът S4 и с потенциометъра RP1 да се нулира показанието на
волтметъра. Точността на измерване зависи предимно от точност-
та за измерване на напрежението и от точната стойност на ета-
гпнните кондензатори Cl, С2 и СЗ. Затова е желателно да се из
Uc
о J
ползуват висококачестчени кондензатори с точно
определена стойност, по възможност за по-високо
напрежение, за да имат по-малък ток на самоза-
реждане.
Скалата на волтметъра се разграфява съглас-
но с фиг. 5.8. В този случай капацитетът на из-
мервания кондензатор се отчита директно от ска-
лата на волтметъра, като се съобрази мястото на
десетичната запетая и зависимост от положение-
то на превключвателя S3. Графичната зависимост
на фиг. 5.8 [36] може да се използува и за по-лес-
но изчисляване на стойността на Сх в зависимост
на измерваното напрежение Uc- По стойността на
Uc от графичната зависимост се отчита коефици-
ентът К, с който се умножава капацитетът на
еталонния кондензатор Cx=kC.
Устройството може да се използува за измер-
ване на капацитет както на електролитни, така
и на неелектролитни кондензатори.
При прецизно изработване устройството га-
рантира точност около 2%, което е напълно дос-
татьчно не само за любителска работа, но и за ре-
дица професионални цели.
Сх-КС
S.5. ХЕНРИМЕТЪР
Фиг. 5.8 Един важен измервателен уред за любителска-
та лаборатория е измервателят на индуктивности
(Л-мер, хенриметър). Принципы на измерване се
илюстрира с блоковата схема, показана на фиг. 5.9. Сигналите
от генератора Г се подават на резонансния усилвател РУ. В не-
го е включен трептящ кръг, образуван от променливия кон-
дензатор С и измерваната бобина Lx- С въртене на подвижната
част на С се постига такъв капацитет на кондензатора, че треп-
тящият кръг да се настрои на резонансна честота, равна на
тази на генератора. Резонансният режим на РУ се отбеляз-
ва от регистриращата система PC. По капацитета на конден-
92
Фиг. 5.9
затора С (респ. по положението на подвижната му част) се съди
за индуктивността на измерваната бобина Lx-
Принципната схема на хенриметър е показана на фиг. 5.10.
€ устройството се измерват индуктивности в границите от 1 до
50 mH. Стъпалото на транзис-
тора VT1 представлява честотно
стабилизиран генератор. Често-
тата на генерирания сигнал се
определи от кварцовия резонатор
КР. Схемата [44] представлява
модификация на класически квар-
цов генератор на Колпиц и мо-
же да работи с кварцови резо-
натори с различии честоти — от
120 kHz до 22 MHz, благодарение на отрицателните обратни
връзки, изпълнени с кондензаторите С1 и С2. Тези кондензатори
осигуряват автоматична фазова компенсация на генератора и в
значителна степей намаляват висшите хармонични трептения,
генерирани от стъпалото. Постояннотоковият режим на транзис-
тора VT1 се определи от делителя на напрежение, образуван от
резисторите R1 и R2.
През кондензатора СЗ сигналът от генератора се подава на ба-
зата на транзистора VT2, работещ в режим на резонансен усил-
Фиг. 5.10
вател. Резисторите R4 и R5 определят постояннотоковия режим
на VT2. В колекторната верига на транзистора е включен пара-
лелен трептящ кръг, образуван от измервана индуктивност Lx и
променливия кондензатор С7.
93
Когато стъпалото на транзистора VT2 не е в резонанс, тран-
зисторът VT3 е запушен, тъй като напрежението, подавано през
кондензатора С4, не е достатъчно за задействуването му. Конден-
заторът С6 не позволява да протича постоянен ток през милиам-
Фиг. 5.11
перметъра mA. При резонансен режим на VT2 на базата на тран
зистора VT3 се подава променливотоков сигнал. Усилените треп-
тения се регистрират от mA.
Елементите на хенриметъра се монтират на печатна платка
(фиг. 5.11). Индуктивността L1 е с въздушна сърцевина с диаме-
тър 5 mm. Тя се навива от проводник ПЕЛ—1,05. Броят на на-
94
вивките се определя опитно с помощта на фабричен хенриметър.
Измервателната система има ток на крайно отклонение 1 mA, а
вътрешното й съпротивление може да бъде в границите от 250 до
600 Q. Вместо кварцовия резонатор на платката може да се запои
двуизводен цокъл, в който да се поставят различии кварцови ре-
зонатори с честоти в посочените границ».
Устройството не се нуждае от стабилнзирано захранване. За
да се настрои, към буксите за Lx се включва някаква индуктив-
ност в границите на измервателния обхват на устройството. С
въртене на подвижната част на кондензатора С7 стрелката на
mA се довежда до положение на максимално отклонение. След
това с потенциометъра RP1 се нагласява възможно чай-дясно от-
клонение на стрелката. Ако тя отиде по-надясно от последното
деление на стрелката, последователно на mA се свързва резистор
с подходяще съпротивление, така че стрелката на уреда да бъде
около най-дясното деление на скалата.
За калибриране на устройството са необходими 10—15 раз-
личии бобини в границите на измервателния обхват, чиито ин-
дуктивности са известии. Всяка една от тях се свързва към бук-
сите за Lx и се установява резонансен режим с промяна на капа-
цитета на променливия кондензатор С7. Всяко положение ''а под-
вижната част, при което е установен резонанс, се сзиачава с ин-
дуктивността на съответната измервана бобина. По получените
точки от измерваните индуктивности се съставя скалата на уреда
около вала на променливия кондензатор С7.
Устройството се монтира в подходяща кутия. На лицевия й
панел се монтират букси за измерваната бобина Lx, милиампер-
метърът mA и се извежда валът на променливия кондензатор С7.
Концентрично около него се разполага скалата, по която се от-
читат показаиията. При прецизно калибриране устройството по-
казва точност около 7% в сравнение с точен фабричен мост, кое-
то напълно удовлетворява изискваяията на любителската прак-
тика. За намаляване на влиянието на външни смущения от вът-
решната страна на кутията се поставя алуминиев екран, свързан
към отрицателния полюс на захранващото напрежение.
5.в. ПРЕЦИЗЕН LC-ИЗМЕРВАТЕЛЕН МОСТ
Както е отбелязано в т 5.1, индуктивности и капацитети се
измерват много точно с мостови схеми. Практическа схема на LC-
Измервателен мост може да се реализира по блоковата схема от
фиг. 5.12. Генераторът Г осигурява променливотоков сигнал с
95
определена честота за захранване на измервателния мост. Едното
рамо на моста се състои от нзмервания конде патор или бобина
Zx и съответния еталонен елемент Сет или LeT. В другого рамо на
моста са свърз-'чш резисторът R и потенциометърът RP, с който
се нулира мостът Напрежението на генератора Г се подава в еди-
ния диагонал на моста. От другия диагонал се взема напрежение,
което през диодите VD1 и VD2 се подава на компаратора К- В за-
висимост от светенето на индикаторите И1 и И2 се съди за посо-
ката на разбалансиране на моста. Мостът се нулира с потенцио-
метъра RP, което се установява при загаснали индикатори.
Принципната схема на устройството е показана на фиг. 5.13.
Генераторът е изграден с транзисторите VT1, VT2 и VT3. Често-
тата на генератора — 18 kHz, е избрана така, че да може да се
локрие обхватът на измерване на уреда (вж. табл. 5.1).
Т а бл и ца 5.1
Положение	Обхват L	Обхват С
на S1	S2 в положение /	S2 в поло жение 2
1	0,1-М pH	1-7-10 pF
2	1 “МО pH	104-100 pF
3	10-4-100 pH	100-м 000 pF
4	0,14-1 mH	14-Ю nF
5	1~10 mH	104-100 nF
6	104-100 mH	0,14-1 pF
7	0,14-1Н	1410 pF
96
Честотно независимата част на моста % реализирана с резне*
гора R11 (резистор R на блоковата схема) н с резистора R7 и по*
тенц.юметъра RP8 (RP на фиг. 5.12). В другого рамо се включват
измерваният елемент Zx и еталонните елементи, конто се задават
с превключвателите S1 и S2.
7 Л ювртелекя иэмервателни устройства
97
С операционните усилватели DAT и DA2 с а изпълнени иэпра-
вителите от блоковата схема. Изходните сигнали от DA1 и DA2 по-
стъпват на входа на операционния усилвател DA3, включен в ре-
жим на компаратор. Изходът на DA3 управлява светенето на два-
700k'
Фиг. 5.14
та индикаторни светодиода VD5 и VD6 посредством транзистори-
те VT5 и VT6.
Използуваните ОУ са с много голямо входно съпротивление
и малък собствен шум. Те дават много добри резултати в електро-
измервателната техника, но се намират на пазара сравнително
трудно. Вместо тях може да се използува заместваща схема, коя-
то за конкретния случай няма да влоши съществено експлоата-
ционните качества на устройството. Схемата е изградена с по-
разпространения операционен усилвател 740 (фиг. 5.14) [67]. На
входа са включени два полеви транзистора, конто е най-добре да
се изпълнят с транзисторна двойка от типа КПС104Д, но при лип-
са може да се свържат два транзистора КПЗОЗЕ или други подоб-
ии подбрани с еднаква стръмност. Настройването на заместващата
схема включва два eranai първо при дадени накъсо входове на опе-
ра ционния усилвател се нулира изходното напрежение с потенцио-
метъра RP2, а след това двата гейта на полевите транзистори се
свързват и с пстенциометъра RP1 изходното напрежение отново
се нулира, като по този начин се компенсират в известна стелен
входного напрежение и входният ток на несиметрия. Захранването
трябва да бъде стабилизирано.
98
Устройството се монтира на печатна платка (универсална или
разработена в зависимост от елементите). Най-важното условие
за прецизната работа на устройството е да се подберат достатъчно
точни еталонни елементи. Желателно е да се намерят фабрични ета-
лони, но добри резултати се получават й ако се подберат доста-
тъчно точни стандартни бобини и кондензатори (задължително с
фабрично калибриран уред). Сравнително трудно е да се намери
бобина със стойност 1 Н. Изработването й при любителски условия
е трудна задача, затова, ако не се намери фабрична бобина, по-
добре е устройството да се остави с максимален обхват за индук-
тивности до 100 mH.
За обхвата 1 -ь 10 pF съществено влияние оказват капацитетите
на свързващите проводници и затова последователно на еталон-
ния кондензатор СП е свързан тример-кондензаторът СЮ, с чия-
то помощ паразитните капацитети могат опитно да се компенсират
при настройване на устройството.
При реализиране на устройството трябва да се имат предвид
и никои особености. Трансформаторът Т се навива върху ферит-
на сърцевина с дължина 30 mm и диаметър 8 ntm. Първйчната на-
мотка wl съдържа 27 навивки от проводник ПЕЛ-0,25, а вто-
ричната — 50 навивки от проводник ПЕЛ-0,18. Транзисто-
рът VT3 се нуждае от малък охладител. Потенциометърът RP8
трябва да бъде линеен. Около вала му се монтира схема, коятО
се разграфява с равномерни деления от 1 до 10. Освен еталонни-
те елементи трябва много точно да се подберат резисторите R7 и
R11 и потенциометърът RP8. Важно условие за точно измерване
е и всички свързващи проводници да бъдат възможно най-къси
(включително и от клемите на уреда до самия елемент).
За общо настройване на измервателния мост е необходимо са-
мо да се свържат накъсо двата входа на операционния усилвател
DA3 и с потенциометъра RP13 да се нулира изходното напрежение,
което се показва със загасването на индикаторните светодиоди.
Необходимо е да се настрои обхватът 1 -5-10 pF. Потенциометърът
RP8 се поставя на максимално съпротивление и се върти тример-
кондензаторът СЮ, докато двата светодиода угаснат. Ако при
всички положения на подвижната част на СЮ единият светодиод
остане да свети, трябва да се коригира стойността на еталонния
кондензатор СП с по-голяма или съответно с по-малка.
С LC-измервателния мост се работи в следния ред. Измерва-
ният елемент се свързва към буксите за Zx Превключвателят S2
се поставя в едно от двете положения: 1 — ако се измерва индук-
тивност, и 2 — при измерване на капацитет. След това S1 се по-
99
ставя на подходящ обхват. Ако не е известна ориентировъчна стой-
ност на измервания елемент, S1 се поставя в положение 7 и на по-
тенциометъра RP8 се върти плъзгачът, докато двата светодиода
загаснат. Ако в цялата скала на RP8 единият светодиод остане
светнал, преминава се на по-нисък обхват. Стойността на измер-
вания елемент се получава, като се умножи минималната стойност
на обхвата по числото от скалата на потенциометъра RP8. Тряб-
ва да се има предвид, че скалата на потенциометъра RP8 за индук-
тивности е обратна на тази на капацитети: началото на скалата
на С съвпада с края на скалата за L.
ГЛАВА 6
ИЗМЕРВАТЕЛИ НА ДРУГИ ЕЛЕКТРИЧЕСКИ ВЕЛИЧИНИ
6.1.	ОБ ЩИ ПОЛОЖЕНИЯ
При домашни и в кръжочни условия могат да се направят и
редица интересни устройства за измерване на други електричес-
ки величини. По-голямата част от тях представляват преобразу-
ватели на електрическа величина в напрежение (или в друга ве-
личина, за която е разгледан измервател в никоя от предните гла-
ви). Затова в тази глава е отделено място само на преобразувате-
лите и особеностите при тяхното изработване, настройване и из-
ползува не, като е показано какъв измервател трябва да се свър-
же към изхода.
6.2.	ИЗМЕРВАТЕЛ НА КОЕФИЦИЕНТА НА НЕЛИНЕЙНИ
ИЗКРИВЯВАНИЯ
Коефициентът на нелинейна изкривявания (клирфакторът) е
един бт оснбвните показатели, конто характеризират звукотех-
н и чес ката апаратура. Всеки електронен преобразувател внася из-
вестно изменение във формата на сигнала. Тази промяна се въз-
произвежда като допълнително звучене на трептения с честоти,
кратки на основната. Аплитудите на тези сигнали, наречени вис-
ши хармоници, са по-малхи, откол кото на основного трептениеи
затова те се възприемат при прослушване като обертонове [67].
Коефициентът на нелинейни изкривявания се определи от из-
раза [20]
100
ylu22+ul+...+u2n
където Ui e ефективната стойност на напрежението на ос-
новния хармоник;
Ut, ^з, • • •> Un—ефективните стойности на висшите хармоници.
Измерботелно
устройстбо [фиг.6.2)
Фиг. 6.1
За любителски цели и при малък коефициент на нелинейни
изкривявания (К/<Д%) с известно приближение К/ може да се
изрази с ефективната стойност на целия изследван сигнал U [58]:
^u2+ul+ul+.. .+и2'
където U' е общата ефективна стойност на напрежението на
висшите хармоници. За да се получи резултатьт в
проценти, необходимо е частното да се умножи по 100.
Принципът на измерване се представя в блоковата схема, по-
казана на фиг. 6.1. От тонгенератора Т се подава напрежение със
стандартна стойност 1 kHz към изследвания пресбргзуЕгтел ИП.
Фиг. 6.2
Когато преобразувателят S1 е поставен в положение 2, електрон-
ният волтметър ЕВ измерва напрежението на изхода на буфер-
ния усилвател БУ. Това напрежение е пропорционално на на-
прежението на целия изследван сигнал 1Ах- Когато превключва-
101
телят S/ се постави в положение /, изследваният сигнал се про-
пуска през заграждащ (режекторен) филтър, настроен за често-
та I kHz, и електронният волтметър измерва само напрежение,
пропорционално на ефективната стойност на висшите хармоници.
Клирфакторът се изчислява по
Фиг. 6 3
указаната формула.
Устройството (фиг. 6.2) включ-
ва буферния усилвател и ре-
жекторния филтър от блоковата
схема. Първият блок е изгра-
ден с транзистора УТ/,свързан
в режима на емитерен повтори-
тел. Той намалява консумира-
ния ток от приставката и увели-
чава входного й съпротивление.
На входа на буферния усилва
тел е включен потенциометърът
RP1, с който изходният сигнал
от измервания обект се съгласу-
ва по напрежение с входного
стъпало на приставката.
Режекторният филтър екон-
струиран като двоен Т-мост,
изпълнен с /?С-елементи. Точна-
та стойност насрязващата често-
та — честотата на максимално
затихване (вж. амплитудно-чес-
тотната характеристика на фил-
търа от фиг. 6.3), се настройва с
потенциометъра RP2. Потенцио-
метърът RP3 служи за регули-
ране изходния сигнал на фил-
търа [24 , 25].
Схемата се захранва с напрежение 9 V. Устройството не
се нуждае от стабилизирано захранващо напрежение, но е задъл-
жително то да бъде добре филтрирано. Може да се използува ми-
ниатюрна батерия 9 V, тип 6-F-22 („Крона"). Елементите на схе-
мата се запояват на печатна платка (фиг. 6.4).
Устройството се настройва с директно включване на тонгене-
ратора към входа на приставката (означено на блоковата схема
на фиг. 6.1 с прекъевана линия). Подава се сигнал с напрежение
1 V и честота 1 kHz. Плъзгачът на потенциометъра RP1 е в сред-
не положение, a S1 — в положение 2. Напрежението се измерва
102
с електронен волтметър за звукови честоти (наир, разгледания в
т. 1.12). След това потенциометрите RP2 и RP3 се поставят на ну-
лево съпротивление и S1 се превключва в положение ДИзменя се
честотата на входния сигнал. Потенциометърът RP2 се поставя
1D5
Фиг. .6 4
в положение, при което изходното напрежение при честота 1 kHz
е минимално.
Устройството се настройва с потенциометъра RP3. Като ета-
лон се използува звукотехническа апаратура, чийто клирфактор
е известен. Тя се включва на мястото на блока ИЛ (фиг. 6.1) и в
положение J ла превключвателя S1 с потенциометъра RP3 се на-
103
стройва показание на волтметъра. отговарящо на известния клир-
фактор.
Устройството измерва клирфактор с точност около 02%.
6.3.	ЛИНЕЕН НИСКОЧЕСТОТЕН ВАТМЕТЫ»
Изходната мощност на нискочестотния усилвател е важен па-
раметър. Измерването на мощността Ръг. на нискочестотния усил-
вател, отдалена върху високоговорителя на звуковъзпроизвежда-
щата апаратура, се основава на зависимостта на ефективната стой-
ност на приложеното напрежение U върху високоговорител с им-
педанс Z:
р -
Ако напрежението се измерва директно на изхода на апаратурата
(върху високоговорителя), скалата за мощността е силно нели-
нейна поради квадратичната зависимост на двете величини.
Волтметърът, чиято схема е показана на фиг. 6.5, позволява по-
казан ието на стрелковата измервателна система да бъде линейна
Фиг. 6.5
функция на отделената мощност. Квадратичната зависимост се
линеаризира от волт-амперната характеристика на диодите VD/-S-
VD4. Когато напрежението, подадено на диодния мост, не е по-
високо от 1Л V, токът през диодите е пропорционален приблизи-
104
телно на квадрата на приложено™ напрежение. Тъй като токът
през милиамперметъра mA е пропорционален на тока през дио-
дите, измервателят на мощност на апаратурата е приблизително
линеен.
Устройството има два обхвата: в положение 1 на превключва-
теля S/ се измерва мощност до 50 W, а в положение 2 — до 20 W.
Елементите му се монтират на печатна платка (фиг. 6 6).
За нарастване на волтметъра се използува тон генератор с чес-
тота 1 kHz и регулируемо напрежение. Към входа на устройство-
то се подава сигнал от тонгенератора с напрежение 14,1 V, което
съответствува на мощност 50 W. С потенциометъра RP2 се наст-
ройва максимално отклонение на стрелката на милиамперметъра
mA. След това напрежението на тонгенератора се намалява на 8,9*
V, а превключвателят S1 се поставя в положение 2. С потенциоме-
търа RP1 стрелката на mA се довежда до последното деление на
скалата, отговарящо на максималната стойност на обхвата.
105»
При експлоатация на измерватели трябва да се имат предвид
никои особености. Уредът е по-точен за по-малките стойности на
съответния обхват и затова мощности в границите от 10 до 20 W
е по-добре да се измерват на 50-ватовия обхват. Освен това тряб-
ва да се измерва само при включен високоговорител 4 Q въпреки
неудобството от околното озвучаване — в противен случай ре-
зултатьт е много неточен.
6.4.	БАЛАНСМЕР
Много често любителите определят балансираното звучене на
стереоусилвател без специален индикатор и след известно време
забелязват, че са допуснали грешка, въпреки че не могат да от-
крият причините за това. Обикновено вината е в стерео потен цио-
метрите, чиито хсдови пътечки нерядко са нелинейни. Схемата,
показана на фиг. 6,7, позволява да се кснтролира балансираното
звучене на стереоусилвателя.
Устройството получава сигнал от двата изхода на стереоусил-
вателя, т. е. директно от високоговорителите. Кондензаторите
С2 и С4 се зареждат до напрежение, пропорционално на амплиту-
дата на изследваните напрежения UY и U2. Ако двете напрежения
х'а равни, стрелката на индикатора mA не се отклонява. Диодите
Фиг. 6.7
VD3 и VD4 предгазгст милисмперметъра от преюварване. С ре-
зисторите R2 и R4 може да се задава инертността на устройството.
Елементите на схемата се запояват на печатна платка, показа-
на на фиг. 6.8. Милиамперметърът трябва да бъде нула в средата
106
на скалата Може да се включи всякакъв милиамперметър от то*
зи тип, чието вътрешно съпротивление не е по-малко от 500 Q, а
токът му на максимално отклонение е по-малък от 1 mA Баланс-
мерът се настройва при работа само на единия канал Стрелката
на милиамперметъра се довежда до съответното деление на ска-
лата с потенциометъра RP1. Сгалата на mA може да се разгра-
фи в децибели 158] (вж. прил. 3).
Балансмерът намира приложение за изравняване на звучене-
то при неравномерен запис на двата канала, за различии звуко-
ефекти и за други звукстехнически цели.
107
в.5. ИЗМЕРВАТЕЛ НА ИНТЕНЗИТЕТА НА ЕЛЕКТРОМАГНИТНОТО
ПОЛЕ
В практиката на радиолюбителите се налага да се измерва
мнтензитетът (напрегнатостта, силата) на електромагнитното по-
ле. Сравнително силни електромагнитни полета в близост до пре-
ла вателната антена на любителем предавател лесно могат да бъ-
Фиг. 6.9
дат измерени с устройството, чиято схема е показана на фиг. 6.9.
Измервателят е реализиран по мостова схема. В три от раме-
ната на моста са евързани резистори с еднакви стойности, а в чет-
въртото е включен транзисторът VT1. Неговият псстоянното-
ков режим се определят от резистора R1 и потенциометъра RP1,
а-* германиевият елемент VD1 е диоден детектор. Кондензаторът
С1 предпазва транзистора VT1 от самовъзбуждане.
Когато антената не приема сигнали, транзисторът VT1 има
съпротивление, равно на съпротивлението на резисторите R2, R3
и R4, и мостът е в равновесие. Милиамперметърът mA не се от-
клонява от нулата. Ако в антената А се индуктира високочестот-
но напрежение, то се г.одава директно на Сазата на транзистора
VT1. Неговотб съпротивление намалява, с което равновесието на
моста се нарушава. През измервателната система протича ток,
пропорционален на интензитета на електромагнитното поле.
Елементите на измервателя се монтират на печатна платка
(фиг. 6.10). По-малка платка не се препоръчва да се използува,
тъй като се получава грешка от паразитните капацитети между
108
елементите Милиамперметърът е с ток на крайно отклонение 0,2
mA и вътрешно съпротивление в границите от 200 до 300 Q Ан-
тената А е със стандартна дължина 30 ст. Устройството не се
нуждае от стабилизирано захранващо напрежение. Тъй като кон-
5>нг 6 10
сумираният ток е малък — 5 mA, може да се използува миниатюр-
на батерия 9 V. С кондензатора С2 и с диода VD2 е изпълнен за-
хранващ филтър.
Измервателят се настройва с потенциометъра RP1. Показа-
нието на милиамперметъра се нулира при изключена антена.
При изправена вертикално антена показанието на стрелковия
уред е линейна функция на интензитета на външното електромаг-
109
нитно поле. Затова за тариране на устройството е достатъчно да
се провери само една точка с помощта на фабрично калибриран
измервател.
Устройството може да се използува за сравнителна оценка на
различии любителски антенн. С него може да се снеме тяхната хо-
ризонтална диаграма на излъчване. С измервателя лесно могат
да се контролират предаватели на радиоуправляеми модели —
той позволява веднага да се установи дали повредата е в прием-
н ика или в предавателя на системата за управление. Устройство-
то е подходящо да се използува за контрол и измерване на раз-
личии радиоканали за телеуправление: радиотелефони, системи
за управление в отдалечени места и др.
6.6. ИЗМЕРВАТЕЛ НА ФАЗОВИ РАЗЛИКИ
При различии изследвания в областта на електрониката и
електротехниката се налага да се измерват фазови разлики меж-
ду електрически сигнали. Тази величина е важна при проектира-
не на генератори за определяне на елементите в обратната връз-
ка. При конструиране и настройване на паралелни усилватели
трябва точно да се измерят фазовите разлики между отделяйте
блокове, за да може разликите да се компенсират. Освен това при
личните електрически машини (двигатели, генератори, трансфор-
матори) фазовата разлика между тока и напрежението е показа-
тел, по който се съди за натоварването и за режима на работа на
системата. За професионални целиобикновеносе използуват измер-
ватели с цифроЕО отчитане на резултата, но за любителската прак-
тика е подходящ и уред с аналогово отчитане. който лесно може
да бъде изпълнен от любители
Схемата на измервателя е показана на фиг. 6 11 а, а времедиа-
грамите, поясняващи принципа на работа на измервателя — н£'
фиг. 6.11 б. Двата сигнала Ц и (У2, чиято фазова разлика се из-
мерва, се подават на входовете на устройството Те могат да бъдат
с амплитуда в границите от 4 до 30 V, като формата на сигнала не
е от значение* може да бъде синусоидна, правоъгълна, трапецо-
видна и т н. Диодите VD1 и VD2 пропускат само положителната
полувълна на изследваните сигнали Ценеровите диоди VD3 и
VD4 ограничават амплитудата на изследваните импулси до на-
прежението си на стабилизация и по този начин предпазват ло-
гическите елементи DD1 и DD2 от недопустимо високо входно
напрежение. Стойностите на резисторите R1 и R2 са подбрани та-г
ка, че да осигурят необходимия ток на стабилизация на ценеро-
110
вите диоди за обхвата на амплитудите на измерваните сигнали.
Логическите елементи DD1 и DD2 (тригери на Шмит — ин-
тегрална схема 7413е=К155ТЛ1) формират импулсите в право-
ьгълни (фиг. 6.11 б). От изходите на DD1 и DD2 сигналите се по-
Фиг. 6.11
дават на логическия елемент DD3 от типа логи ческа-неравнознач-
ност (7486аЕК155ЛП5). На изхода на DD3 се получават импулси
111
от фазовата разлика между двата входни сигнала. Средната стой-
ност на това напрежение е правопропорционална на фазовата раз-
лика между сигналите. В този случай обаче не може да се опре-
дели кой от двата сигнала е с изпреварваща фаза (посоката на
фазовата разлика).
55
65
а
Фиг. 6.12
За да може да се измерва посоката на фазовата разлика, е вклю-
чен превключвателят S1 и логическият елемент DD4. На изхода
на DD4 се получава напрежение, пропорционално на фазовата
разлика, в зависимост от положението на превключвателя S1. Ако
S1 е в положение /, усредненото от волтметъра и кондензатора
С1 напрежение зависи от фазовата разлика на напрежението Ut
112
спрямо U2, конто се показва със светене на индикатора VD5. Ко-
гато S1 се постави в положение 2, устройството измерва фазовата
разлика на U2 спрямо 1/Р Посоката на фазовата разлика зависи
от това, кое показание е по-голямо. Изпреварващ е този сигнал,
за който фазовата разлика се отбелязва като по-малка, тъй га-
то по-голямата фазова разлика означава/че тя е по-голямаот
Ако отклонение™ и в двете положения на S1 е еднакво, това о л-
чава, че фазовата разлика между сигналите е 180°, т. е. двете
•прежения са в противофаза. Когато волтметърът показва ну ьа
’.стойност и в двете положения, двата сигнала са без фазова t в-
лика — те са синфазни.
Елементите на схемата се запояват на печатна платка (фиг.
«.12). 'Устройството се захранва със стабилизирано напрежение
-+5 V (Вж. прил. 1.5). За настройване на схемата са необходима
.две инв^ртирани едно спрямо друго напрежения с амплитуда в
гранидите от 4 до 30 V. Потенциометърът RP1 се поставя в по-
ложение, при което стрелката на волтметъра V сочи средата на
скалата. Максималното отклонение на стрелката отговаря на фа-
.'Зовага разлика между сигналите 360°, каквато устройството не
може да посочи, тъй като тя отговаря на синфазни сигнали. Това
•условие се използува, за да се определи констангата на измерва-
не на уреда.
За да се измери фазовата разлика между напрежението и то-
ка, последователи© в измерваната верига трябва да се свърже ре-
.зистор с подходящо съпротивление. Той трябва да осигури до-
статъчно висок пад на напрежение, без да се измени режимът на
работа на устройството. Тъй като двата входни сигнала за уст-
ройсгвото са с обща маса, едната точка, от която се взима сиг-
налит за напрежение, е свързана с единия край на резистора.
в.7. ИЗМЕРВАЗГЕЛЕН ГЕНЕРАТОР
Необходим апарат в домашната или клубната лаборатория е
измервателният генератор. От него се подават сигнали на входа
на изследваното устройство и по изходните сигнали се съди за ка-
чеството на апаратурата. Оществува гслямо многообразие ст
измервателни генератори [20], дори има генератори, създадени с
една единствена интегрална схема [48, 67]. Обикновено азмерва-
телните генератори включват източник на правоъгълно, синусо-
идно и триъгълно напрежение. Амплитудата и честотата на про-
изведените импулси могат да се ругилираг одновременно и неза-
висимо. Обикновено основният генератор е на триъгълно напре-
8.Любнтелски измервателни устройства
113
жение, което след това се формира в правоъгълно, а след пов-
торно преобразуване — в синусоидно.
Измервателен генератор с тези възможности, изпълнен с дис-
кретни елементи, е твърде сложен за любителска реализация. За-
Фиг. 6.13
това на фиг. 6.13 е показана елеК1ентарна схема, конто осигурява
мзброени функции, с изключение на генератор на триъгълно на-
прежение.
С еднопреходния транзистор VT1 и биполярния транзистор
VT2 е изпълнен генератор на сигнали с форма, близка до сину-
соида. Честотата на изходния сигнал зависи от съпротивлението
между общия край на превключвателя S/ и емитера на транзис-
тора VT2 и от капацитета на кондензатора, включен от превключ-
вателя SI. С S1 честотата на генератора може да се променя
стъпално, а с потенциометъра RP1 —плавно. В положение 1 на
S1 при въртене на потенциометъра RP1 генераторът произвежда
сигнали с честота от 50 до 500 Hz. В положение 2 на S1 обхватът
е от 500 Hz до 5 kHz, а в положение 3 — от 5 до 50 kHz.
Принципът на действие на генератора се основава на последо-
вателното зареждане и разреждане на един от кондензаторите
С/. С2 или СЗ (в зависимост от положението на S1). Транзисторът
VT2 усилва сигнала по ток. Благодарение на обратната връзка,
реализирана с резистора R5, се променя формата на полученото
114
напрежение. Кондензаторът С4 премахва постоянната съставка
от изходното напрежение. Напрежението с форма, близка до си-
нусоидна, се получава между плъзгача на RP2 и маса. С потен-
циометъра RP2 се регулира амплитудата на изходното напреже-
ние иизх.
Фиг. 6.14
През диода VD1 и резистора R7 сигналите се подават на вхо-
да на тригера на Шмит, изпълнен с транзисторите VT3 и VT4.
Той преобразува изходните сигнали от генератора в правоъгъл-
ни импулси. От изхода на тригера на Шмит (колектора на тран-
зистора VT4) до маса има евързани два делителя на напрежение.
115
Единият. образуван от резисторите R12 и R13, осигурява сигна-
ли с постоянна амплитуда с TTL ниво. С другия делител, който е
с променлив коефициент на предаване, се получават правоъгъл-
ни импулси с възможност за регулиране на амплитудата от 0 при-
близително до 15 V.
Генераторът обикновено не се нуждае от настройване, ако се
изпълни с показаните стойности на елементите и с посочените ти-
пове транзистори. Ако формата на изходното напрежение на гене-
ратора (на емитера на VT2) се различава съществено от синусоид-
на, трябва да се коригират съпротивленията на резисторите R5 и
R6. Ако това не помогне, паралелно на R5 може да се включи кон-
дензатор 50 nF. Важен момент при реализиране на устройството
е кондензаторите Cl, С2 и СЗ да бъдат прецизно подбрани, за да
се изпълнят точно грите обхвата на генератора.
Устройството е необходимо да се захранва стабилизирано. Под-
ходящ е захранващият блок, описан в прил. 1.3.
Електронните елементи на схемата се запояват върху едно-
странно фолирана печатна платка, показана на фиг. 6.14. Плат
ката се помества в подходяща кутия. На лицевия панел се извеж-
дат галетният превключвател S1 за стъпално превключване на
честотата, потенциометърът RP1 за плавно изменение на често-
тата, потенциометрите RP2 и RP3 за регулиране на изходната ам-
плитуда съответно на синусоидното и правоъгълното напрежение,
трите куплунга за подаване на изходните сигнали (по възможност
тип BNC) и ключът за подаване на захранващото напрежение.
116
ЧАСТ II
ИЗМЕРВАНЕ НА НЕЕЛЕКТРИЧЕСКИ ВЕЛИЧИНИ
ГЛАВА 7
ЕЛЕКТРОННИ ТЕРМОМЕТРИ
7.1.	ОБЩИ ПОЛОЖЕНИЯ
Измерването на температура е важно не само в радиотехниката,
но и във всички сфери на живота. Живачните, спиртните и дру-
гите термометр», работещи на принципа на температурно разши-
рение на течности, са, общо взето, точни, нотяхното бързодействие
не винаги е достатъчно. Когато трябва информацията за измерва-
ната температура да се въведе в електронна апаратура, необхо-
дим е електрически изходен сигнал, което се получава сравнител-
но трудно от тези термо метр и. Освен това термометрите с течности
налагат резултатът да се отчита в мястото на измерване, което
също е свързано с редица неудобства. Затова в много области на
техниката се използуват и електронни устройства, в конто като
датчик е включен термочувствителен елемент (на който някой па-
раметър зависи от температурата).
Като датчик за температура е много удобно да се използува
полупроводниковият елемент термистор. Той има отрицателен
температурен коефициент — неговото съпротивление намалява
сравнително бързо при увеличаване на температурата, но харак-
теристиката му е силно нелинейна и затова трябва да се включи
корекционен преобразувател. Като датчик може да се използува
и тонкое диод или преход база—емитер на силициев транзистор.
Падът на напрежение върху полупроводниковия преход при по-
стоянен ток намалява линейно с 2,2 mV/cC. Към датчика е не-
обходимо да се включи прецизен постояннотоков усилвател с го-
лям коефициент на усилване. Место използуван датчик при елек-
тронните и изобщо при електротермометрите е резистор от меден
проводник. Той има положителен температурен коефициент. т. е.
неговото съпротивление нараства линейно при увеличаване на
117
температурата. Недостатък на този датчик, е че с него може да
се измерват точно само положителни температури
Като датчик за измерване на положителни и отрицателни тем-
ператури е много подходящ силициевият транзистор, тъй като не-
говият статичен коефициент на усилване по ток при схема ОЕ е
линейна намаляваща функция на температурата в много широки
граннци.
7.2.	ЕЛЕКТРОНЕН ТЕРМОМЕТЪР С ТЕРМИСТОР
За оценяване на температурния режим на транзистори със и
без охладители, за определяне загряването на трансформатори
и електродвигатели и за други цели е подходящ термометърът,
чиято схема е показана на фиг. 7 1.
Датчик за температура е термисторът Rt<>. Схемата е конструи-
рана със съветски миниатюрен полупроводников термистор тип
ММТ-6, който има минимална температурна инерция. Устройст-
вото има два обхвата на измерване. В положение 1 на превключвате-
ля S1 се измерват температури в границите от 10 до 60 °C, в поло-
2Т3605	2Т3850	2Т35:2
Фиг. 7.1
жение 3 — от 20 до 120 С. В положение 2 се изключва захранва-
щото напрежение. Резисторът R1 намалява чувствителността на
термистора, за да може да се покрие по-голям обхват на измерване.
118
G
Фиг. 7.2
159
С транзисторите VT1, VT2 и VT3 е реализиран постояннотоков
корекционен предусилвател. Режимите на транзисторите са под-
брани така, че да коригират нелинейната характеристика на тер-
мистора и показание™ на милиамперметъра mA да нараства ли-
нейно! с температурата.
Елементите на устройството се запояват на печатна платка
(фиг. 7.2 а. б). Термисторът Rt« ее монтира на върха на подходя-
ща сонда. Тя може да се направи от тръбичка на изхабен
флумастер. Капачето се поставя винаги когато термосондата не
се използува, за да се предпази термисторът'от-механична повре-
да. Сондата се свързва към платката с ширмован проводник.
Милиамперметърът е с ток на крайно отклонение 20 mA и вътреш-
но съпротивление 220 Q.
Електронният термометър се захранва със стабилизирано на-
преж^ние.
Устройство™ се настройва за всеки обхват поотделно. За ета-
лонирането се използува точен термометър, желателно е с цифрова
индикация. Валът на съответния потенциометър се завърта до по-
ложението, при което се получава същото показание както при
еталонния уред. Проверяват се резултатите и при други темпе-
ратуря. Ако стойностите, отчетени от изработения термометър и
от фабричния уред, се различават с повече отЗ%, потенциометри-
те RP1 и RP2 се нагласяват в такова положение, че грешката да
бъде минимална. Евентуално може да се коригират стойностите-
на резисторите R3 и R7 или да се подмени термисторът. При пре-
цизно калибриране термометърът гарантира точност около 4,54-
5%. Трябва да се има предвид, че термисторът старее и след
едногодишно ползуване той трябва да се подмени.
7.3.	ЕЛЕКТРОНЕН ТЕРМОМЕТЪР СЪС СЪПРОТИВИТЕЛЕН ДАТЧИК
При необходимост от измерване на положителни температуря
и отдалеченост на датчика от отчитащото устройство до 10 m може
да се използува мостовата схема, показана на фиг. 7.3. Темпе-
ратурен датчик е резистор Rt° от меден проводник със съпроти-
вление 300 Й при температура 20сС. Той е включен в едното рамо
на моста, образуван от него, резисторите Rl, R2, R3 и R4 и по-
тенциометъра RP2. В единия диагонал на моста е подадено ста-
билизирано захранващо напрежение, а в другия е включен мили-
амперметърът mA. по чиято скала се отчита резултатът. Стабили-
зираното захранващо напрежение се осигурява от ценеровия ди-
120
од VD1, а неговият ток на стабилизация се определи от резисто-
ра R5.
За монтиране на елементите се използува печатната платка от
фиг 7.4 а, б. -Напрежението, което се подава към платката, не е.
необходимо да бъде ста-
вил изирано, но трябва
да бъде добре филтри-
рано. Измервателната
система е с ток на край-
но отклонение 1 mA и
съпротивление 100 Q.
Термодатчикът R^ е
фабричен съветски жи-
чен резистор от меден
проводник тип ПЭМ.
Ако не се разполага с
посочения тип, термо-
датчикът може да се
изработи от меден про-
водник, ка:о се навие
вър>\ резистор с голя-
мо съпротивление. Ако
термометърът трябва да
бъде прецизен (с i реш-
ка 1,5ч-2%) датчикът
се навива с проводник
от чиста електролитна
мед. Ако се използува
емайлиран проводник
12k
ПЕЛ, точността намалява около 2 пъти, тъй като примесите в
медта внасят известна нелинейност в зависимостта на съпротивле-
нието от температурата. Не се допуска да се използува резистор
с по-малко съпротивление и съпротивленията на останалите рези-
стори пропорционално да се намалят или да се увеличн захранва-
щото напрежение В този случай през резистора Rt° протича по-
силен ток, който загрява проводника, и се внася значителна греш-
ка. Датчикът се свързва към устройството с двужилен многожи-
чен проводник със сечение 0,5-ь 1 ст2.
Термометърът се настройва в две температурни точки При
Ю°С, когато термодатчикът се потопи в съд с вода с топящ се лед,
-с потенциометъра RP2 се нагласява нулево показание на мили-
амперметъра mA при даден накъсо потенциометър RP1. След това
термодатчикът се поставя в съд с кипяща вода и съпротивлението
на потенциометъра RP1 се увеличава, докато стрелката на из-
мервателната система се установи на последното деление на ска-
лата.
7.4.	ЕЛЕКТРОНЕН ТЕРМОМЕТЪР С ДИОДЕН ДАТЧИК
За измерване на температури от 0 до +100 °C е подходящ елек
кронният термометър, чиято схема е показана на фиг. 7.5. За раз
122
лика от устройството, описано в т. 7.3, тази схема е по-сложна,
но за сметка на това датчикът за температура е значително по-
достъпен. Използуван е обикновен точков диод (напр. български-
те SFT104 и SFT106, съветските ГД107А и ГД107Б, чехословаш-
Фиг. 7.6
ките А203 и др.), чиято характеристика е с отрицателен темпера-
турен коефициент.
Схемата на електронния термометър е мостова. В единия диа-
гонал на моста е подадено стабилизирано захранващо напреже-
ние от ценеровия диод VD2. В другия диагонал е включен мили-
амперметърът mA заедно с потенциометъра RP2. Диодният дат-
чик VD1 е свързан така, че да се осигури относително постоянен
123
ток през VD! При промяна на температурата се изменят потен-
циал ите на базите на двата транзистора и се нарушава равнове-
сието на моста.
Елементите на устройството се монтират на печатната платка»
показана на фиг. 7.6 а. б. Устройството може да се захранва от
токоизправител или от батерии. Коисуманията на ток е около 10
mA. Милиамперметърът е с ток на крайно отклонение 1 mA и вът-
решно съпротивление 200 Q. За да се получат по-добри резулта-
ти, трябва измервателната система да бъде с клас на точност
0,5%.
Електронният термометър се настройва по същия начин както
устройството, описано в т. 7.3. Нулевата точка се установява с
потенциометъра RP1. При +100сСсе настройва крайно дясно по-
ложение на стрелката с потенциометъра RP2.
Точността на термометъра е в границите ст 1,5 до 3%.
7.5.	ПРЕЦИЗЕН ЕЛЕКТРОНЕН ТЕРМОМЕТЪР С ДИОДЕН ДАТЧИК
Недостатък на схемата от т. 7.4 е, че през диодния датчик не
се осигурява достатъчно точно постоянен ток, което води до греш-
ка. По-висока точност се псстига с електронния термометър, чия-
то схема е показана на фиг. 7.7. С него могат да се измерват -както
положителни, така и отрицателни температури.
Датчик на устройството е диодът VD1. Използуван е силициев
диод тип 2Д5614, но може да се включи и друг с подобрени пара-
метр и. Може да се използува и преход база—емитер на силициев
транзистор, като колекторът се свърже към базата. Датчикът е
включен в мостова схема, образувана ст него, резисторите R2,R$
и R4 и потенциометрите RP1 и RP2. Мостът се захранва от посто-
янно напрежение, осигурено от интегралната схема DA1 (инте-
грален стабилизатор на напрежение 723 — еж. прил. 2). Българ-
ските схеми от този тип се наричат 1РН723 (номерацията на из-
водите е посочена в скоби). Напрежението се подава в единия диа-
гонал на моста. Сигналът от другия диагонал е включен към два-
та входа на операционния усилвател DA2, При 0‘С мостът ев рав-
новесие— потенциалите на двата входа на /742 са равни и изх-
ходното напрежение е 0. През диодния мест VD2 + VD5 и през
милиамперметъра mA не протича ток.
Когато температурата се повиши, падът на напрежение върху
диодния датчик намалява. Напрежението върху резистора R2
нараства. Това напрежение, подадено на неинвертиращия вход
на операционния усилвател DA2, променя изходното напрежение
на DA2. Ако температурата на диода VD1 спадне под 0 °C, протича
124
аналогичен процес, но изходнсто напрежение на операционния
усилвател DA2 е с обратна полярност. Диодният мост VD2+ VD5
осигурява една и съща посока на тока през милиамперметъра, та-
ка че при измерване на отрицателни и положителни температуря
741 КД 1101
Фиг. 7 7
стрелката на измервателната система се отклонява в една посока.
За да се разпознае дали измерваната температура е положи-
телна или отрицателна, се използува и светодиодът VD6. От из-
хода на операционния усилвател DA2 през резистора R7 се пода-
ва сигнал към DA1. При отрицателни температури на базата на
транзистора -VT1 се подава положителен потенциал и транзисто-
рът се отпушва. Протича ток през резистора R5, светодиода VD6
и отпущения транзистор VT1, при което светодиодът светва.
При положителни температури светодиодът загасва.
За индикация на полярността освен сигнала през резистора
R7 към интегралния стабилизатор DA1 се подава и сигнал през
резистора R6. С този сигнал се коригира захранващото напреже-
ние на моста и по този начин се осигурява постоянен ток през ди-
одния датчик.
125
Електрониият термометър се монтира на печатната платка,
показана на фиг. 7.8 а, б. Тя е разработена за операционки усил*
ватели в правоъгълен корпус, но може да се използуват и ин-
тегрални схеми в кръгъл корпус, като се поставят парчета шлаух
Фиг. 7.8
126
върху изводите, за да се избегне късо съединение Измервателна-
уа система е с ток на крайно отклонение 1 mA Вътрешното й съ-
противление може да бъде в границите от 50 до 290 Q Устройст-
вото се захранва с напрежение 15 V
С показаните стойности на елементите термометърът работи в
измервателен обхват от —100 до 4-100 С За настройване е не-
обходимо да се осигурят среди с температура 0 сС и 100 СС (вж.
т. 7.3). Трябва да се има предвид, че точната стойност на темпе-
ратурата, при конто водата кипи, зависи от надморската височина
и от атмосферното налягане. Затова е желателно втората контрол-
на точка за настройване да се провери с точен термометър Нуле-
вого показание на mA при температура 0 °C се настройва с RP2 при
средно положение на потенциометъра RP1, Показанието на елек-
тронния термометър при поставен датчик в кипяща вода се на-
гласява с RP1. Точността на уреда е 1,2%
7.6.	ЕЛЕКТРОНЕН ТЕРМОМЕТЪР С ТРАНЗИСТОРЕН ДАТЧИК
Като датчик за темперътура може да се използува и транзис-
тор. Практическа схема на електронен термометър с транзисто-
рен датчик е показана на фиг 7 9. Използуван е обикновен сили-
Циев биполярен транзистор — VT1, през който протича .постоя-
нен ток около 3 mA. Този ток се установява с резистора R5, вклю-
127
чей в базовата яерига ча VT1. Ток? г е достатъчен за работа на схе-
мата и същевремекно достатъчно малък, за да не се загрява тран-
зисторът. При изменение на рзншната температура се променя
температурата , и корпуса му, а оттам и на кристала. Това води
до изменена •* •*. статччии < коефициент на усилване по ток на тран-
зистора гу;( схема ' 'п.
Транз-:с:орът I Т1 е включен във веригата на огрицателната
обратна връзка на оперзционния усилвател DA1. При нараства-
не на тем'ераАурата увеличава коефициентът на усилване на
транзистора hn Транзисторът започва да се отпушва и това во-
ди до г.овишаване на потенциала на колектора му. Променя се
иадът на напрежение върху резистора R1. Това напрежение се
подава през резистора R2 на неинвертиращия вход на операцион-
ния усилвател DA1. Напрежението от своя страна се подава на
басата на транзистора VT1, и то се стреми да го запуши, благода-
рение на коего схемата остана в равновесно състояние, но с по-
висок потенциал на изхода. Промяната на напрежението се от-
нята от волтметъра /, по чиято скала се отчита резултатът.
Напрежението на инвертиращия вход на операционния усил-
вател се регулира с иогеншюметъра RP1, така че приОсС да бъде
равно на 0. При отрицателни температуря транзисторът намалява
коефициента си на усилване /г21 и г.роявява тенденция към за-
пушване. Това води до намаляване на потенциала «а колектора
му. Напрежението на базата на трак нгстора VTI става по-ниско
и транзисторът се стреми да се >т уши» при което равновесного
състояние на схемата се запс^ва.
С термометъра се измерват положитетни и отрииагелни тем-
ператури. При 0 Сизходното положение на ОУ е 0 и стрелката
на волтметъра е на нулево деление. При положителни температу-
ри напрежението на DA1 е положително, а при температури под
<) °C е отрицателно. Полярността на измерваното напряжение
се определи с положението на превключвателя SL Обхватът на
измерване на устройството е от - 100 до 4-100 С.
Елементите на схемата се згпояват на печатна платка (фиг.
7.10 а, б): Платката е разработена за ОУ в правоъгълен кор live
DIL-8, но може да се поставя и ОУ в кръгъл корпус, без да се пре-
плитат изводите. Волтметърът е за напрежение 5 V с вътрешно
съпротивление ионе 50 kQ.
Електронният термометър се настройва в две контроля» точ-
ки— 0 и 100 ЭС. Когато транзисторният датчик е поставе» при
О СС и плъзгачът на потенциометъра RP2 е евързан към изхода на
ОУ, с пстенциомезъра RP1 се настройва нулево напрежение на
изхода, отметено по скалата на волтметъра. След като термодат-
128
• Любите леки измервателни -устройства
129
Фиг. 7.10
чикът се постави при температура 100 СС или близка до ней, но
контролирана с точен уред, превключвателят се дава в положение
+ (измерване на положителни температури) и с потенциометъра
RP2 се нагласява отклонение на стрелката, отговарящо на дей-
ствителната температура. Желателно е да се провери токът в
колекторната верига на транзистора VT1. Ако той е по-голям от 5
гпАг транзисторът се подменя и настройването се повтаря отново.
ГЛАВА 8
ЕЛЕКТРОННИ ИЗМЕРВАТЕЛИ НА ОПТИЧНИ ВЕЛИЧИНИ
8.1. ОБЩИ ПОЛОЖЕНИЯ
За редица нужди на любителската практика се налага да се
измерват различии оптични величини. Измервателите им се осно-
вават на зависимостта на съпротивлението на никои елементи от
интензитета на светлината. Тези измерватели намират приложе-
ние в радиоелектрониката, оптиката, фотографията и в редица
други области.
8.2. ИЗМЕРВАТЕЛ НА ОСВЕТЛЕНОСТ
Осветлеността е физична величина, която се представя със
светлинния поток, попаднал върху единица повърхност [29]’. Тя*
се измерва с единицата луке, 1х. Когато трябва да се провери дали
осветлеността в дадено помещение отговаря на Стандартната, при
определяне на мястото на светлоизточниците (за да се осветят оп-
ределен и части от даден обект), както и при различии светлинни
ефекти и за други цели се налага да се измерва осветлеността. На
фиг. 8.1 е показана елементарна електронна схема на измерва-
тел на осветленост.
Датчик на устройството е фототранзисторът VT1. Той е вклю-
чен в мостова схема, захранвана с постоянно напрежение в единиц
диагонал. Напрежението от другия диагонал се подава на двата
входа на операционния усилвател DA1. При затъмнен фототран-
зистор мостът е в равновесие. Потенциалите на двата входа на ОУ
са равни и изходното напрежение е 0. Когато фототранзисторът
се освети, падът на напрежение върху него намалява, от което из^
130
Годною напрежение на ОУ, респ. показание™ на волтметъра, нара-
йгва. Режимът на фототранзнстсра VT1 е гюдбран така, че показание-
гона волтметъра да бъде линейно в сргЕнително широки граници на
Изменение на околната оссетлексст. Стойността на изходното на-
йрежение зависи от съпротивлението г обратната връзка на ОУ,
което може да се измени, като се коригира стойността на потен-
циометъра RP2.
Елементите на схемата се запояват на печатна платка, показа-
на на фиг. 8.2 а, б. Схемата е реализирана с ОУ тип 740s
К140УД8 (вж. прил. 2). Волтметърът V е за напрежение 5 V и
вътрешно съпротивление поне 50 kQ. Вместо него могат да се
свържат последователно микроамперметър (100 рА, 3 kQ и ре-
зитор 47 kQ). Измервателят се захранва с две симетрични наире-
Женйя по 15 V с обща маса, която се свързва към масата на схема-
та и не се подава към някой извод на интегралната схема (вж,
прил. 1.1 и 1.2).
Преди да се започне настройването, ОУ се нулира Двата вхо-
Ца (изводи 2 и <?) се свързват към масата на схемата и с потенцио-
метъра RP3 изходното напрежение се нагласява на 0 След това
фототранзисторът се затъмнява плътно и с потенциометъра RPf
схемата отново се нулира при максимално съпротивление на RP2.
За тариране се използува фабричен луксмер С потенциометъра
RP2 се избира такъв обхват на измерване, който позволява мак-
Сима л на точност и линейност па показание™ на стрелковата из-
Мерватетна,система.
8.3. ДИФЕРЕНЦИАЛЕН ИЗМЕРВАТЕЛ НА ОСВЕТЛЕНОСТ
При различии експериментални постановки в електрониката
и в оптиката трябва да се следи отклонението на осветлеността от
зададена стойност. Устройството, чиято схема е показана на фиг.
132
4.3, представлява диференциален преобразувател на осветленост
в напрежение, в изхода на който е включен волтметър.
Особеност на схемата е, че двата входа на операционния усил-
вател DA1 са свързани в обща точка през резисторите R1 и R2. В
тази точка е подадено ста-
бнлизирано напрежение,
което се получава от це-
неровия диод VD1. Токът
на стабилизация на цене-
ровия диод се определи
от резистора R4.
Датчик за осветленост е
фстсрезисторът R5. Той е
включен във веригата на от-
рицателната обратна връз-
ка на операционния усилва-
тел DA1.Между неинверти-
ращия вход и маса последе-
вателно са свързани рези .
сторът R3 и потенциоме-
търът RP1, с който се за-
дава нивото на осветленост, около ксето се
следи изменението на
измерваната величина.
За измервателя е предвидена печатната платка от фиг. 8.4 а,б.
При свързване на волтметъра трябва да се има предвид, че ако той
е съссредна точка, изходното напрежение е положително при на-
маляване на осветлеността и отрицателно при нарастване. Ако не
се разполага с волтметър със средна точка, може да се използува
обикновен волтметър за напрежение до 5 V и превключвател, свър-
зан като S/велектронния термометър, описан в т. 7.6. Устройст-
вото се захранва по същия начин както измервателя ст т. 8.2.
За настройване на устройството е необходимо изходното на-
прежение на ОУ да се нулира с потенциометъра RP2 при дадени на
маса входове на ОУ. След това при зададенистойности на околната
осветленост. контролирани с прецизен луксмер, изходното на-
прежение се нулира с потенциометъра RP1 и срещу репера на ва-
ла на потенциометъра се поставя означение със стойността на
известната осветленост. Показанието на волтметъра за изме-
нение на осветлеността се настройва с потенциометъра RP3, ка-
то точната стойност на измерваната величина се отчита с луксмер,
поставен в непссредствена близост. Точността на устройството е
около 5%.
133
a
Фиг. 8 4
8.4. ИМПУЛСЕН ИЗМЕРВАТЕЛ НА ОСВЕТЛЕНОСТ
Схемата, показана на фиг. 8 5, е за измерване на осветленост-
та на кратки светлинни импулси. Тя се използува за изследване
на импулсни газоразрядни лампи. за определяне на светлинния
ефект от дъгови разряди, като светломер за светкавици и за дру-
ги цели.
Датчик на устройството е фотодиодът VD1. Посоченият тип
BPW21 може да се замени с чехословашкия фотодиод FTRC-
21SNG, но точността на измерване на уреда намалява 1,5 пъти.
Принципът на измерване се основава на кратковременно зареж-
134
дане (за времето на осветяваие на фотодиода VD7) на един от кон-
дензаторите Cl, С2 или СЗ зависимост от положението на пре-
включвателя St) и отчитане на напрежението върху него с опе-
рационен усилвател DAI и с волтметъра V.
За да се гарантира достатъчно висока точност на измерване,
е изголзуван малошумящ операционен усилвател с голямо вх<д-
ио съг.р 'тивление. В показаната схема на свързване DA1 по л у-
чава само едно захранващо напрежение. Кондензаторът С4 е вклю-
чен за частичка външна честотна корекция.
За да се повиши допълнително входного съпротивление на
операционния усилвател, е включен емитерен повторител, изпъл-
нен с VT1. Устройството има три обхвата на измерване, конто се
превключват с ключа St. Най-големият обхват отговаря на кон-
дензатора с най-голям капацитет. Чувствителността на устройст-
вото зависи от разположението на датчика и от защитного покри-
тие пред него. Затова чувствителността на всеки един обхват се
определя опитно. Бутонът S2 се използува за нулиране (за раз-
реждане на кондензаторите).
Печатната платка за импулсния измервател на осветленост е
показана на фиг. 8,6 а, б. Той се захранва със стабилизирано на-
прежение. Преди измерване превключвателят St се поставя в едно
от трите положения, натиска се бутонът S2 и съответният конден-
затор се разрежда. Веднага след товасепровеждаизмерването. Ре-
зултатът се отчита от скалата на волтметъра непосредствено след
измерването, след като се натисне бутонът S3. Датчикът може да
бъде отдалечен от устройството до 10 хп. Той се свързва към плат-
135
ката с ширмован проводник с две активни шила. Ширмовката на
кабела се свързва към отрицателния полюс на захранващото на-
прежение (7в]. При измерване йа осветлеността на фотосветкави-
ците датчикът трябва да се постави в сюжетно най-важния еле-
мент от кадъра.
Фиг. 8.6
136
8.5. ВИСОКОЧУВСТВИТЕЛЕН ЛУКСМЕР
Измерването на много малка осветленост (от порядъка на 10
mix) е трудна задача, тъй като тя отговаря на около 20 пъти по-
слаба светлина от лунната. За професионални цели се използуват
специални фотоумножители, конто са много сложни заизработ-
ване и настройване. Сравнително точно малки осветлености мо-
гат да се измерят с устройството. чиято схема е показана на фиг.
8.7. Датчикът на устройството е фотодиодът VD1. Използуваният
фотодиод гарантира [75] чувствителност 10 пА/1х, а максималният
му ток на тъмно е 3 рА. Това означава. че границата на осветле-
ността, която може да се регистрира с устройството, е около
6 mix.
Операционкият усилвател DA1 е включен като линеен пре-
образувател ток—напрежение. При осветяване на фотодиода VD1
протича ток от изхода на операционния усилвател DA1, през ре-
зистора R4 и фотодиода на инвертиращия вход на операционния
усилвател. Волтметърът V отчита напрежение. пропорционално
на пада на напрежение върху резистора в обратната връзка,
респ. на фототока на фотодиода.
Стойността на резистора R4 е много голяма и това създава ус-
ловия за работа на ОУ в режим, близък до самовъзбуждане. С по-
следователната /?С-група, образувана от резистора R5 и от ксн-
137
Фиг. 8.8
138
дензатора С2, се филтрират паразитки отскоци на напрежението
и се компенсират фазовите измествания. Кондензаторът С1, свър-
зан към интегралната схема, осигурява частичка честотна ком-
пенсация. Паралелно на резистора R4 е включен кондензаторът
СЗ, който намалява коефициента на усилване на схемата по про-
менлив ток при честоти над 40-8-50 kHz и по този начин осигурява
стабилната работа на устройството {76].
Елементите на схемата се запояват на печатна платка, показа-
на на фиг. 8.8 а, б. Устройството се захранва със стабилизирано
напрежение 15 V. При изработване на устройството има някои
особености. Фотодиодът евентуално може да се замени с унгар-
ския FS66-8TI, но грешката на измервателя се увеличава два
пъти. Интегралната схема DA1 може да се замени със съветската
К544УД11А, но експериментът показва, че температурната за-
висимост на резултата от измерването се увеличава значително.
Дефицитен елемент е резисторът R4, чиято стойност е 100 Мй. По
принцип се произвеждат резистори с много голямо съпротивле-
иие, но те трудно се намират и са скъпи, Може да се включат по-
следователно два резистора по 51 Мй, конто са значително по-
разпространени. Ако се използуват пет резистора по 20 Мй, те
задължително трябва да се свържат така, че да образуват дъга с
формата на полуокръжност {56, 64, 80].
Точността на измервателя с посочените на фиг. 8.7 елементи
е около 5%.
ГЛАВА 9
ИЗМЕРВАТЕЛИ НА ДРУГИ НЕЕЛЕКТРИЧЕСКИ ВЕЛИЧИНИ
9.1.	ОБЩИ ПОЛОЖЕНИЯ
Освен температура и оптични величини със средствата на елек-
трониката могат да се разработят и редица други измерватели
на неелектрически величини. Най-важният елемент от измерва-
теля е преобразувателят на нееле ктр и чес ката величина в електри-
ческа. Тъй като голяма част от тези преобразуватели се изграждат
трудно, обикновено не се поставя въпросът за строга линейност
между измерваната входна неелектрическа и изходната електри-
ческа величина Тази нелинейност може да се компенсира с корек-
ционен предусилвател или скалата на уреда се градуира нелиней-
139
но. По-същественият проблем при измервагелите на неелектричес-
ки величини е да се осигури повторяемост между входната и из-
ходната величина на преобразувателя.
В тази глава са разгледани ня кол ко измервателя на неелектри-
чески величини предимно с битово гргдназнгчение.
9.2.	ЕЛЕКТРОНЕН ИЗМЕРВАТЕЛ НА КРЪВНО НЕЛЯГАНЕ
Кръвното налягане дава значителна информация за здраво*
словното състояние на човека. Манипулирането с класическия
манометричен апарат на Рива—Рочи не е сложно: след обвиване-
на маншета около предмишницата и поставяне на слушалката в
областта на лакътната прегъвка се напомпва въздух, докато пре-
станат да се чуват сърдечните тонове. След това налягането бавно
и постепенно се намалява чрез изпускане на въздуха с помощта на
вентила на апарата. Следи се налягането, при което се появяват
артериалните тонове на Коротков. Тази стойност е систоличното
кръвно налягане: При намаляване на налягането до определена-
стойност тези тонове изчезват. Тази втора стойност е диастолич-
ното кръвно налягане [81].
Устройството, показано на фиг. 9.1, улеснява в голяма степей
процеса на измерване. То представлява приставка към класичес-
кия апарат и дава сигнали в моментите. когато трябва да се отче-
та т стойностите на систоличното и диастоличното кръвно наля-
гане.
Тоновете на Коротков се приемат от микрсфсна М. Изг.олзуван
е електретен микрофон с ниско напрежение на поляризация тип
ВС-67/941—748 (Унгария). Сигналът от микрсфсна се г.одава на
предусилвателен блок, изпълнен с операционния усилвател DA1
Изходното напрежение на DA1 е пропор ционалко на тока през.
микрофона М, тъй като самият ОУ представлява токодиферен-
циален усилвател (усилва разликата от токовете на входовете му
[72]).
Изходният сигнал на DAJ се подава на селективния усилва-
тел, рёализиран с другите три ОУ. Той усилза само тази част от
сигнала, която отговаря на тоновете на Коротков. В правия тракт
на усилвателя са включени операционните усилватели DA2 и DA3„
като всеки един оттяхеобхванат като отрицателна обратна връзка
с Т-образен /?С-филтър. Двата ОУ са обхванати ст положителна
обратна връзка, изпълнена с операционния усилвател DA4. Не-
говата отрицателна обратна връзка е двоен Г-мост от /?С-елементи-
Като индикатор е включен светодиодът VD1. Меже да се вклю.
140
(bur Q 1
чи и генератор на звук, който се задействува при подаване на на-
прежение, но този вид отчитане по мнението на специалистите
[81] е по-уморително за оператора при продължителна работа.
Освен това то смущава пациента и измерването на кръвното на-
лягане може да се окаже некоректно [78].
Устройството е по-удобно да се монтира на универсална печат-
на платка, тъй като четирите операционни усилватели са помес-
тени в един корпус (вж. прил. 2). Работата на устройството зависи
предимно от съотношението на токове и затова схемата не се нуж-
дае от стабилизирано захранване [72]
Режимите на работа на операционните усилватели са така под-
брани, че не се нуждаят от настройване. Единственото настройва-
не е на селективния усилвател. Горната граница, отговаряща на
систоличното кръвно налягане, се настройва с потенциометъра
RP1. Трябва в момента на появяване на тоновете иа Коротков
светодиодът VD1 да светне. Моментът на загасване на светодиода,
което трябва да отговаря на диастоличното кръвно налягане, се
настройва с RP2. Желателно е при настройване на устройството*
да се потърси съдействието на компетентен медицински работник,
най-добре лекар.
В табл. 9.1 са показани стойностите на нормалното артериално
кръвно налягане за различните възрасти [81].
Таблица 9.1
Години	Систолично налягане	Диастолично налягане
15—19	118	79
20—24	120	80
25-29	122	81
30—34	123	82
35—39	124	83
40—44	126	84
45—49	128	85
50—54	130	86
55—59	132	87
60—65	136	90
Гези данни са утвърдени от експертен съвет на Международната
здравна организация в Женева през 1983 г.
142
9.3.	ЕЛЕКТРОНЕН ВЕТРОМЕР
Устройството за измерване на скоростта на вятъра е необхо-
димо за любителска метеорологична станция, за яхт-клуб и за ни-
кои експерименти. То е ценно помагало в подготвителната работа
на състезателите и любителите на бордсейлинга (сърфинга).
Ветромерът работи с чашков ротационен
датчик (фиг. 9.2). Той се състои от подвижна
част, която се върти с ъглова скорост, про-
порционална на скоростта на вятъра, и не-
подвижна основа. Подвижната част е вал,
към който са монтирани в перпендику-
лярна равнина три пръта, разположени на
120° един спрямо друг. На свободните им
краища е закрепена по една куха полусфе-
ра. Валът е добре лагеруван в отвора на
эсновата. В кухината на основата емонти-
ран неподвижно един рид-контакт. Към
вала са залепени три постоянни магнита,
точно под съответните пръти, за да се ба-
лансира датчикът. Вятърът завърта под-
вижната част и от рид-контакта се получа-
ват електрически импулси с честота, про-
порционална на скоростта на вятъра.
Сигналите се обработват от електрон-
ната схема, показана на фиг. 9.3. От рид-	л п
контакта 5/ се получават импулси, конто се
Диференцират от /?С-групата, образувана от кондензатора С1 и.
резистора /?2. Диодът VD1 пропуска само положителната полу-
вълиа на диференциалните импулси. Те пускат в действие чакащия
мултивибратор, образуван от стъпалата на транзисторите VT1 и
Фиг. 9.3
14?
VT2 Времето на работа на чакащия мултивибратор се определи
от капацитета на кондензатора С2 и от съпрэтивленията на ре-
зисторите R3 и R4 и потенциометъра RP1 С промяна на RP1 се
измени времето на работа на чакащия мултивибратор
Фиг. 9.4
144
Изходният сигнал на чакащия мултивибратор (на колектора
на транзистора VT2) се подава през резистора R6 на емитерния
повторится, изпълнен с транзистора VT3. В емитерната верига на
VT3 е включена интегрираща трупа, съставена от резисторите
R7, R8, R9, кондензатора СЗ и милиамперметъра mA.
Принципът на измерване на устройството е сыцият, както на
кондензаторните честотомери (вж. т. 3.3).
Елементите на електронната схема се запояват на печатна плат-
ка (фиг. 9.4 а, б). Датчикът трябва да се свърже с устройството с
ширмован проводник, за да се избегнат смущения. Ширмовката
се включва към отрицателния полюс на захранващото напреже-
ние. Милиамперметърът mA е за ток 10 mA, а в15трешното му съ-
противление е НО D. Ако се включи друга измервателна систе-
ма, трябва да се коригират стойностите на елементите в интегри-
ращата трупа.
Ветромерът се настройва с еталонен, най-точно фабричен до-
бре калибриран уред. Двете устройства се поставят едно до дру-
го и се следят показанията им. С преместване на плъзгача на по-
тенциометъра RP1 се постига такова показание на стрелковия
уред, което отговаря на действителната стойност на скоростта на
вятъра при линейна градуировка на скалата. Правят се няколко
измервания и се избира положението, при което грешката на из-
работеното устройство е минимална. При експериментиране греш-
ката не надвишава 5% спрямо фабричен ветромер за навигацион-
ни цели.
Описаният електронен ветромер, захранван с миниатюрен 9-
волтов акумулатор, се оказа изключително полезен уред на борда
на малка яхта. По бързодействие той отстъпва на фабричните, но
периодичните отклонения на стрелката показват достатъчно ясно
кога вятърът е на слаби пориви. С малко практика могат да се от-
читат достатъчно точно и амплитудите на поривите на вятъра.
9.4.	СПИДОМЕР ЗА ВЕЛОСИПЕД
На същия принцип лесно може да се направи устройството за
измерване на скоростта (спидомер) на велосипед. По принцип мо-
же да се използува и схемата от фиг. 9.3, но платката е голяма за
сравнително малкото място по велосипеда. Устройството (фиг.
$.5) е реализирано с една инлегрална схема, платката е с минимални
размери и лесно може да се монтира в част от обема на чантичката
за инструменти.
Първите три логически елемента DD1, DD2 H.DD3 от типа
10 Любителски измервателнм устройства
145
И-НЕ образуват чакащ мултивибратор, който се задействува от
импулси, получени от рид-контакта S1. Контакты1 е монтиран на
вилката на велосипеда, а на четири спици, разположени на 90°
един спрямо друг, са закрепенч четири магнита. Чакащият мул-
тивибратор изработва импулси с постоянни амплитуди и продъл-
жителност. Времето на включване може да се регулира с потен-
циометъра RP1. Четвъртият логически елемент DD4 е формиро-
вател. Към неговият изход е'свързан транзисторът VT1, включен
в режим на емитерен повторител. Получените импулси се усред-
няват от елементите в емитерната верига на транзистора VT1.
За спидомера е предвидена печатната платка, показана на фиг.
9.6 а, б. Милиамперметърът е с ток на крайно отклонение 1 .mA и
вътрешно съпротивление 260 Q. Устройството се захранва с на-
прежение 9 V. Захранващото напрежение не е необходимо да бъ-
де стабилизирано, тъй като в устройството е осигурена стабили-
зация с ценеровия диод VD2. Консумираният ток от устройството
е около 20 mA, така че за захранване може да се използува миниа-
тюрна 9-волтова батерия тип 6-F-22 или малък акумулатор. Не
трябва да се забравя да се изключи ключът S2, когато велосипе-
ды1 не е в движение.
Спидомерът се настройва най-лесно с генератор на право-
ъгълни импулси. Ако максималната скорост, която устройството
трябва да отчита, е V—50 km/h, честотата на импулсите, получе-
ни от рид-контакта при тази скорост, се определи от зависимостта
Hz’
146
КЪдето d е диаметърът на велоснпедната гума;
т — броят на магнитите на датчика.
Дко диаметърът на гумата е 0,7 т, колкото е на повечето вело*
сипеди (Балкан, Урал, Спортист и др.), честотата на нмпулсите.
Фиг. 9 6
конто трябва да се получат от генератора за настройване на
устройството, е 25,3 Hz. Когато на входа на устройството се пода*
дат импулси с тази честота н с амплитуда на границите от 2,8 до
4,5 V, с потенциометъра RP1 се настройва положението на стрел*
ката на стрелковия уред mA срещу най-дясното деление на ска*
лата.
•Л. ЕЛЕКТРОНЕН ВЛАГОМЕР
При отопление на жилищного помещение с електронагрева*
телни уреди и с парно отопление въздухът иэсъхва. Нормалната
147
относителна влажност е между 70 и 80%. Когато тя е по-ниска,
дишането се затруднява и умората настъпва по-бързо. Влажността
може да се повиши с различии видове овлажнители, като за дози-
ране може да се следи показание™ на влагомера, чиято схема е
Фиг. 9.7
Фиг 9 8
показана на фиг. 9.7. Тъй като устройст-
вото за измерване има електрическй из-
ход, към него може да се свърже еле-
ментарно устройство [52], което автома-
тизира процеса и поддържа постоянна
влажност.
Чувствителен елемент на нзмервате-
ля е стандартен датчик за влажност от
метеорологична сонда, показан на фиг.
9.8. Ако не се разполага с такъв дат-
чик, той може да се изработи саморъч-
но от тънка органична ципа от вътре-
шен орган от домашно животно. При
изсъхване на въздуха ципата се свива,
а при навлажняване се отпуска. Спи-
ралната пружинка придърпва лостче,
свързано на монтирания в датчика
потенциометър. Потенциометърът на датчика е свързан така, че
при увеличаване на влажността неговото съпротивление намаля-
ва и обратно.
Потенциометърът на датчика RP^ е свързан последователно
148
(фиг. 9.7) с термистор Rt°, който компенсира грешката на датчи-
ка от изменение на околната температура. При увеличаване на
температурата и при постоянна влажност плъзгачът на потенцио-
метьра се премества така, че съпротивлението му се увеличава.
Фиг. 9.9
Стойносгта и типът на термистора са така подбрани, че съпроти-
влението му да намалява по приблизително същия закон, по кой-
то нарзства изходното съпротивление на датчика за влажност
154].
С намаляване на влажността общото съпротивление на RP^e
149
и на термистора нараства. Увеличава се потенциалът спрямо маса
в общата точка на термистора и потенциометъра RP1. Транзисто-
рите VT1, VT2 и VT3 работят с активен режим и представляват
нелинеен усилвател. Той усилва само полезната информация, в
случая сигналът при относителна влажност в границите от 55 до
95% (влажността много рядко е извън тези граници). Извън тях
транзисторът VT3e напълно запушен или наситен. С потенциометъра
RP1 се настройва работната точка на първия транзистор, който
от своя страна автоматично определя режима на другите два.
В колекторната верига на VT3 е включена групата елементи за
отчитане на резултата.
Устройството се монтира на печатната платка от фиг. 9.9 а, б.
Термисторът се монтира в близост до датчика. Сигналът от дат-
чика се подава към платката с оплетен двужилен проводник. Волт-
метърът е за напрежение 5 V, а вътрешното му съпротивление не е
необходимо да бъде по-голямо от 20 kQ. Захранването задължи-
телно трябва да бъде стабилизирано.
Режимът на работа на устройството се настройва с потенцио-
метъра RP1. Срещу ципата на датчика се духа с уста и се следи
показанието на волтметъра при средното положение на RP2. Плъз-
гачът на RP1 се поставя в положение, при което изменението на
отклонението на волтметъра е максимално за едно духане срещу
ципата. За калибриране е необходим точен влагомер [46]. Устрой-
ството се настройва с потенциометъра RP2 при няколко точки на
влажността на околната среда. Може да се коригира режимът на
работа на устройството и с потенциометъра RP1. Точността, кон-
то може да се постигне, не е особено висд^а (както на повечето
непрофесионални влагомери) — около 8%. Ако грешката е по-
голяма за относителна влажност от 55 до 95%, трябва да се кори-
гират стойностите на резисторите R5 и R6 н евентуално на R7.
9.6. ТЕРМОАНЕМОМЕТЪР
Електронният ветромер, описан в т. 9.3, може да се използува
за сравнително високи скорости на въздушния поток, тъй като дат-
чикът има определен праг на скоростта, при което подвижната му
част започва да се върти. За по-ниски скорости на преминаване на
въздушния поток може да се използува термоанемометърът, чиято
схема е показана на фиг. 9.10.
Принципът на измерване се основава на зависимостта на ак-
тивного съпротивление на тънък сребърен проводник от темпера-
150
турата xiy Сребърната нишка е подложена на две противоположни
въздействия от една страна, тя се нагряваот протичащия през
нея ток, а от друга, се охлажда от въздушнйя поток, който я обти-
ча. При подходящо опъване и нагряване на нишката съпроти-
Фиг. 9.10
ълението й е еднозначно свързано със скоростта на въздушнйя по-
ток, който я обтича [73].
Измервателната нишка на датчика R» участвува в мостова
схема заедно с резисторите Rl, R2 и R3 и с потенциометъра RP1.
Напрежението от единия диагонал на моста се подава през резис-
торите R4 и R5 на двата входа на операционния усилвател. Мос-
тът се захранва от изхода на операционния усилвател, като сиг-
налът е усилен по ток от транзисторите VT1 и VT2, включени по
схема Дарлингтон.
Когато скоростта на въздушнйя поток се промени, измени се
съпротивлението на сребърната нишка RH. Това води до промяна
на потенциала, подавай през резистора R4 на инвертиращия вход
на операционния усилвател DA1. Изходното напрежение на DA1
се измени, от което се променя загряването на нишката, асъщо
така и потенциалът спрямо маса на неинвертиращия вход на DA1.
Схемата като цяло е в равновесно състояние, но се променя из-
ходното напрежение на емитера на транзистора VT2. Това на-
151
прежение се отчита от волтметъра V. Схемата осигурява относи-
телна независимост на показанието от температурата на околната
среда, но в определени граници —от около +10 °C до около
+30 °C.
Елементите на схемата се запояват на печатна платка, показа-
на на фиг. 9.11 а, 6. Схемата е реализирана със операционен усил-
152
вател тип 740, който може да се замени със съветския еквивалент
К140УД8. Волтметърът е за напрежение 1 V, а вътрешното му съ-
противление не е необходимо да бъде по-голямо от 1 kQ. Ако то е
значително по-голямо, стойността на RP3 съответно се намалява.
Медно фолио
Слойка
Слойка
ШирмоВан
проводник
Слойка
Слойка
Фиг. 9.12
Ниилка
от сребърен
проводник
00,1mm
Медно
Фолио
Термоанемометърът се захранва с две стабилизирани напрежения
с обща точка в границите от 10 до 15 V.
Датчикът на термоанемометъра се изработва по фиг. 9.12. От
фолиран стъклотекстолит или гетинакс се изработва пластина с
П-образна форма и размери, показани на фиг. 9.12. На двата края
на пластиката се запоява сребърна нишка с дължина ПО mm, ка-
то,дължината на нишката в светлия отвор трябва да бъде 100 mm.
Съществен момент за добрата работа на устройството е нишката
да бъде добре опъната. Тя не трябва да провисва, но и не трябва да
бъде толкова* опъната, че да деформира пластиката, защото има
I5&
опасност да се скъса Медното фолио от средната част на пласти-
ката (успоредната част на нишката) трябва да се свали. Към два-
та фолирани края на пластината се запояват проводниците, с кон-
то сигналът се подава към платката. Въпреки че през проводника
тече сравнително силен ток, необходимо е да се включи нискочес-
тотен ширмован проводник, за да се намали въздействието на шу-
мове, индуктирани от външни електрически полета. Ширмовката
на проводник се свързва към масата на захранването.
Настройването на схемата започва с нулиране на изходното
напрежение на DA1 с потенциометъра RP2 при свързани към ма-
са входове. След това с потенциометъра RP1 се установява налре-
жение 1 V на изхода, без да се обдухва датчикът. За тариране се
използува фабричен анемометър, с който се проверяват различии
стойности на въздушния поток с границите от 0,1 до 1 m/s. Тряб-
ва да се има предвид, че нулата на скалата при отчитане на въз-
душен поток съответствува на напрежение 1 V. Настройва се по-
следователно с RP1 и RP3, докато се пслучи максимална линей-
ност на скалата.
154
ЧАСТ III
ТЕСТЕРИ И ИЗМЕРВАТЕЛНИ ПРИСТАВКИ
ГЛАВА 10
ТЕСТЕРИ ЗА ЕЛЕКТРОННИ ЕЛЕМЕНТИ
10.1. ОБЩИ ПОЛОЖЕНИЯ
В практиката по радиоелектроника место се налага да се про-
вери дали даден елемент е годен или не. Освен при ремонт на раз-
личии устройства добре е елементите да се контролират и при
монтиране в ново устройство, особено ако те са уи**ребявани
преди това. Затова в любителската измервателна лаборатория е
добре да има и някои тестери за основните видове електронни еле-
менти.
10.2. ТЕСТЕРИ ЗА ТРАНЗИСТОРИ
Съществува много голямо разнообразие [66, 82] от схеми на
тестери за транзистори. Повечето любители обаче проверяват из-
правността на транзистора с омметър и не са много тези, конто
€иха направили специално по-сложно устройство за прецизно
измерване на параметрите на транзисторите. Показаното елемен-
тарно устройство на фиг. 10.1 може да се реализира само за ня-
колко минути.
Ключът S2 се превключва в положение PNP или NPN в за-
висимост от типа на транзистора. Когато другият ключ SI се по-
стави в положение р, се измерва статичният коефициент на усил-
ване по ток при схема ОЕ /i2ie- Показанието на уреда зависи от
скалата на омметъра, от коефициента на усилване на транзистора
и от съпротивлението на резистора R1. Тъй като омметърът с из-
вестно приближение може да се разглежда като генератор на ток.
може да се приеме, че скалата на коефициента на усилване по ток
155
е линейна. Резисторът R1 може да се подбере с такава стойност.
че измерването и отчитането да бъде най-лесно в зависимост от
деленията на скалата. Например, акб скалата има 60 деления,
удобно е да се избере стойност на резистора R1, при която крайно-
то отклонение на стрелката да отговаря на коефициент на усил-
ване 600.
В другото положение на ключа S1 (1всо) се измерва обрат-
ният колекторен ток на транзистори. Полученият резултат тряб-
ва да се умножи по определена константа. Тя зависи от схемата на
свързване на омметъра и се определи опитно. Трябва да ее има
предвид. че обратните токове на съвременните силициеви тран-
зистори са твърде малки, за да се отчетат с уреда. Устройството
може да се използува за оценяване на параметъра 1всо на гер-
маниеви транзистори или на силициеви с понижени параметри.
Схемата може да се включи към всякакви омметри с нула в дяс-
ната страна на скалата (каквито са повечето любителски комби-
нирани уреди — авомери). Ако авомерът има повече от един
обхват за измерване на съпротивление, целесъобразно е скалата
да се градуира за всички обхвати, за да може да се съди за изме-
нението на коефициента на усилване на транзистора при различ-
ии колекторни токове. Обикновено колкото измервателният об-
хват на омметъра е за по-големи съпротивления, толкова токът
през измерваната верига е по-голям.
Устройството е много елементарно за изпълнение, но не осо-
бено точно. Максималната точност, която може да се постигне с
156
него, не е по-голяма от 8%, но това задоволява широк кръг люби-
телеки нужди.
За ремонтна дейност е много подходящо устройството, чиято
схема е показана на фиг 10 2, тъй като с него може да се измерва
годността на транзистор и, без те да се
отпояват от схемата. В повечето слу-
чаи, ако транзисторът е изправен, не-
зависимо от елементите на стъпалото
в устройството, той влиза в генераторен
режим и от телефонния капсул НА се
чува звук
Заедно с проверения транзистор VTX
устройството представлява генератор с
индуктивна обратна връзка (блокинг-
генератор) Неговата честота зависи от
капацитета на кондензатора С/и от па-
раметрите на трансформатора Т За Т
може да се използува драйверен (прех-
върлящ) трансформатор за миниатюрен
транзисторен радиоприемник (напр от
Ехо, Юность, Электроника и др ) С пре-
включвателя S1 се задава типът на из-
мервания транзистор — в положение 1
се измерват NPN транзистори, а в поло-
жение 2 — PNP транзистори. Захранването е в границите Зн-6 V.
За настройване на устройството е необходимо да се включи из-
правен транзистор на буксите за VTX и S1 да се постави в съответ-
ното положение. Подбира се стойност на С/, при която се чува
ясен и силен звук. Посочената стойност е за трансформатор от ра-
диоприемник Юность.
За измерване на коефициента на усилване по ток при схема
ОЕ hzlE не е задължително да се използува Стрелкова измервател-
на система. Този параметър може да се измери точно и с устройст-
вото, чиято схема е показана на фиг. 10.3, като индикатор е све-
тодиодът VDL Измерваният транзистор VTX е включен в мосто-
ва схема. Напрежението от Диагонала на моста се подава на два-
та входа на операционния усилвател DA1, работещ в режим на
компаратор. Когато транзисторът е запушен, напрежението на
изхода е положително (за NPN тип) и светодиодът свети. С по-
тенциометрите RP1 и RP2 в зависимост от положението на S1
се подава еталонен базов ток за транзистори VTX. При определе-
но положение на единия от потенциометрите компараторът пре-
Включва и светодиодът загасва. По положението на вала на по-
157
генциометъра се съди за коефициента на усилване на транзистора-
За PNP транзистор картината е обратна. При запушен транзис-
тор светодиодът VD1 не свети, а при определен базов ток той пре-
Фиг. 10.3
а
f>«W
158
Фиг. 10.4
минава в линеен режим и компараторы превключва. Светодиоды*
светва. Платката е показана на фиг 10.4 а, б.
Около валовете на двата потенциометъра се правят скали, на
конто се нанасят стойностите на коефициента на усилване. В по-
ложение 1 на превключвателя S1 може да се измерва /г21£ в гра-
ниците от 10 до 300, а в положение 2 — от 250 до 950. Ако устрой-
ството се изпълни с показанйте стойкости, скалите на потенцио-
метрите могат да се разграфяват според зависимостта
/? = 1560Л21г, Q.
Устройството е подходяще за измерване предимно на маломощ-
ни и средномощни транзистори. По принцип то може да се изпол-
зува и за мощни транзистори, но измерената стойност няма да бъ-
де същата при колекторен ток, близък до максималния.
ia.3. ТЕСТЕРИ ЗА диоди
За проверка на годността на диод и е подходяще устройство-
то, чиято схема е показана на фиг. 10.5. Тестеры може да различи
дали изпитваният диод VDX е изправен, пробит или прекъснал.
Схемата се захранва от вторнчната намотка за 3 V на звънчев
трансформатор Т. При изправен диод VDX, включен с показаната
на фиг. 10.5 полярност, свети само светодиоды VD5. Светодиоды*
15F
Фиг. 10.6
160
VD3 не свети, тъй като е шунтиран от VDx- При прекъснал диод
веригата се затваря само през резисторите R1 и R2 и през диодите
VD3 и VD1. Падът на напрежението върху R2 не е достатъчен,
за да светне VD5.
Ако диодът VDX е пробит, върху резистора R2 се пр ила i а ця-
лото променливо напреже-
ние. През единия полупе-
риод свети само VD4 Све-
тодиодът VD5 не свети, тъй
като се шунтира по про-
меклив ток през другим
полупериод от конденза-
тора С1.
За тестера е предвиде-
на печатната платка от фиг
10.6 а, б. Той работи са-
мо с изправителни диод и
VD1 VD2	VD3 УРД
КД11С1	VQA13( 3E2013)
Фиг. 10.7
с ток в права посока не
по-малък от 300 mA. Тес-
терът не може да се изпол-
зува за проверка на ма ломощни диоди (напр. SFT108, 2Д5606идр.)
Тези недостатъци се избягват с устройството, чиято схема е
показана на фиг. 10.7. Схемата е по-лесна за реализиране, но на-
чинът на отчитане не е толкова удобен.
Вторичното напрежение на трансформатора Т се подава на из-
питвания диод VDx- Ако той е изправен, свети само светодиодът
VD3 от протеклия ток през VD1. Ако диодът е прекъснал, не све-
ти нито един от индикаторите. При пробит диод VDx преминават
и двете вълни на напрежението Ux и светят двата светодиода.
Тестерът може да се използува и за определяне на полюсите
на диод. Ако при включване светне светодиодът VD3, полюсите на
VDX са така, както е показано на чертежа. Ако светне другият
светодиод, полюсите са обратни.
За да може да се използува за проверка на всякакви диоди,
тестерът трябва да се захранва с напрежение не по-високо от 6 V.
Подходящ е звънчев трансформатор, на който се използува вто-
ричната намотка за 3 V. Ако се използува по-високо напрежение,
стойността на резистора R1 трябва пропорционално да се уве-
личи.
11 Любнтелскн нзмервателнн устройства
161
10.4. ТЕСТЕР ЗА ТИРИСТОРИ
Предварителна проверка на изправността на тиристори (пре-
ди да бъдат включени в дадена схема) може да спести много не-
приятности и загуба на време. Чрез тестера (фиг. 10.8) се устано-
вява дали изследваният тиристор е пробит, прекъснал или из-
правей и дали има дефект във веригата на управляващия елек-
трод.
Фиг. 10.9
162
Схемата се захранва с променливо напрежение в границите от
6 до 25 V. Ако тиристорът е изправен, трябва при подаване на за-
хранващото напрежение да не светне нито един от светодиодите.
След като се натисне бутонът S/, трябва да светне само VD3.
Ако светодиодът DV3 свети, без да е натиснат бутонът S/, то-
ва означава, че в управляващата верига на изпитвания тиристор
VI)х има късо съединение. Ако светят и двата светодиода, в тирис-
тора има пробив. Когато не
че бутонът S1 е натиснат,
в изпитвания тиристор има
прекъсване. Печатната
платка е показана на фиг.
10.9 а, б.
При работа с тестера
трябва да се има предвид,
че първо се включва из-
мерваният тиристор към
измервател ните букси, а
свети нито един индикатор, въпреки
след това се подава за- урз.урз урз.урд
хранващо напрежение от кдиоь vqau или зезслз
трансформатора.
Фиг. 10.8
10.5. ТЕСТЕР ЗА ЕДНОПРЕХОДНИ ТРАНЗИСТОРИ
За проверка на еднопреходни транзистори е подходяща схе-
мата, показана на фиг 10 10 Изпитваният транзистор VTX заедно
Фиг Ю 1с
VQA13 или ЗЕ 2013
I63
с резисторите /?Л R2 и R3 и с кондензатора С/ образуват генера-
тор на правоъгълни импулси. Изходният сигнал от генератора се
подава на транзистора VT1, включен като емитерен повторител,
който усилва сигнала по ток. Светодиодът VD2 свети от тока, про-
Фиг. 10.il
текъл през кондензатора СЗ. Той светва само когато генераторът
произвежда импулси, т. е. когато изпитваният транзистор VT* е
изправен.
За устройството е предвидена печатна платка, показана на фиг.
10.11 а, б. То не се нуждае от стабилизирано захранване.
164
10.6. ТЕСТЕР ЗА ПОЛЕВИ ТРАНЗИСТОРИ
На фиг. 10.12 е показана елементарна схема за проверка на
годността на полеви транзистори. Ако изпитваният транзистор
VTx е изправен, през милиамперметъра mA протича ток в грани-
ните от 2 до 40 mA [68].
Предвидено е реверсиране на захранването, за да могат да се
измерват транзистори с Р и N канал. В положение / на превключ-
вателя S1 се измерват N-канални транзистори, а в положение
2 — Р-канални.
Устройството се захранва с 9-волтова батерия при натиснат
бутон S2,
!0.7. ТЕСТЕР ЗА ЦЕНЕРОВИ ДИОДИ
За проверка на изправността и за снемане на волт-амперните
характеристики на ценерови диоди е предназначено устрсйство-
то, чиято схема е показана на фиг. 10.13.
Тестерът се захранва с променливо напрежение, което се по-
дава на удвоителя на напрежение, образуван от диодите VD1 и
VD2 и от кондензаторите С/ и С2. Евентуални пулсации на удвое-
ното напрежение се доизглаждат от кондензатора СЗ.
Със стъпалата на транзисторите VT1 и VT2 е изграден генера-
тор на ток. Този ток протича през резистора R4 и изпитвания це-
неров диод VDx- Токът през VD* може да се промени с премест-
ване на плъзгача на потенциометъра RP1 в границите от 3 до
15 mA.
Напрежението върху ценеровия диод се измерва по скалата
на ммьрсгмгермсира рА. С превключвателя S1 се избира об-
165
о
о
VD1
rs/12V
О»
VD2
43
С2
>10000
50V
С1
1000,0
< 50V
2Д2017
2 Д 5606
Фиг. 10.13
100
a
Фиг. 10.1 4
167
хватът на измерване. В положение / се измерват ценерови диоди с
напрежение на стабилизация до 5 V, в положение 2 — до 15 V и
в положение 3 — до 25 V.
Елементите на схемата се запояват на печатна платка, показа-
на на фиг. 10.14 а, б. Измервателната система рА е за ток 150 цА
и с вътрешно съпротивление 300 Q. Ако се използува уред с дру-
ги параметри, трябва да се коригират стойностите на резисторите
/?5, R6 и R7 и на потенциометрите RP2, RP3 и RP4.
Всеки измервателен обхват на устройството се настройва по-
отделно. Паралелно на ценеровия диод се свързва волтметър с го-
лямо входно съпротивление и със съответния потенциометър се на-
стройва необходимого показание на всеки обхват.
10.8. ТЕСТЕР ЗА КВАРЦОВИ РЕЗОНАТОРИ
С показаната на фиг. 10.15 схема може да се направи елемен-
тарно устройство за проверка на изправността на кварцови ре-
зонатори в честотен обхват от 1,5 до 100 MHz. Ако проверяваният
кварцов резонатор КРх е изправен, свети светодиодът VD3, а ако*
той не свети, елементът е негоден.
Кварцовият резонатор е включен в стъпалото на транзистора
VT1, което при изправен КРх работи в генераторен режим. Ха-
рактерно за схемата на генератора [44] е, че той влиза в генерато-

©VT1
2Т3633С
VD3
VQA13
^VD1 “1С4
1КД409А |5О
Фиг. 10 15
рен режим в много широк честотен обхват без допълнително наст
ройване.
Ако изпитваният кварцов резонатор е изправен, на емитера на
транзистора VT1 се получава променливо напрежение, което пре-
168
минава през кондензатора СЗ. Този кондензатор е част от удвой
тел и изправител на напрежение (СЗ. С4 и VD1, VD2). Върху кон-
дензатора С4 се получава постоянно напрежение, което е доста
тьчно за насищане на транзистора VT2. Светодиодът VD3 светва
о
Фиг. 10.16
При неизправен кварцов резонатор на емитера на VT1 нап-
режението е постоянно и то не преминава през кондензатора СЗ.
Транзисторът VT2 е запушен и светодиодът не свети.
Печатната платка за устройството е показана на фиг. 10.16
в, б. То не се нуждае от стабилизирано захранващо напре-
жение. Схемата консумира около 15 mA ток и може да се захран-
ва от батерии.
169
ГЛАВА И
ИЗМЕРВАТЕЛНИ ПРИСТАВКИ ЗА ОСЦИЛОСКОП
11.1.	ОБЩИ ПОЛОЖЕНИЯ
Електронният осцилоскоп дава възможност за измерване на
най-различни параметри на електрически сигнали. Ако се изпол-
зуват елементарни приставки, могат да се измерват параметри,
за конто осцилоскопът по принцип не е предназначен. В тази гла-
ва са разгледани приставки за измерване на диоди и транзистори
и на качествения фактор на резонансни кръгове. Освен това е
представена и конструкция на приставка за използуване на теле-
визионен приемник като любителски осцилоскоп.
11.2.	ПРИСТАВКА ЗА ОКАЧЕСТВЯВАНЕ НА ДИОДИ
Електронният осцилоскоп може да се използува за проверка
на изправността и качествата на полупроводниковите диоди. Не-
обходимо е да се изработи елементарна приставка, чиято схема е
показана на фиг. 11.1. От вторичната намотка на трансформатора
Т трябва да се получава напрежение с ефективна стойност в грани-
ците от 4 до 8 V. Може да се използува трансформатор за поялник,
вторична намотка за отопление на лампи от захранващ трансфор-
матор за лампова радиоапаратура, звънчев трансформатор и др.
177).
За калибриране на осцилоскопа на мястото на изпитвания ди-
од трябва да се свърже
резистор със съпротивление
1 кй (/?2). Със стъпални-
те и с плавните атенюато-
ри на осцилоскопа се на-
гласява диагонална права
линия на екрана (фиг.
11.2 а).
Калибриращият резис-
тор се отстранява и на
Фиг. 11.1
негово място се свързва изпитваният диод VDx с показаната на
фиг. 11.1 полярност. Ако на екрана на осцилоскопа се появи вер-
тикална права линия, VD%e прекъснат (фиг. 11.26). Когато линия-
та е хоризонтална, диодът е пробит (фиг. 11.2 в). Фиг. 11.2 г илю-
170
стрира картината при изправен и качествен диод, а фиг. 11.2 д—
при годен, но със сравнително малко обратно съпротивление.
Картината на фиг. 11.2 е отговаря на некачествен диод, който не се
лрепоръчва да се използува.
Фиг. 11.2
11.3.	ПРИСТАВКА ЗА СНЕМАНЕ НА ХАРА КТЕРИСТИКИТЕ
НА ТРАНЗИСТОРИ И ДИОДИ
Приставката, чиято схема е показана на фиг. 11.3, позволява
на любителите на електрониката да използуват електронния ос-
цилоскоп за снемане на характеристики на транзистори [43]. Вър-
ху екрана на осцилоскопа се появяват волт-ам пер ните харак-
теристики на транзистора — зависимостта на колекторния му ток
1С от напрежението емитер—колектор Uce при различии базови то-
кове 1В (фиг. 11.4). Получената картина даба възможност без осо-
бени трудности да се изчислят работното напрежение на транзис-
тора, изходното му съпротивление, коефициентът на усилване по
ток и други параметри [63]. Освен това транзистори с еднакви па-
паметри се подбират много по-точно и по-лесно [74, 75].
Измерваният транзистор е включен на буксите за VTx- Меж-
ду входа Y и _|_ на осцилоскопа е включен резисторът R8, който е
товар но съпротивление на VTx и през него преминава целият ко-
лекторен ток. Затова по вертикалната ос на осцилограмата се от-
бита колекторният ток /с. Емитерът на VTx е свързан към входа
171
X на осцилоскспа, така че по оста X се изобразява напрежението
колектор—емитер Осе на транзистора.
Към измервания транзистор се подават две напрежение: стъ-
паловидно — към базата с пет степени, поради което се получават
2Д5606
Фиг. 11 3
Фиг. 11.4
пет характеристики; и трионообраз-
но — към неговия колектор. При-
ставката осигурява всяка една от ха-
рактер истиките да се появява непос-
редствено след предходната. Честота-
та насмяната е достатъчна дори за
осцилоскоп с много малко послесве-
тене, за да може петте линии на ха-
рактеристиките да са практически
неподвижни за окото.
Двете напрежения се получават
от мултивибратора, изпълнен с тран-
зисторите VT1 и VT2. Неговата чес-
тота е около 1 kHz. На колектора
на VT2 се получават правоъгълни
импулси. Те се преобразуват в три-
онообразни от интегриращата трупа,
образувана от резистора R5 и кондензатора С4 През емитерния
повторител VT6 тези сигнали се подават на колектора на изпит-
вания транзистор VTx-
Стъпаловидното напрежение се получава от блока с транзис-
172
торите VT3, VT4 и VT5. Когато импулсы от генератора е с висо-
ко ниво, кондензаторът С5 се зарежда през диода VD1. Когато из-
ходното ниво на генератора стане нулево, кондензаторът започва
да се разрежда пред отпущения транзистор VT2 и емитерния пре-
ход на VT3 Вследствие на това потенциалът на емитера на VT4
се понижава, а кондензаторът С6 се зарежда до напрежение, рав-
173
но на разликата между двата потенциала. При всеки следващ им-
пуле потенциалът на емитера на VT4 стъпаловидно иамалява, до-
като транзисторът VT4 се отпуши напълно, a VT5 влиза в акти-
вен режим. Кондензаторът С6 бързо се разрежда и процесът за-
почва откачало. Стъпаловидното напрежение се, подава през резис-
тора R7 на базата на изпитвания транзистор VTX. Броят на сте-
пей ите ка стъпаловидното напрежение зависи от съотношението
на капацитетите на кондензаторите С5 и С6. Със стойностите, по-
сочени на фиг. 11.3, се получават точно пет степени, конто осигу-
ряват базови токове с посочените на фиг. 11.4 стойкости. Броят
на степените може да се измени с корекция на стойността на С6 в
зависимост от размерите на екрана.
На фиг. 11.5 е показана печатната платка на схемата.
Устройството меже да се захранва с батерии или с друг по-
стояннотоков източник за 6 V. Напрежението не е задължително
да бъде стабилизирано, тъй като консумацията от устройството е
малка и сравнително постоянна, но то трябва да бъде добре фил-
трирано, тъй като пулсациите внасят сериозна грешка.
С приставката може да се измерват само NPN транзистори.
Ако трябва да се изеледват и PNP транзистори, се прави още една
приставка, като се промени полярността на използуваните тран-
зистори. Захранването трябва да бъде обратно, а кондензаторът
С] и диодът VD1 трябва да бъдат с обратна полярност. Печатната
платка може да се използува без изменение.
С приставката може да се снемат и волт-амперни характерис-
тики на диоди. Изпитваният диод VDX се свързва с анода си към
буксата 1, а с катода си — към буксата X (фиг. 11.3).
Приставката не се нуждае от настройване, необходимо е само
да се калибрират обхватите на осцилоскопа.
11.4.	ПРИСТАВКА ЗА ИЗМЕРВАНЕ НА КАЧЕСТВЕНИЯ ФАКТОР
НА РЕЗОНАНСНИ КРЪГОВЕ
Качественият фактор на паралелен резонансен кръг може да
се измери сравнително точно с осцилсскоп и с приставката, по-
казана на фиг II 6 [77] Изследваният трептящ кръг се състои от
индуктивността L1 и кондензатора С/, а кондензаторът С2 тряб-
ва да има около 10 пъти по-голям капацитет от С1. На единия му
край се подава сигналът за калибриране на осцилоскопа, който
представлява правоъгълни импулси [61]. Те имат обща маса с ос-
цилоскопа. Напрежението върху трептящия кръг се подава на
вертикалния усилвател на осцилоскопа — У-канала. След на-
174
стройване на обхватите и синхронизиране на осцилоскопа на ек-
рана се получава картината, гоказана на фиг. 11.7. Ако входного
съпротивление на осцилоскопа се приеме за достатъчно голямо,
за да не оказва шунтиращо въздействие върху резонансния кръг.
-^гнал от осцилоскопа
за ^калибрироне
с----«-------
Към Y -Входа
на осцилос-
копа
=4= С 2

Фиг. 11.6	Фиг. 11.7
качественият фактор може да се изчисли по формулата
Q^4,545n, където п е броят на периодите, за конто ампли-
тудата на сигнала на периодично зати.хващото напрежение нама-
лява два пъти.
Ако кръгът е с голям качествен фактор, периодите трудно мо-
гат да се преброят особено при малък екран, и затова е по-удоб-
но да се проследи броят на периодите т, за конто амплитудата на
сигнала намалява с 25%. Качественият фактор е
14,085m.
Резонансната честота на кръга може да се измери по развив-
ката на осцилоскопа и деленията, отговарящи на един период на
затихващото трептение. Пропусканата честотна лента А/е равна
на
А Г f ®
д/ = Q ’
където е резонансната честота на кръга.
Ако е известен капацитетът на кондензатора С/, индуктивност-
та на бобината се определи от израза
4я»/*.Сх *
Резонансного съпротивление на кръга е /?ре3 = в
1
“2я./.С1.0 ’
175.
11.5.	ПРИСТАВКА ЗА ИЗПОЛЗУВАНЕ НА ТЕЛЕВИЗИОННИЯ
ПРИЕМНИК КАТО ЛЮБИТЕЛСКИ ОСЦИЛОСКОП
Обикновено се счита, че преконструирането на телевизионен
приемник като любителски осцилоскоп е много сложно. Пристав-
ката, чиято схема е показана на фиг 11.8, се включва директно
към антенния вход на телевизионния приемник, без да се правят
никакви изменения по приемника [4]
Към устройството се подават два в ходни сигнала. Напреже-
176
юнето 17вэс е измерваният сигнал. Към схемата се подава и напре-
жението което се използува за синхронизация на кадрите.
То се формира от стъпалата на транзисторите VT6 и VT7 Първият
транзистор работи в режим на усилване по напрежение на поло-
жителната полувълна и ограничава амплитудата на сигнала. Из-
ходното напрежение от първото стъпало се диференцира от RC-
12 Любителвди измервателни устройства
177
трупа (С//, R13) и се подава на втория транзистор VT7, който фор-
мира импулсите за синхронизация на кадрите.
Редовите синхроимпулси се изработват от генератора с индук-
тивна обратна връзка, реализиран с транзистора VT8. Разгъ-
ващото трионообразно напрежение се получаваот намотката ю* на
трансформатора Т1. Трионообразната форма на напрежението се
получава от последователното зареждане и разреждане на конден-
затора С13. Входният сигнал се усилва от транзисторите VT1.
VT2 и VT3. Голямото усилване на този блок се дължи на положи-
телната обратна връзка, образувана от резистора R3 и конденза-
тора СЗ. Усиленият по напрежение сигнал се усилва допълнител-
но по ток от транзистора VT4, включен като емитерен повторител.
В обицата точка на резистора R3 и кондензатора СЗ се подава сиг-
налът с редовите синхроимпулси през кондензатора С15 и резис-
тора R19.
Със стъпалото на транзистора VT5 е реализиран УКВ генера-
тор. С показаните стойности УКВ генераторът е предвиден за вто-
ри телевизионен канал. Изходният сигнал от приставката се по-
лучава от трансформатора Т2, който служи за галванично разде-
ляне на приставката от антенния вход.
Елементите на схемата се запояват на печатна платка, показа-
на на фиг. 11.9 а. б. За напрежението Uc може’да се използува
допълнителна намотка от захранващия трансформатор с напреже-
ние с ефективиа стойност около 6 V. Може да се използува напре-
жението от трансформатор за поялник или от отоплението на лам-
пите (6. 3 V), акотелевизионният приемнике лампов. Трансформа-
торът Т1 се навива върху пръстеновиден ферит, като навивките
се прошивЗт. Пръстенът е с вътрешен диаметър 10 mm, външен
14 mm и височина 2 mm. Намотката съдържа 95 навивки,
w2—35 навивки, а —90 навивки от проводник ПЕЛ —0,1. Бо-
бината L1 съдържа 16 навивки от проводник ПЕЛ 0,5, навити вър-
ху цилиндрично феритно тяло с диаметър 8 mm и дължина 12 mm.
Използува се стандартно пластмасово тяло за бобина, което има
външен диаметър 12 mm. Трансформаторът Т2 е с въздушна сър-
цевина с диаметър 5 mm и дължина 15 mm. Двете намотки съдър-
жат по 12 навивки от ПЕЛ 0,75 и са разположени една до друга.
Приставката се захранва със стабилизирано напрежение 12 V.
Изходният сигнал е предвиден за антенен симетричен вход с
вълново съпротивление 220 Q Той се подава към антенния вход
на телевизионния приемник със симетричен телевизионен кабел.
Ако входът на приемника е несиметричен, трябва да се включи
съгласуващо устройство
Приставката се помества в подходяща кутия от електроиэола-
178
ционен материал. От вътрешната страна тя се облепва с алуминие*
во фолио, което се свързва с отрицателния полюс на захранване-
то. Измерваният сигнал се подава към входа на приставката с шир-
мован проводник и с куплунг BNC.
На лицевия панел се извеждат органите за управление. За
да се повишат възможностите на приставката, някои резистори
трябва да се заменят с последователно свързани резистори и по-
тенций метър. Вместо резистора R10 се включва резистор със съ-
противление 50 Й и потенциометър 200 й, така че да може да се
регулира изходният сигнал. С промяна на R15 се управлява раз-
вив ката. Изображението се измества нагоре с промяна на съпро-
тивлението на резистора R8. При изменение на стойността на ре-
зистора R19 картината може да се двнжи нагоре и надолу. Ако
резисторът R18 се замени с последователно свързани резистор
4,7 кй и потенциометър 15 кй, може да се управлява синхрони-
зацията на изображението.
За настройване на приставката е необходимо да се включи за-
хранващото напрежение и на входа на приставката да се подаде
еталонен сигнал с амплитуда 0,5 V и честота 1 kHz. Телевизион-
ният приемник е на втори телевизионен канал. При включване на
сигнала от приставката към антенния вход на телевизионния при-
емник на екрана се получава светла хоризонтална ивица. С вър-
тене на сърцевината на бобината L1 на екрана се постига изобра-
жение на синусоидната форма на сигнала. Ако изображението не
е достатъчно ясно, мож^ да се коригират капацитетите на конден-
затор ите С8 и С12 и евентуално на С13.
Приставката се калибрира опитно по параметрите на входния
сигнал. Около валовете на потенциометрите, изведени на лицевия
панел, се правят скали, за да може с така направения осцилоскоп
да се измерва. За по-точна работа върху екрана на телевизионния
приемник се закрепва с безцветна лепенка парче паус, върху кое-
то е нанесена мрежа с подходящи по големина деления.
179
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ !
ЗАХРАНВАЩИ БЛОКОВЕ
П.1.1. ДВУПОЛЯРЕН ЗАХРАНВАЩ БЛОК С ЦЕНЕРОВИ ДИОД И
За захранването на операционни усилватели е подходяща
схемата. показана на фиг. П.1. От трансформатора Т се полу-
чават две симетрични напрежения с обща точка. С диодния мост
(схема Грец) и с кондензаторите С1 и С2те се преобразуват в пос-
тоянни напрежения, равни на амплитудната стойност на вторични-
те напрежения на трансформатора
UA-Uc~j2Ut/„
където Ueff е ефективната стойност на двете симетрични напре-
жения от трансформатора;
UA — амплитудната стойност на
Uс — постоянното напрежение върху всеки от кондев-
заторите С1 и С2
Източници на опорно напрежение са ценеровите диоди VD5 и
180
VD6> а техни ят ток на стабилизация се определи от резисторите*
R1 и R2.
Трансформаторът Т се навива върху Ш-образен магнито про-
вод от ламели Ш20. Дебелината на пакета трябва да бъде 20 mm.
Фиг П 2
Първичната намотка съдържа 2640 навивки от проводник ПЕЛ
0,15
С промяна на стойностите на резисторите R1 и R2 и с различ-
ии ценерови диоди при съответен брой на навивките на вторични-
те намотки на трансформатора и диаметър на проводника могат
да се получат различии изходни напрежения от захранващия блок
(вж. табл. П.1) Ако устройствата, захранени от описания блок,
18L
Таблица П.1
Изходно напрежение от захранващия блок U. V	Брон на навивките ьън иторичните на- мотьЗи на в	Диаметър на провод- ника 4/, п'.т	! /?1 = ял 1 j	1 I Тип на ц<- | неровит#» j ДИОДИ
±9	108	0,30	1 470	» KC19IM
±12	144	0,26	560	' КС211Б
±15	180	0,20	680	КС515А
±30	।	360	0,18	1000	j КС527А
р аботят при условия на смущения, добре е между захранващите
и зводи на операционните усилватели и цифровите интегрални схе-
ми да се свържат'безиндуктивни кондензатори с капацитет 100
nF.
Елементите на захранващия блок се монтират на едностранно
фолирана печатна платка с графичен оригинал, показан на фт.
П.2 и, а разположението на елементите върху обратната страна
на платката се вижда от фиг. П.2 б.
П.1.2. ДВУПОЛЯРЕН ЗАХРАНВАЩ БЛОК С ПАРАМЕТРИЧЕН
СТАБИЛИЗАТОР
Когато е необходимо освен измервателното устройство към за-
хранването да се включи и друга схема със същото захранващо на-
C1.C2.C7.C6 VT2	VT4 CS С6
2200.0/50V	2Т3650С	2Т6821	100п
фиг. П.З
182
прежение. което може да има обща маса с измервателния уред,
може да се използува схемата, показана на фиг. П.З. При тази схе-
ма изправителят е реализиран по същия начин, както и в схе-
мата на фиг. П.1, но е въведен параметричен стабилизатор на на-
Фиг. П.4
прежение. Източниците на опорно напрежениие — ценеровите
диоди VD5 и VD6, поддържат постоянно напрежение спрямо об-
183
Таблица П 2
Иэходно напрежение от захранващия блок и, V	Брой на навивките във вторичните на- мотки *ав	Дивметър на провод- ника d, mm	Ж1-Я2, Q	Тип на це- неровите диоди
± 0	117	0,30	910	Д809
±12	156	0,32	680	Д815ЕП
±15	195	0,32	510	КС515А
±30	390	0,32	470	КС531В
щата маса на схемата на базите на транзисторите VT1 и VT2. Елек-
тролитните кондензатори СЗ и С4 гарантират постоянно напре-
жение без пулсации, а кондензаторите С5 и С6 филтрират импулси
със стръмни фронтове. Допълнително изглаждане на стабилизи-
раните напрежения осигуряват кондензаторите С7 и С8, а С9 и СЮ
не позволяват на случайно проникнали високочестотни смуще-
ния да влошат работата на устройството [73].
Трансформаторът се навива върху Ш-образен магнитопровод
от ламели Ш-24. като дебелината на пакета трябва да бъде 20 mm.
Първичната намотка съдържа 2860 навивки от проводник ПЕЛ—
0,17. За да се получат различните напрежения от захранва щия
блок, необходимо е да се слазят посочените в табл. П.2 стойности.
Страната на спойките на печатната платка на захранващия
блок от фиг. П.З е показана на фиг. П 4 а, а страната на елемен-
тите — на фиг. П.4 б. От захранващия източник може да се кон-
•сумира до 400 mA ток
П.1.3. ЕДНОПОЛЯРЕН ЗАХРАНВАЩ БЛОК С ПАРАМЕТРИЧЕН
СТАБИЛИЗАТОР
Фиг. П.5
На фиг. П.5 е показана схема на еднополярен захранващ блок
с параметр имен стабилизатор. Действието й е същото както на
захранванетоотфиг. П.З. Трансформаторъте навит върху магнито-
провод, набран от ламели Ш—16. Първичната намотка съдържа
2860 навивки от проводник ПЕЛ—0,12. За данните за вторичната
Фиг. П.6
185
намотка, както и за неотбелязаните елементи на схемата се из-
ползуват данните от табл. П.2. Печатната платка за захранващия
блок от фиг. П.5 еноказана на фш. П.6 а. б.
П.1.4. ЕДНОПОЛЯРЕН ЗАХРАНВАЩ БЛОК С УТРОИТЕЛ
НА НАПРЕЖЕНИЕ
За получаване на напрежение 30 V от захранващ блок, изпъл-
нен само от стандартни елементи, може да се използува схемата.
показана на фиг. П.7. Вторичното напрежение от звънчевия транс-
форматор Т се подава на утроителя на напрежение, образуван от
диодите VD1, VD2 и VD3 нот кондензаторите С/, С2 и СЗ. Кога-
то вторичното напрежение на трансформатора Т има полярност,
показана в скоби, кондензаторът С/ се зарежда през диода VD2, а
СЗ — през VD1. Когато напрежението промени своята полярност,
кондензаторъ? С2 се зарежда до удвоеното напрежение на ампли-
тудната стойност на променливото напрежение, тъй като се зареж-
да от последователно и еднопосочно свързаните кондензатор С1
и вторична намотка на трансформатора Т. Кондензаторът С2 се
зарежда през диода VD3. Общото напрежение, което се получа-
ва от двата последователно свързани кондензатора С2 и СЗ, е рав-
но на утроената стойност на върховото вторично напрежение.
фиг. Н.7
Параметричният стабилизатор на напрежение е изпълнен по
същия начин както в захранващите блокове. описани в т. П.1.2
и П.1.3. Захранващият блок се монтира на печатна платка
фиг. П.8 а. б.
186
90
П.1.5. ЗАХРАНВАЩ БЛОК ЗА TTL ИНТЕГРАЛНИ СХЕМИ
За TTL интегрални схеми е необходимо стабилизирано захран-
ване V- 5% Р 0.25 V). Подходяща за целта е схемата. показа-
на на фиг. П.9 а. Тя е изградена със специализирана интеграл-
на схема 7805, предназначена специално за захранване на TTL
интегрални схеми. При използуване на българските интегрални схе»
ми оттози тип (1РН7В05С) задължйтелно е на входа ина изхода
схемата да се поставят неелектролитни кондензатори по 1 pF (С2
и СЗ на фиг. П.9 и). Разиоложението на изводите на 7805 е по-
казано в прил. 2.
187
Ако не се разполага с интегрална схема 7805, захранването мо-
же да се реализира с параметричен стабилизатор по схемата, по-
казана на фиг. П.9 б. Тя е от сыция тип както стабилизаторът на
Фиг. П.9
Като източник на променливо напрежение може да се изпол-
зува всякакъв трансформатор, от който се получава вторично на-
прежение в границите от 5 до 12 V и от който може да се черпи по-
не 200 mA ток. Подходящ е звънчев трансформатор или трансфор-
маторы, описан в прил. 1.3.
И двата типа стабилизатори могат да се монтират на печатна-
та платка на устройството от прил. 1.3 (фиг. П.6), като на някои
от позициите на платката не се монтират елементи. Схемата на
фиг. П.9 а не се нуждае от настройване, а за втората схема за 5-
волтов стабилизатор е необходимо да се подбере ценеров диод, с
който на изхода на схемата да се осигурява напрежение в грани-
ците от 4,75 до 5,25 V.
188
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
РАЗПОЛОЖЕНИЕ НА ИЗВОДИТЕ И АНАЛОЗИ НА
ИЗПОЛЗУВАНИТЕ ИНТЕГРАЛНИ СХЕМИ
За да се улесни изработването и монтирането на устройства-
та, са показани разположението на изводите (фиг. П 10) и аналози-
те на използуваните интегрални схеми, произвеждани в социа-
листическите страни
Интегралната схема709 представлява един операционен усил-
вател в корпус Произвежда се в 8-изводен правоъгълен корпус
(позиция 1 на фиг П 10), 14-изводен правоъгълен корпус (пози-
ция 3) и кръгъл корпус (позиция 2) Българските операционки
усилвателя 1УО709 и 1УО709С, както и съветските К553УД1, кон-
то са пълни еквиваленти на интегралната схема 709, се произвеж-
дат в кръгъл корпус. Честотните корекции са външни. Реализи-
рат се с кондензаторите С/, С2 и резистора R1 по стойностите, по-
казани в табл. П.З.
Таблица П.З
к	Cl, pF	*1. k/2	С2. pF
1000	10	0	3
100	100	1,5	3
10	500	1,5	20
1	5000	1,5	200
Интегралната схема 723 представлява стабилизатор на нгпре-
жение. Тя се произвежда в 14-изводен правоъгълен корпус (по-
зиция 5 на фиг. П.10) и в кръгъл корпус (позиция 4). Быгарски-
те интегрални схеми 1РН723 са в кръгъл корпус.
Интегралната схема 725 представлява прецизен операционен
усилвател с голямо входно съпротивление. Произвежда се в кръ-
гъл корпус (позиция* 7 на фиг. П.10). Съветските интегрални схеми
К153УД5 са пълен еквивалент на операционные усилватели тип
725. Трябва да се има предвид, че при тях белегът е над извод /.
Честотната корекция е външна и се изпълнява според стойности-
те, показани в табл. П.4.
Интегралната схема 739 представлява два прецизни опер;
ционни усилвателя с малък собствен J’-Цум, поместени в един ко
пус. Произвеждат се в правоъгълен* корпус (позиция 8 на ф
VO ГII •“’Ф
VZOVlfiW
СА3130
га
® LM3505T 1
<j> ♦ 5V
пзд,
© 7400 -L
♦ 5V
U|13|12|11[1O|9 |8
U I2j3 14 15 [б|7|
©	7413 1
<j> * 5V
иЖИЖа
ЩЩ
О
1 | 2 13 | 4 | Ь | б |7~
у ♦ 5V
u|i3|i2|ii|i6[978
R/C
S
Q[
1 | 2 |3 | 4 |5 |б |7~
@	74121 1
9x09 Изход Маса
© 7805
Изход
Масе
Вход
@ 7805
Фиг П.Ю Б
191
Таблица П.4
Г	т. о	Cl, nF	R2, Q	С2, nF
10 000	10 000	0,05			
1000	470	1		
100	47	10		—
10	27	50	270	1,5
1	10	50	39	20
П.10). Съветските аналози на 739 се произвеждат в кръгъл кор-
пус, включват един операционен усилвател (позиция 6 на фиг.
П.10) и се наричат К1УТ402А. Тази интегрална схема се произ-
вежда в западноевропейските страни и в САЩ и под названието
ТВА231 и SN76131N.
Интегралната схема 740 представлява операционен усилва-
тел с вградени честотни корекции. Произвежда се в кръгъл кор-
пус на позиция 9 от фиг. П.10. Съветският му еквивалент е
К140УД8.
Интегралната схема 741 представлява операционен усилва-
тел с вътрешна честотна корекции и с вградена защита срещу късо
съединение на изхода. Произвежда се 8-изводен (позиция 10 на
фиг. П.10), 14-изводен (позиция 12) правоъгълен корпус и в кръ-
гъл корпус (позиция 11). Българските и съветските интегрални
схеми 1У0741 и съответно К140УД7 се произвеждат в кръгъл
корпус.
Интегралната схема СА3130 представлява операционен усил-
вател с голямо входно съпротивление с много високо бързодей-
ствие. Разположен е в 8-изводен правоъгълен корпус (позиция
13). Унгарските интегрални схеми TLA55313A са разположени в
същия корпус и представляват приблизителен аналог
Интегралната схема СА3140 представлява прецизен опера-
ционен усилвател с голямо входно съпротивление с много високо
бързодействие и с вградени честотни корекции. Произвеждат се в
8-изводен (позиция 14) и 14-изводен (позиция 15) правоъгълен
корпус. Приблизителен аналог на СА3140 са унгарските интеграл-
ни схеми TLA55314A, конто се произвеждат в 8-изводен право-
ъгълен корпус (позиция 14)
Интегралната схема LM3505T представлява токодиферен-
циален операционен усилвател с четири операционни усилвателя,
разположени в един корпус (позиция 16 на фиг П 10) Доскоро
в Полша се произвеждаше интегралната схема UL3305TF, която
192
сыцо представлява четири токодиференциални усилвателя, раз-
положени в един корпус (позиция 16), но отстъпва значително на
експлоатационни качества на LM3505T, особено при промяна на
околната температура.
Интегралната схема 7400 представлява TTL интегрална схема,
която включва четири двувходови елемента И-НЕ в един корпус
(позиция 17 на фиг. П.10). Съветските аналози са К155ЛАЗ и
1ЛБ553.
Интегралната схема 7408 представлява TTL интегрална схе-
ма, която включва двувходови елемента И в един корпус, показан
на фиг. П.10 с позиция 18. Съветските аналози са К155ЛИ1.
В корпуса на интегралната схема 7413 (позиция 19) са вклю-
чени два четиривходови инверсии тригера на Шмит с температур-
но стабилизиран хистерезис. Съветските аналози са К155ТЛ1.
С позиция 20 на фиг. П. 10 е означен корпусът на интегралната
схема 7486. в която са включени четири двувходови полусумато-
ра (елементи за логическа неравнозначност — изходното ниво е
логическа нула при еднакви сигнали на входа и е логическа еди-
ница при различии входни сигнали). Съветските аналози са
К155ЛП5.
Интегралната схема 7412/==К155АГ1 представлява един ча-
кащ мултивибратор в корпус (позиция 21). Във времезадаващата
верига се включват резистор R=( 1,4<4-40) кй между 11-ти, 14-ти
извод и кондензатор С= 10 pF4-1000 pF между 10-ти и 11-ти из-
вод. Продължителността на формирания импулс е
tu^0,7RC
и може да бъде в границите от 40 ns до 28 s. Продължителността
на входния импулс не оказва влияние върху изходния.
Интегралната схема 7805 представлява интегрален стабили-
затор на напрежение, предвиден за захранване на TTL интеграл-
ни схеми. Произвежда се в метален корпус ТО-3 (позиция 22 на
фиг П.10) и в пластмасов корпус (позиция 23), какъвто са бъл-
гарските стабилизатори на напрежение 1РН7805С.
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
ИЗПОЛЗУВАНЕ НА ЕДИНИЦАТА ДЕЦИБЕЛ
Единицата децибел се използува за количествена оценка на
отношението на две физични величини с еднакви размерности
13 Любителски измервателни устройства
193
«-««Я-Б*
където Mi и М2 са двете сравнявани величини, чието отношение S
се измерва с едийицата бел. В. Обикновено се работи с първото
подразделение на единицата —децибел, dB
lB = 10dB;
5=101g-^-, dB.
При сравняване на сигнали за основна величина е приета мощ-
ността Р:
Sp-lOlg-J^-, dB.
Когато се съпоставят амплитуди А ( в електротехниката и
електрониката токове и напрежение) се изхожда от зависимостите
P«-£-C/»=V/’ P~RP-k,P.
От тези зависимости се получава
А2	л
Sc-10lg^--201g~^-;	3,-10lg A_20lg^-.
Като основно ниво за напрежение в звукотехниката е избрана
стойността, отговаряща на мощност Р = \ mW, отделена върху ак-
тивно съпротивление 600 Q. Стандартната стойност на напреже-
нието Utt е
U,t-4PR «>/0.001.600 = 0,775 V.
Нивото на напрежение Su в децибели, отчетено за напреже-
ние U спрямо стандартното ниво, е
‘В.
На напрежение £/=0,775 V отговаря ниво 0 dB. Тази стойност се
отбелязва с 0 dBm.
Нивото на мощността Р във W спрямо стандартен входен си-
гнал се изразява в децибели с формулата
*=10lg^r->»lel«X>',-30+‘»'«P. dB.
194
Таблица П.5
Децибели, 1	dB	УсиДНане		|	Затихване	
	мощност Р. />•	амплитуда /И Al I Ui ’ А /	мощное; Р,	амплитуда А ( </, • “J
0,1	1,023	1,012	0,997	0,987
0,2	1,047	1,023	0,995	0,977
!	0,3	1,072	1,035	0,933	0,966
0,4	1..096	1.047	0.912	0,955
0,5	1,122	1,059	0.891	0,944
0,6	1,148	1,072	0,871	0,933
0,7	1,175	1,084	0,851	0,923
0.8	1,202	1,096	0,832	0,912
0,9	1,230	1,109	0,813	0,902
1	1.259	1,122	0,794	0,891
2	1,585	1,259	0,631	0,794
3	1,995	1,413	0,501	0,708
4	2^12	1,585	0,398	0,631
5	3,162	1,778	0,316	0,562
6	3,981	1,995	0,251	0,501
7	5,012	2,239	0,199	0,447
8	6,310	2,512	0,158	0,398
9	7,943	2,818	0,126	0,355
Ю	10	3,162	0,1	0,316
20	100	10	0,01	0,1
30	10»	31,62	0,001	0,032
40	10*	10*	io—*	0,01
50	31620	177,8	3.10-5	0,006
60	10е	10»	10-е	0,001
70	107	3,16 . 10«	ю-7	3,16.10~<
80	108	10*	IO-8	ю-4
90	10»	31600	ю-»	3,16 . Ю“5
100	10W	105	Ю-1«	КГ*
.	120	101»	106	ю-»«	10“6
Ако отношението на мощностите се увеличи (намали) десет пъ-
ти, отношението на мощностите се увеличава (намалява) с 10 dB.
При увеличаване (намаляване) на отношението на амплитуди (то-
кове и напрежения) 10 пъти, съответното отношение на амплиту-
дите (токове и напрежения) в децибели се увеличава (намалява)
с 20 dB.
Ако отношението на две величини е по-голямо от единица (при
усилване), и децибели то се изразява с положително число. На
коефициент на предаване 1 съответствува 0 dB, а на число, по-
малко от единица (при затихване), отговаря отрицателно число.
195
На две еднакви отношения, изразени в децибели с различии зна-
ци, отговарят ренипрочни отношения на сравняваните величини.
За преврыцането на отношения на величини в децибели и об-
ратно може да се използува табл. П.5.
Удобството на единица децибел се изразява във възможността
да се представи произведение на няколко числа като сума от съ-
щия брой логаритмично съответствуващи им числа. Това е мно-
го удобно при последователно свързани звена, където общи я т кое-
фициент на предаване (напр. коефициентът на усилване) е про-
изведение на коефициентите на отделяйте звена. Единицата де-
цибел се използува широко за изразяване на усилване и затихва-
не на сигнали в радиоелектрониката, съобщителната техника,
електроакустиката и в други области [58J.
196
ИЗПОЛЗУВАНА ЛИТЕРАТУРА
1.	Алексенко, А., Е. Коломбет, Г. С та роду л. Применение прецизионные
аналоговые ИС. М., Советское радио, 1980.
2.	Атанасов, А. и др. Справочник по полупроводникови прибори и ните*
грални схеми. Т. 3, Интегрални схеми българско производство. С., Тех-
ника, 1983.
3.	Балтаджиев, А. Електрически измервания. С., Техника, 1977.
4.	Бонев, Б. Телевизионният приемник . . . като любителски ос ци л ос коп.
— Млад коснструктор, 1985, кн. 4.
5.	Боянов, Й. Теория на електронните схеми. С., Техника, 1974.
6.	Боянов Й. Универсален цифров честотомер 30 MHz. — Млад конструк-
тор, 1981, кн. 8.
7.	Беланов, И. Млад кибернетик. С., Техника, 1976.
8.	Верховцев, О., К. Лютов. Практически съвети за майстора-любител по
електроника и електротехника. С., Техника, 1986.
9.	Горюнов, Н. Справочник по полупроводниковым диодам, транзисторам
и интегралным схемам. М., Эенергия, 1981.
10.	Гутников. В. Применение операционных усилителей в измерительной
технике. Л., Энергия, 1975
11.	Достал, И. Операционные усилители. М., Мир, 1982.
12.	Ерлыкин, Л. Практические советы радиолюбителю. М., Воен, изд ат. г
1975.
13.	Йомишен, Ж. Рационално използуване на интегралните схеми. С., Тех*
ника, 1975.
14	Клаже, С., Р. Хофер. Промишлени електронни схеми. С., Техни *аг
1984.
15.	Климатов, А. и др Измерение параметров узлов радиометрической
апаратуры. М., Атомиздат, 1981.
16.	Конов, К. Импулсни схеми с интегрални ТТЛ елементи. С., Техника,
1975.
17.	Конов, К. Импулсни и цифрови схеми с ТТЛ елементи. С., Техника, 1979.
18.	Конов, К. Кратък справочник по интегрални схеми. С , Техника, 1981 _
19.	Конов, К Кратък справочник по цифрови интегрални схеми. С., Техни-
ка, 1986.
20.	Кръстев-; П , И Стоянов. Измервания в радиоелектронЯХата. С., Тех-
ника, 1977.
21.	Круглий, В., С. Стефанов. Лазерна технологична апаратура за марки-
ране с точна система за измерване. — Електропромишленост и прибо-
ростроене, 1984, кн. 2.
22.	Кумбс, К. Наръчник по електронни измервателни уреди С , Техника,
1978
23	Кунее, И. Справочник по полупроводникови прибори и интегрални схе-
ми Т 1. Дискретни полупроводникови прибори — чуждо производст-
во С , Техника, 1982.
24	Куцаров, С Безиндуктивни електронни филтри. С , Техника, 1977
25.	Куцаров, С. 55 практически схеми на електронни филтри. С , Техника,
1980
197
26.	Ленк, Д Наръчник по операционки усилватели. С , Техника , 1980.
27.	Маринов, Ю., Е. Рангелова, В. Димитров. Техническа диагностика на
радиоелектронни системи и устройства. С., Техника, 1980.
28.	Марстън, В. ПО тиристорни схеми. С., Техника, 1979.
29.	Миндова Физични величини и измерителни единици. С., Техника,
1985.
30.	Мирский, Г. Радиоелектронные измерения. М. Энергия, 1975.
31.	Михайлов, М. Миливолтметър за звукойи честоти. — Млад конструктор,
1984, кн. 4.
32.	Михайлов, М., Е. Маринова. Уред за измерване на обратния ток на по-
лупроводникови детектори за ядрени лъчения. — В- Годишник на вис-
шите учебни заведения. Техническа физика. Т. 22. 1985, кн. 3.
33.	Михов, Г. и др. Електронни измервателни устройства. С , Техника,
1981.
34.	Москов, Т. Справочник по полупроводникови прибори и интегрални схе-
ми. Т 2. Дискретни полупроводникови прибори българско производст-
во. С., Техника, 1979.
35.	Нотева, А. Стабилизатор за ниски напрежения. — Млад конструктор,
1986, кн. 6
36.	Райковска, Л. Измерване на капацитета на електролитни кондензато-
ри.— Млад конструктор, 1980, кн. 7.
37.	Ранее, Д. Въпроси на Hi-Fi-любителя. С., Техника, 1983.
38.	Ранее, Д. Цифрови измервателни уреди. С., Техника, 1988.
39.	Ранее, Д. Лаборатория на радиолюбителя. С., Техника, 1977.
40.	Ранее, Д. Справочник на радиолюбителя. С., Техника, 1984.
*41. Рогоеейко, С. Радиоизмерительные приборы. Минск, Вышейшая школа,
1979.
42.	Ралф, В. Електроника за електротехници. С., Техника, 1976.
43.	Савое, 4. Любителски характериограф за транзистори. — Млад конст-
руктор, 1983, кн. 7.
44.	Савое, С., С. Стефанов. Автоматизирана система за функционална на-
стройка и измерване на хибридни интегрални схеми. — Електропро-
мишленост и приборостроене, 1984, кн. 4.
45.	Соловов, В. Осцилографские измерения, М., Энергия, 1978.
46.	Спиралски, Л , И. Колоджейски. Измерване на интегрални схеми. С.,
Техника, 1981
47.	Стоилов, Г. Приложна електроника. С., Техника, 1979.
48.	Стоянов, И. Измерване в електрониката и изчислителната техника. С.,
Техника, 1987.
49.	Стефанов, С и др. Автоматизирана измервателна система. Доклад на
Столичната научна сесия на ТНТМ. С., 1983.
50.	Стефанов, С. Електронни измервателни системи. — Икономика и орга-
низация, 1986, кн. 6.
'51. Стефанов, С. Електронен тестер. — Авто-мото свят, 1984, бр 12
52.	Стефанов, С. За да не бъде сух въздухът в стаята. — Млад конструктор,
1983, кн. 10
53.	Стефанов, С. Лазерен електронен измервател. — Военна техника, 1984,
кн. 5.
54.	Стефанов, С. Измервател на влажността — Техническо дело, 1984, бр.
45.
55.	Стефанов, С. Одновибраторы и Д-тригерах. — Радио, 1984, кн 7.
56.	Стефанов, С. Практически електронни схеми за автомобила. С , Техни-
ка, 1987.
57.	Стефанбв, С., В. Божинов. Устройство за електроискрово запалване на
1J98
двигатели с вътрешно горене Авторско свидетелство за изобретение»
№ 32563.
58.	Стефанов, С. Знаете ли достатъчно за единицата децибел. —-Млад кон-
структор, 1983, кн. 9.
59.	Таков, Т., В. Минчев Полупроводникови датчици. С , Техника, 1986.
«60. Таков, Т., И. Стоянов Линейки интегрални схеми С., Техника, 1974.
€1. Чех, П. Осцилографы в измервателной технике. М., Энергия, 1981.
62.	Шишков, А. Транзистори и диоди — кратък справочник. С., Техника,
1985.
-63. Шишков, А. Полупроводникова техника, I част Полупроводникови
прибори. С , Техника, 1979
•64. Шуролинков, С , С. Стефанов, X Стоянов Лазерна система за измерва-
не. Доклад пред националния симпозиум „Физика и електронизация".
Пловдив, 1982
€5. Шуролинков, С , С Стефанов, X Стоянов. Диференциален лазерен ин-
терферометър за измерване на ъглови завъртания. — Електропромиш-
леност и приборостроене, 1987, кн 3.
66. Списания
Млад конструктор, 19694-1987;
Радио, телевизия, електроника, 19704-1987.
67. A Iman, S. Sound Measurement Systems. New Jersey, Prentapress, 1980.
•68. Clayton, G. Operational Amplifiers. Butterworth & Co., Ltd., 1979.
69.	Clayton, G. Experiments with Opetational Amplifiers The Macmillan
Press, Ltd., London, 1982.
70.	Douglas, N. The Volt metre. Glasgow, McNorse, 1986
71.	Hewlett -Packard Annual Journal, 1983.
72 Lenk, J. Manual for Operational Amplifier Users Virginia, Reston, 1981.
73.	Norman, L. Hobby Electronics. London, World, 1981.
74.	Mast on, L. I Love Electronics London, World, 1981
75.	Messsystems. Munchen, Siemens, 1985
76.	Rief, H. NC Handbuch’85. Programier Technik GmbH, Donzdorf, 1985.
77.	Schrift, 0. Hobby Messtechnik. Darmstadt, PL Verlag, 1984.
78.	Teel, N. Electronic Measurement Systems New York, McGraw Hill, 198o.
79.	Tobey, G., J., Graeme, L Huelsman Operational Amplifiers Design and
Application New York, McGraw Hill, 1984.
50. Toddy, C. Junction Field Effect Transistors New York, Wiley and Sons
Inc., 1979.
61. Zaigissawa, N Blood Pressure Indicator—Description and Technical Cha-
racteristics. CNR—Japan, 1983, No 3.
510 CnUf2UUG'
Amaterske Radio, CSSR, 1972ч-1987;
Amaterske Radio pro konstructery, CSSR, 1972-1-1987;
Do it yourself, USA, 1977ч- 1Э83;
Elektor, BRD, 1974ч-1987
Electronique Practique, France, 1973-5-1987,
Elex, BRD, 1980-7-1985,
ELO, BRD, 19834-1986,
Ham radio, USA, 19754-1986,
Practical Electronics, United Kingdom, 19704-1987;
Practical Wireless, USA, 1970—1987,
QST-Amateur Radio, USA, 19704-1987,
Radio and Electronics Constructor, USA, 19724-1987;
Radio and Electronics World, United Kingdom, 19734-1987;
Radioelectronics, United Kingdom, 1972 4-1987;
199
Radio-Fernsehcn-Electronik, DDR, 19764-1987;
Radio Plans Electronique, France, 1973ч-1987;
Radiotechnica, Magyar, 19734-1987;
Technium, Romania, 19754-1987.
200
СЪДЪРЖАНИЕ
Предговор........................................................ 3
Част I. Измерване на електрнчески величини
Глава 1. Електронни волтметри	7
1.1.	Общи положения	7
1.2.	Постояннотоков волтметър с операционен усилвател............ 9
‘1.3.	Волтметър с разширена скала за определен обхват............11
‘1.4.	Волтметър с „памет“........................................14
1.5.	Волтметър за върхова стойност...............................17
1.6.	Светодиоден волтметър за нулево напрежение..................19
1.7.	Светодиоден волтметър на компараторен принцип...............21
*1.8.	Универсален постояннотоков волтметър с полеви транзистори . 25
1.9.	Волтметър за измерване на пробивни напрежения...............28
1.10.	Променливотоков волтметър с транзистори....................31
1.11.	Променливотоков волтметър с операционен усилвател..........34
1.12.	Прецизен постояннотоков и променливотоков миливолтметър . 36
1.13.	Променливотоков волтметър с дискретна светодиодна индика-
ция .............................................................40
Глава 2. Електронни амперметри...................................42
2.1.	Общи положения..............................................42
2.2.	Постояннотоков микроамперметър с операционен усилвател . . 44
2.3.	Микроамперметър с преобразувател	ток—напрежение.............45
2.4.	Променливотоков микроамперметър	с транзистори.............47
2.5.	Прецизен променливотоков микроамперметър с операционен усил-
вател ...........................................................50
2.6.	Прецизен постояннотоков наноамперметър с операционен усилва-
тел .............................................................53
Глава 3. Електронни честотомери	56
3.1.	Общи положения..............................................56
3.2.	Транзисторен дипмер.........................................57
3.3.	Еднообхватен кондензаторен честотомер.......................60
3.4.	Транзисторен честотомер с мост на Робинсън—Вин..............62
3.5.	Прецизен честотомер с мост на Робинсън—Вин..................65
Глава 4. Електронни омметри......................................69
4.1.	Общи положения..............................................69
4.2.	Електронен омметър с .линейна скала.........................69
4.3.	Мостов омметър..............................................72
4.4.	Сименсметър.................................................75
4.5.	Измервател на импеданс и реактанс...........................77
201
Глава 5. Електронни капацитетмери н хеириметри...................81
5.1.	Общи положения..............................................81
5.2.	Капацитетмер	с	една интегрална	схема......................82
5	3. Капацитетмер	за	малки стойкости..........................86»
5.4.	Капацитетмер	за	електролитни кондензатори.................89
5.5.	Хенриметър..................................................92
5.6.	Прецизен LC-измервателен мост...............................95
Глава 6. Измервателя на други електрически величини..............100»
6.1.	Общи положения...............................................100
6-2.	Измервател на коефициента на	нелинейни	изкривявания .... 100
6.3.	Линеен нискочестотен ватметър................................104
6.4.	Балансмер...................................................106»
6.5.	Измервател на интензитета на електромагнитното	поле.........108»
6.6.	Измервател на фазови разлики..................................НО
6.7.	Измервателен генератор.......................................ИЗ»
Част II. Измерване на неелектрически величини
Глава 7. Електронни термометри...................................117
7.1.	Общи положения..............................................117
7.2.	Електронен термометър с термистор..........................lift
7.3.	Електронен термометър със съпротивителен датчик.............120
7.4.	Електронен термометър с диоден	датчик.......................122
7.5.	Прецизен електронен термометър с диоден датчик..............124
7.6.	Електронен термометър с транзисторен датчик.................127
Глава 8. Електронни измерватели на оптичии величини .... 130
8.1.	Общи положения...............................................130
8.2.	Измервател на осветленост....................................130
8.3.	Диференциален измервател на осветленост.....................132
8.4.	Импулсен измервател на осветленост...........................134
8.5.	Високочувствителен луксмер...................................137
Г л 4 в а 9. Измерватели на други неелектрически величини . ... 130
9.1.	Общи положения...............................................130
9.2.	Електронен измервател на кръвио налягане . . . ..............140
9.3.	Електронен ветромер........................................  143
9.4.	Спидомер за велосипед........................................145
9.5.	Електронен влагомер..........................................147
9.6.	Термоаиемометър..............................................150
Част III. Тестери  измервателп приставки
Глава 10. Тестери за	електронни елементи..........................155
10.1.	Общи положения..............................................155
10.2.	Тестери за транзистори.....................................155-
10.3.	Тестери за диоди............................................150
10.4.	Тестер за тиристори.........................................162
202
10.5.	Тестер	зз	едпопре.ходни транзистори.......................163-
10.6.	Тестер	за	полеви транзистори ...	 165
10.7.	Тестер	за	ценерови диоди.................................. 165
10.8.	Тестер	за	кварцови резонатори..............................168
Глава 11. Измервателни приставки за осцилоскоп...................170
Ц.1. Общи положения..............................................170
11.2.	Приставка за окачествяване на диоди....................... 170
11.3.	Приставка за снемане на характеристиките на транзистори И диоди 171
11.4.	Приставка за измерване на качествения фактор на резонансни кръ*
говс.............................................................174
11.5.	Приставка за използуване на телевизионния приемник като лю-
бителски осцилоскоп...........................................-	. 176
Приложения
П риложение 1. Захраиващи блокове ...............................180
П.1.1. Двуполярен захранващ блок с ценерови диоди................180
П.1.2. Дуполярен захранващ блок с параметричен стабилизатор . . 182
П.1.3. Еднополярен захранващ блок с параметричен стабилизатор . . 184
П.1.4. Еднополярен захранващ блок с утроител на напрежение . . . 186
П.1.5. Захранващ блок за	TTL	интегрални	схеми.................187
Приложение 2. Разположение на изводите и аналози на и^ползу-
ваните интегрални схеми..........................................189
Приложение 3. Използуване	на	единицата	децибел...........193
Използувана литература...........................................197
ЛЮБИТЕЛСКИ ИЗМЕРВАТЕЛНИ УСТРОЙСТВА
Автор внж СВЕТОСЛАВ МИХАЙЛОВ СТЕФАНОВ
доц к т. н инж ИВАН ИЛИЕВ СТОЯНОВ
Рецензенти инж ДИМИТЪР АНДРЕЕВ РАЧЕВ
Националност българска
Първо издание
v м 9533122311
КОД М-ЗГ72-1 -89
Изд № 15802
Научен редактор инж ИЛИАНА СУМРОВА
Хч дожни к СТЕФАН ДЕСПОДОВ
Художествен редактор ВИХРА СТОЕВА
Технически редактор ЦВЕТ АН А ПОПОВСКА
Коректор СТАНКА СТ АМЕТОВА
Дадена за набор на 15 V 1989 г
Подписана за печат м август 1989 г
Иэлязла от печат м август 1989 г
Формат 60x84/16
Печ коли 12,75
Изд коли 11,90
УИК 12,88 Тираж 21 300 + 1 П Цена 2,00 лв
Държавно издателство „ТЕХНИКА14, бул Руски 6—Софи
Държдвма печатница „Г ДИМИТРОВ- Ямбол
ЦЕНА 2,00 ЛВ.