Как сделать вольтметр с растянутой шкалой. Вольтметр сетевого напряжения с растянутой шкалой и световой сигнализацией

ХР1 R1 Ш R2* 51X

Как «растянуть» шка у вольтметра. Контролируя какое-то напряжение. иногда бывает нужно либо следить за его колебаниями, либо более точно измерить. Скажем, при эксплуатации автомобильной аккумуляторной батареи важно следить *а изменением ее напряжения в диапазоне 12.. Л 5 В. Именно этот диапазон желательно было бы разместить на всей шкале стрелочного индикатора вольтметра. Но. как вы знаете, отсчет на любом из диапазонов практиче- ски всех измерительных приборов идет от нулевого значения и добиться более высокой точности отсчета на интересующем участке невозможно.

И тем не менее существует способ «растяжки» практически любого участка шкалы (начало, середина, конец) вольтметра постоянного тока. Для этого нужно воспользоваться СВОЙСТВОМ стабилитрона открываться при определенном напряжении, равном напряжению стабилизации. К примеру, для растяжки конца шкалы диапазона 0...15 В достаточно использовать стабилитрон в такой же роли, что и в предыдущем эксперименте.

Взгляните на рис. 4. Стабилитрон VD1 включен последовательно с однопредельным вольтметром, составленным из стрелочного индикатора РА1 и до- бивочиого резистора R2. Как и в предыдущем эксперименте, стабилитрон «съедает» часть измеряемого напряжения, равного напряжению стабилизации В результате на вольтметр будет поступать напряжение, превышающее напряжение стабилизации.

ИРАДИСГ-НАЧИНАЮЩИМ«_

Это напряжение и станет своеобразным нулем отсчета, а зна чит, на шкале «растянется» лишь разници между наибольшим измеряемым напряжением и напряжением стабилизации стабилитрона.

Показанное на рисунке устройство рассчитано на контроль напряжении аккумуляторной батареи в диапазоне от 10 до 15 В. но этот диапазон можно изменить по желанию соответствующим подбором стабилитрона и резистора R2.

Каково назначение резистора R1? В принципе, он не обязате лен. Но без него, пока стабилитрон закрыт, стрелка имди катора остается на пулевой отметке. Введение же резистора позволяет наблюдать напряжение до 10 В на начальном участке шкалы, но этот участок будет сильно «сжат».

Собрав показанные на схеме детали и соединии их со стрелочным индикатором РА1 (микро амперметр М2003 с гоком полною отклонения стрелки 100 мкА и внутренним сопротивлением 450 Ом), подключают щупы ХР1 и ХР2 к блоку питания с регулируемым выходным напряжением. Плавно увеличивая напряжение до 9...9,5 В, заметите небольшое отклонение стрелки индикатора - всего на несколько делений в начале шкалы. Как только при дальнейшем увеличении напряжения оно превысит напряжение стабилизации, угол отклонения стрелки будет резко возрастать Примерно с напряжения 10,5 до 15 В стрелка пройдет почти всю шкалу.

Чтобы убедиться в роли резистора R1, отключите его н повторите эксперимент. До определенною входною напряжения стрелка индикатора останется на нулевой отметке.

Возможно, вас заинтересует подобный способ «растягивания» шкалы и вы захотите практически воплотить его для контроля других напряжений. Тогда придется воспользоваться простейшими расчетами. Исходными данными для них будут диапазон измерения напряжений (l)m>x), ток полного отклонения стрелки индикатора (11Пах), ток начальной точки отсчета (1шт) и соответствующее ему напряжение начала отсчета (UIIljn).

Для примера «расчитаем* наше устройство, показанное на схеме. Допустим, чго вся ткала прибора CImex= 100 мкА) предназначается для контроля напряжений от 10 до 15 В, но начало отсчета пойдет от деления, соответствующею току ЮмкА (1Ш)П=10 мкА), а значит, напряжению 10,5 В (Urnin= = 10,5 В).

Сначала определяем коэффициенты р и к, которые понадобятся для последующих операций:

P=lmi„/ln,«= 10/100=0,1; k=Um,„/Un,„>=)0.S/15=0,7.

Подсчитывает нужное напряжение стабилизации будущего стабилитрона:

UrT=Uninx(k-p)/(l-p) =

15*0,6/0,9=10 В.

Таким напряжением обладают стабилитроны Д810 и Д814В (см. справочную таблицу в статье «Стабилитрон»).

Определяем сопротивление резистора R2 в килоомах, выражая ток в миллиамперах. R2=U,nax(l-K)/lmils(l-p) =

15.0,3/0,1-0,9=50 кОм.

Вообще, из полученного значения следовало бы вычесть внутреннее сопротивление стрелочною индикатора (450 Ом), но делать это не обязательно сопротивление резистора R2 ведь подбирается практически при налаживании вольтметра.

В заключение определяют сопротивление резистора R1: Rl = Uer/p.lmax=10/0,1 = = 1000 кОм=1 МОм.

В. МАСЛАЕВ

г. Зеленоград

Кое-что об измерениях

1.1. Расширение пределов измерений амперметров и вольтметров. Стрелочные (электромеханические) амперметры и вольтметры содержат измерительный механизм (микро- или миллиамперметр), измерительный преобразователь: шунты или добавочные резисторы для расширения пределов измерений и выпрямительную систему, если предусматривается измерение переменных токов и напряжений. Наиболее широко в стрелочных электромеханических приборах применяются измерительные механизмы магнитоэлектрической системы. Основные характеристики некоторых из них приведены в табл. 1.

Таблица 1
Измерители магнитоэлектрической системы

Расширение предела измерений по току осуществляют путем включения шунта параллельно измерителю. В многопредельных приборах более удобен не индивидуальный шунт на каждый предел измерений, а так называемый универсальный шунт. При этом можно обойтись простыми гнездами, зажимами или обычным переключателем, в то время как при индивидуальных шунтах нужный предел измерений можно выбирать лишь при помощи специального безобрывного переключателя. В противном случае в момент переключения измерительный механизм (рамка милли- или микроамперметра) оказывается под многократной токовой перегрузкой со всеми вытекающими последствиями.

Рис. 1. Схема многопредельного амперметра с "универсальным" шунтом.

Для расширения предела измерений измерителя Р (рис. 1) по току в N раз (I 1 = NI n) требуется шунт сопротивлением:

где r - внутреннее сопротивление измерителя.

Составные части сопротивления шунта определяют по формулам:

Расширение предела измерений по напряжению осуществляют, включая последовательно с измерителем добавочный резистор. Схемы многопредельных вольтметров показаны на рис. 2. Сопротивление каждого добавочного резистора для вольтметра, изображенного на рис. 2, а, определяют по формуле:

где U - выбранный предел измерения; I и - ток полного отклонения стрелки измерителя; r - внутреннее сопротивление измерителя.

Для вольтметра, выполненного по схеме, изображенной на рис. 2, б, сопротивления добавочных резисторов вычисляют по формулам:

и т.д. для каждого последующего предела измерений.

Рис. 2. Схема многопредельного вольтметра с отдельными добавочными резисторами (а) и с составными (б).

В вольтметрах невысокого класса точности допустимо применение непроволочных резисторов. Причем удобнее каждое добавочное сопротивление составлять из двух резисторов. Так легче обеспечить требуемое сопротивление. Например, 327,91 кОм можно получить, подобрав пару резисторов с нужным отклонением сопротивления от номинального значения, из резисторов с номинальным сопротивлением 330 кОм (20 или 10%-ного ряда) и 910 Ом (5 %-ного ряда).

Приборы, содержащие выпрямительную систему , позволяют измерять напряжения и токи с частотами до нескольких десятков килогерц при практически равномерной шкале, за исключением небольшого участка в ее начале. Измеряемые переменные токи и напряжения преобразуются полупроводниковыми выпрямителями в постоянный ток, регистрируемый магнитоэлектрическим измерителем. Выпрямительная система может быть выполнена по однополупериодной или двухполупериодной (мостовой) схеме.

Рис. 3. Схема измерителя с однополупериодной (а) и двухполупериодной (б) выпрямительной системой и графики тока.

В однополупериодной схеме (рис. 3, а) резистор R служит для выравнивания сопротивления выпрямительной части для токов обоих направлений и сопротивление его выбирается равным внутреннему сопротивлению измерителя r. При измерении синусоидального тока с действующим значением I средневыпрямленное значение тока, отклоняющее стрелку измерителя, I срв 0,45 I. Поэтому при токе полного отклонения измерителя I и предельное действующее значение измеряемого выпрямительной частью прибора переменного тока будет:

В двухполупериодной схеме (рис. 3, б) получается более высокая чувствительность. В этой схеме измеритель Р включен в диагональ моста, образованного четырьмя диодами. Здесь через измеритель ток проходит оба полупериода в одном и том же направлении. Поэтому средневыпрямленное значение тока I срв 0,9 I, а предельное значение измеряемого тока I п 1,11 I и. Недостаток двухполупериодной схемы по сравнению с однополупериодной состоит в некотором расширении неравномерного участка в начале шкалы из-за уменьшения напряжения, приложенного к каждому диоду. В практических схемах вместо двух смежных диодов (например, VD1 и VD2 или VD3 и VD4) иногда включают резисторы сопротивлением в несколько тысяч Ом. Это хотя и ухудшает чувствительность прибора, но зато повышает температурную стабильность и улучшает равномерность шкалы.

Градуируют шкалы приборов выпрямительной системы в действующих значениях синусоидального тока (пп. 1.23, 1.24). Если форма кривой измеряемого тока отличается от синусоиды, то возникает погрешность, зависящая от коэффициента формы кривой k ф = I/I срв (см. например, п. 1.26).

При изготовлении вольтметра (амперметра) выпрямительной системы необходимо знать данные его выпрямительной части: ток полного отклонения I n , напряжение полного отклонения U n и номинальное сопротивление переменному току r n = U n /I n , которое можно определить опытным путем по аналогии с методикой, изложенной в пп. 1.2 и 1.3.

1.2. Измерение внутреннего сопротивления микроамперметра можно осуществить, если подключить его к источнику питания через переменный резистор. Изменяя сопротивление резистора, устанавливают такой ток I п, чтобы стрелка прибора отклонилась на всю шкалу. Далее прибор шунтируют резистором с сопротивлением R ш, чтобы ток I, протекающий через прибор, составлял около половины тока полного отклонения I п.

Если сопротивление рамки r (внутреннее сопротивление микроамперметра) много меньше добавочного сопротивления (включенной части переменного резистора), то общий ток в цепи после подключения к прибору шунта существенно не изменится и ток через Rш можно считать I ш = I п - I. Так как при параллельном соединении rI = R ш I ш, то сопротивление рамки прибора может быть вычислено по формуле: r = R ш (I п / I - 1).

Использование сопротивления R ш с отклонением от номинального значения ±5% дает вполне допускаемую в любительской практике погрешность измерения.

1.3. Измерение входного сопротивления вольтметра можно осуществить с помощью источника питания, внутреннее сопротивление которого по сравнению с входным сопротивлением вольтметра пренебрежимо мало. Таким источником может быть выпрямитель, «свежая» батарея или элемент, заряженный аккумулятор.

Входное сопротивление вольтметра, особенно лампового или транзисторного, как правило, достаточно велико. Такой вольтметр, подключенный к батарее, покажет значение ЭДС батареи (Е). Для повышения точности измерений напряжение источника питания и предел измерений вольтметра желательно выбрать таким, чтобы стрелка отклонилась почти на всю шкалу. После этого между источником напряжения и входом вольтметра включают резистор, сопротивление которого R известно с достаточной точностью. Из-за падения напряжения на этом резисторе показание вольтметра уменьшается до значения U. Теперь входное сопротивление вольтметра можно определить по формуле:

Вольтметры (отдельные или входящие в состав ампервольтомметра), у которых при переходе от одного предела измерений к другому переключаются добавочные резисторы, имеют различное входное сопротивление на разных пределах измерений. Такие приборы принято характеризовать входным сопротивлением, отнесенным к одному вольту предела шкалы. Это сопротивление для данного вольтметра неизменно на всех пределах.

1.4. Особенности измерения постоянных напряжений заключаются в том, что подключение вольтметра приводит к уменьшению общего сопротивления участка цепи, параллельно которому присоединяют вольтметр. Относительное уменьшение сопротивления определяется отношением R ц /(R вх +R ц), где R ц - полное сопротивление цепи между точками включения вольтметра, a R вх = R доб + R и = U п /I и - входное сопротивление вольтметра. Вольтметр будет мало влиять на режим цепи при R вх » R ц. Это условие в полной мере на практике не всегда выполняется, поэтому на схемах промышленных образцов аппаратуры, на картах напряжений, в таблицах режимов часто указывают не только значения, а и тип прибора, которым они измерены. Когда измерения должны проводиться в очень высокоомных цепях и тем более когда подключение вольтметра ощутимо влияет на режим исследуемого каскада, рекомендуется применять электронный вольтметр, обладающий гораздо большим входным сопротивлением.

1.5. Особенности измерения постоянных токов связаны с тем, что прибор включают последовательно в исследуемую цепь. Это приводит к увеличению общего сопротивления цепи и уменьшению тока в ней. Прибор будет тем меньше влиять на режим цепи, чем меньше будет падение напряжения на нем в сравнении с напряжением, действующим в цепи.

Если в исследуемой цепи протекает пульсирующий или импульсный ток, то магнитоэлектрический прибор будет реагировать на постоянную составляющую и этого тока. В этом случае параллельно прибору включают конденсатор большой емкости, имеющий гораздо меньшее сопротивление для переменной составляющей тока, чем сам измеритель. Кроме того, место включения прибора в цепи с переменной составляющей выбирают таким образом, чтобы один из его зажимов непосредственно или через конденсатор большой емкости соединялся с корпусом.

1.6. Измерение тока вольтметром особенно удобно, если почему-либо нежелательно или технически сложно разрывать цепь для включения амперметра. В этом случае измеряют падение напряжения на резисторе, по которому проходит измеряемый ток. Если сопротивление резистора известно (или специально измерено), то искомый ток определяют по закону Ома: I = U/R, где I - ток, мА; U - показание вольтметра, В; R - сопротивление резистора, падение напряжения на котором измерялось вольтметром, кОм. При этом нужно помнить, что сопротивление вольтметра должно хотя бы в 10-20 раз превышать сопротивление резистора, на котором измеряют падение напряжения.

1.7. Особенности измерения переменных напряжений и токов в цепях, где присутствует и постоянная составляющая, состоит прежде всего в том, что магнитоэлектрический прибор с выпрямительной системой реагирует и на эту составляющую. Другое дело - электронный измерительный прибор с закрытым входом, т.е. имеющий на входе конденсатор, включенный между входной клеммой и схемой прибора. Однако таким прибором любитель не всегда располагает.

Измеряя переменные напряжения обычным ампер-вольтомметром, можно исключить влияние постоянной составляющей, если присоединить прибор к измеряемой цепи через конденсатор достаточно большой емкости. Емкость должна быть такой, чтобы сопротивление конденсатора на данной частоте было бы гораздо меньше входного сопротивления вольтметра. Например, для нижнего участка диапазона звуковых частот при входном сопротивлении вольтметра 20 кОм/В можно применить конденсатор емкостью 1 мкФ. Для частот более высоких емкость конденсатора может быть уменьшена. При этом нужно помнить, что с увеличением частоты возрастает и частотная погрешность вольтметра, так как показания прибора начинают зависеть не только от активного сопротивления, как при измерении постоянных напряжений, но и от реактивного сопротивления, т.е. от полного сопротивления прибора. Здесь реактивное сопротивление обусловлено прежде всего наличием индуктивностей рамки, добавочных резисторов (особенно проволочных) и другими факторами.

Измерять переменные токи в отлаживаемых схемах удобнее методом вольтметра (п. 1.6).

Важно при измерениях переменных напряжений или токов правильно выбрать место включения прибора в исследуемую схему. Включать прибор желательно так, чтобы потенциал точки подключения прибора был как можно ближе к потенциалу «земли», а еще лучше, если один из щупов будет заземлен.

© "Энциклопедия Технологий и Методик" Патлах В.В. 1993-2007 гг.

Как сделать новую шкалу для стрелочного прибора October 27th, 2015

Я пока не знаю, в какой именно моддинг-проект пойдёт эта измерительная головка, поэтому решил написать про неё отдельный пост. Информацию выкладываю по горячим следам в прямом и переносном смысле: удачная технология была найдена только вчера.

Итак, у меня в хозяйстве имелся старый стрелочный прибор серии М24, отградуированный как милливольтметр/миллиамперметр. С функциональной точки зрения он был исправен, но вот шкала явно знавала лучшие дни, так что для моих целей он уже не годился.

Раньше, когда меня спрашивали, почему я в своих модах не меняю шкалы приборов, размеченные в каких-то посторонних величинах, я отвечал, что не хочу портить оригинальные старые вещи. И это было правдой, но лишь наполовину: дело в том, что даже если бы я захотел поменять какую-нибудь шкалу на новую, я бы не знал, как это сделать качественно.

Первую попытку приспособить этот прибор для использования в паре с компьютером я предпринял несколько лет назад, когда на основе скана оригинальной шкалы нарисовал свою и напечатал её на старой бумаге.

Шкала, откровенно говоря, вышла из рук вон плохо. Выглядела она некрасиво, жёлтый цвет бумаги не сочетался с другими деталями, а цена деления в нижней её части вообще получилась дробной.

Поэтому этот прибор я нигде не использовал и надолго убрал в ящик. Но недавно я его оттуда извлёк и решил на этот раз сделать всё как следует. Первым делом я подключил его к источнику напряжения и точно отградуировал, поставив карандашные отметки от 0 до 100 (одну из шкал было решено разметить в процентах, чтобы использовать её для отображения самых разных величин).

Затем я снял временную шкалу и отсканировал её.

Мне хотелось, чтобы новая шкала выглядела красиво и аутентично. Поэтому я покопался в ящике со старыми стрелочными головками и нашёл одну, которая понравилась мне больше всего.

При помощи различных инструментов Фотошопа я по максимуму убрал родной фон и наложил полученное изображение поверх скана с карандашными отметками. По счастливому совпадению, оказалось достаточно лишь немного отмасштабировать новую шкалу, чтобы она идеально совпала с нарисованной. Видимо, приборы имеют однотипные механизмы с нелинейной зависимостью угла отклонения от напряжения — внимательно посмотрев на шкалу, можно заметить, что промежуток от 0 до 1 заметно больше промежутка от 9 до 10.

На следующей картинке видна промежуточная стадия работ: части цифр ещё нет, отдельные участки не перерисованы, виден неубранный «мусор».

Чтобы прибор в итоге выглядел как можно более похожим на настоящий, я не использовал символы из новых шрифтов, а только копировал оригинальные. Если приходилось дважды использовать одну и ту же цифру, я специально немного деформировал её, чтобы не было идеальной цифровой копийности. Такой вот педантизм, возможно, не очень здоровый:-). Мусор пришлось убирать вручную, потому что я не знаю автоматического механизма очистки, который убрал бы пыль, не замылив при этом контуры.

В итоге получилось так:

Первая шкала отображает проценты, вторая — температуру (отградуирована по даташиту термодатчика, который не гарантирует точности показаний ниже ноля), а третья — частоту процессора в мегагерцах. Ностальгическую величину «ИМП / МИН» я оставил, потому что она, что называется, в тему. Из-за постепенного уплотнения делений риски на температурной шкале получились очень мелкими, но этим было решено пренебречь. В самом конце я добавил контур металлической подложки, чтобы шкалу было легко вырезать и приложить по месту.

Надписи с оригинальной шкалы получилось удалить при помощи обычного мыла. Если мыло не поможет, можно попробовать спирт, ацетон, растворитель 646, уксусную кислоту или перекись водорода — в моей практике ещё не было случая, чтобы этот «коктейль» не сработал.

Но это всё была лишь прелюдия, настоящее колдовство ещё впереди. Печать новой шкалы на бумаге я даже не рассматривал, а вместо этого стал думать о том, как бы нанести надписи прямо на оригинальную алюминиевую пластинку. Самым простым, конечно, было бы загрузить её в струйный принтер, переделанный для печати на твёрдых поверхностях (некоторые крутые радиолюбители делают такие для изготовления печатных плат), но это вариант пришлось отмести в силу отсутствия подходящего принтера. Ещё я вспомнил о такой вещи, как металлопечать, но для неё тоже нужно специальное оборудование, а мне хотелось найти метод, который я мог бы использовать дома.

Поэтому было решено освоить другую технологию из арсенала радиолюбителей — ЛУТ («лазерно-утюжную»). Она столько раз описана в интернете, что повторяться не вижу смысла. Если коротко — рисунок при помощи лазерного принтера печатается на какой-нибудь гладкой бумаге в зеркальном отражении, после чего при помощи нагрева переносится на нужную поверхность. Этим способом создают дорожки на печатных платах, но в моём случае последняя технологическая стадия — травление — была не нужна.

Раньше я ЛУТ не применял, поэтому для начала решил потренироваться на кошках. Прочитав множество рекомендаций, я выбрал два промежуточных носителя — полуглянцевые журнальные страницы и фотобумагу неизвестного происхождения.

Фотобумага не подошла, потому что её глянцевое покрытие плавилось под утюгом, а вот журнальные страницы показали себя как нельзя лучше.

Для проверки я сначала попробовал перенести рисунок на фольгированный текстолит, дабы убедиться, что технология соблюдена верно. Результат превзошёл все ожидания: с первого же раза рисунок без каких-либо дефектов перешёл на медь.

Правда, перед этим поверхность пришлось тщательно подготовить: убрать окислы с помощью Cillit Bang, вымыть с мылом и обезжирить бензином.

Окрылённый этим успехом, я попробовал перенести шкалу на черновую алюминиевую пластинку. И тут меня ждало разочарование: хотя я сделал всё в точности так же, как и в прошлый раз, существенная часть тонера осталась на бумаге.

Сколько я ни бился, улучшить этот результат мне не удалось. Алюминий, насколько я знаю, вообще весьма капризный в этом плане металл — на него и краска ложится хуже, и другие покрытия, наносимые не химическим способом.

Правда, некоторую надежду на успех вселяло то, что основа будущей шкалы — не гладкая, а рельефная. Это хорошо видно на скане с увеличенным фрагментом:

Не будучи уверенным в благополучном исходе, я решил приобрести прозрачную плёнку для лазерной печати, чтобы в случае чего просто напечатать шкалу на ней и приложить сверху. Пачка с этой плёнкой так долго лежала невостребованной в магазине, что успела пожелтеть и обтрепаться. Продавец очень удивился, что её кто-то наконец-то купил.

Слева на фотографии показана шкала, напечатанная на обычной бумаге — её я использовал, чтобы в последний раз проверить правильность показаний стрелки. А справа — плёнка, причём лицом вниз (печать выполнена в зеркальном отражении, чтобы тонер оказался под защитой).

Я попробовал просто приложить шкалу к подложке — это смотрелось хорошо, но лишь пока плёнка оставалась идеально ровной. Но когда я перестал прижимать её, она отошла от основания, и вид сразу испортился. Так что я взялся за утюг, сначала планируя просто нагреть пластинку и плёнку, чтобы последняя распрямилась и, возможно, немного приплавилась к основе.

Это действительно получилось, и я хотел было так всё и оставить, но любопытство всё-таки взяло верх. Я попробовал «прилутить» второй экземпляр шкалы к другому листу алюминия, и, к моему удивлению, рисунок перенёсся с минимальными потерями, хотя поверхность была совершенно неподготовленной! Так что я вернулся к своей шкале, как следует прогладил её сверху, дал ей остыть, аккуратно оторвал плёнку... и вуаля, 99% тонера благополучно перенеслось на подложку!

В центре шкалы можно заметить немного расплывшийся участок — там был пропуск, и я довольно криво подрисовал недостающие фрагменты гелевой ручкой. Поначалу мне казалось, что это будет незаметно, но дефект мозолил глаза, так что на следующий день я смыл шкалу растворителем 646 и проделал все операции заново, только уже без лишних шагов и старых ошибок. В итоге получилось почти идеально:

Думаю, постепенно я набью руку, и тогда откроются практически безграничные возможности по изготовлению всевозможных шкал и прочих рисунков и надписей, выглядящих как заводские. Можно даже будет делать их цветными, если печатать на соответствующем принтере.

P.S. Перечитав текст, я понял, что у меня получилось скорее не руководство от мастера, а сцена из фильма «Изгой», где герой Тома Хэнкса восторгается первым разведённым костром:-). Но я надеюсь, что эта запись всё равно окажется кому-то полезной.

Прибор будет полезен автолюбителям для измерения с высокой точностью напряжения на аккумуляторе, но он может найти и другие применения, где требуется контролировать напряжение в интервале 10...15 В с точностью 0,01 В.

Рис. 1 Вольтметр с растянутой шкалой

Известно, что о степени заряженности автомобильного аккумулятора можно судить по его напряжению. Так, у полностью разряженного, разряженного наполовину и полностью заряженного аккумулятора оно соответствует 11,7, 12,18 и 12,66В.

Для того чтобы измерить напряжение с такой точностью, нужен либо цифровой вольтметр, или стрелочный с растянутой шкалой, позволяющий контролировать интересующий нас интервал.

Схема, приведенная на рис. 1, позволяет, используя любой микроамперметр со шкалой 50 мкА или 100 мкА, сделать из него вольтметр со шкалой измерения 10...15 В.

Схема вольтметра не боится неправильного подключения полярности к измеряемой цепи (в этом случае показания прибора не будут соответствовать измеряемой величине).

Для предохранения микроамперметра РА1 от повреждения при перевозках используется включатель S1, который при закорачивании выводов измерительного прибора препятствует колебаниям стрелки.

В схеме использован прибор РА1 с зеркальной шкалой, типа М1690А (50 мкА), но подойдут и, многие другие. Прецизионный стабилитрон VD1 (Д818Д) может быть с любой последней буквой в обозначении. Подстроечные резисторы лучше использовать многооборотные, например R2 типа СПЗ-36, R5 типа СП5-2В.

Для настройки схемы потребуется блок питания с регулируемым выходным напряжением О...15 В и образцовый вольтметр (удобней, если он будет цифровым). Настройка заключается в том, чтобы, подключив блок питания к зажимам Х1, Х2 и постепенно увеличивая напряжение до 10 В, добиться резистором R5 "нулевого" положения стрелки прибора РА1. После этого напряжение источника питания увеличиваем до 15 В и резистором R2 устанавливаем стрелку на предельное значение шкалы измерительного прибора. На этом настройку можно считать законченной.

Рис. 2. Схема для более точного измерения сетевого напряжения

На основе данной схемы прибор можно выполнить многофункциональным. Так, если выводы микроамперметра подключать к схеме через галетный переключатель 6П2Н, можно сделать режим обычного вольтметра, подобрав добавочный резистор, а также тестер для проверки цепей и предохранителей.

Прибор можно дополнить схемой (рис. 2) для измерения перемен- ного сетевого напряжения. При этом шкала у него будет от 200 до 300 В, что позволяет более точно измерять сетевое напряжение.

Список радиоэлементов

И хоть мы уже давно привыкли к цифровым вольтметрам, в природе всё ещё встречаются и стрелочные.

В некоторых случаях их применение может быть более удобным и практичным, чем использование современных цифровых.

Если в ваши руки попал стрелочный вольтметр, то желательно узнать его основные характеристики. Их легко определить по шкале и надписях на ней. В мои руки попал встраиваемый вольтметр М42300 .

Внизу, под шкалой, как правило, есть несколько значков и указана модель прибора. Так, значок в виде подковы (или изогнутого магнита) означает, что это прибор магнитоэлектрической системы с подвижной рамкой.

На следующем снимке можно разглядеть такую подковку.

Горизонтальная чёрточка указывает на то, что данный измерительный прибор рассчитан на работу с постоянным током (напряжением).

Тут же стоит уточнить, почему речь идёт о постоянном токе. Не секрет, что стрелочными бывают не только вольтметры, но и огромное количество других измерительных приборов, например, тот же аналоговый амперметр или омметр.

Действие любого стрелочного прибора основано на отклонении катушки в поле магнита при прохождении постоянного тока по этой самой катушке. Чтобы отобразить с помощью стрелки показания на шкале прибора, ток должен быть постоянным.

Если он будет переменным, то стрелка будет отклоняться вправо-влево с частотой переменного тока, который протекает через обмотку катушки. Чтобы измерить величину переменного тока или напряжения в измерительный прибор встраивают выпрямитель.

Именно поэтому, под шкалой прибора указывается тип тока, с которым он способен работать: постоянным или переменным.

Далее на шкале прибора можно обнаружить целое или дробное число, вроде 1,5 ; 1,0 и подобное. Это класс точности прибора, выраженный в процентах %. Понятно, чем меньше число, тем лучше - показания будут точнее.

Также можно увидеть такой знак - две пересекающиеся черты под прямым углом. Этот знак указывает на то, что рабочее положение прибора вертикальное.

При горизонтальном положении показания могут быть менее точные. Иными словами прибор может "врать". Стрелочный вольтметр с таким значком лучше устанавливать в прибор вертикально и исключить существенный наклон.

А вот такой знак говорит о том, что рабочее положение прибора - горизонтальное.

Ещё один интересный знак - пятиконечная звезда с цифрой внутри.

Данный знак предупреждает о том, что между корпусом прибора и его магнитоэлектрической системой напряжение не должно превышать 2кВ (2000 вольт). На это стоит обращать внимание при эксплуатации вольтметра в высоковольтных установках. Если вы планируете использовать его в блоке питания на 12 - 50 вольт, то беспокоиться не стоит.

Как считывать показания со шкалы стрелочного вольтметра?

Для тех, кто впервые видит шкалу прибора, возникает вполне резонный вопрос: "А как же считывать показания?" На первый взгляд ничего непонятно .

На самом деле всё просто. Чтобы определить минимальное деление шкалы нужно определить ближайшее число (цифру) на шкале. Как видим на шкале нашего М42300 - это 2.

Далее считаем количество промежутков между чёрточками до первого числа или цифры - в нашем случае до 2. Их оказывается 10. Далее делим 2 на 10, получаем 0,2. То есть, расстояние от одной маленькой чёрточки до соседней, равно - 0,2 вольта.

Вот мы и нашли минимальное деление шкалы. Таким образом, если стрелка прибора отклонится на 2 маленьких деления, то это будет означать, что напряжение равно 0,4V (2 * 0,2V = 0,4V ).

Практический пример.

В наличии уже знакомый нам встраиваемый вольтметр модели М42300. Прибор предназначен для измерения постоянного напряжения до 10 вольт. Шаг измерения - 0,2 вольта.

Прикручиваем к клеммам вольтметра два провода (соблюдаем полярность! ), и подключаем севшую батарейку на 1,5 вольта или любую попавшуюся.

Вот такие показания я увидел на шкале прибора. Как видим, напряжение батарейки равно 1 вольту (5 делений * 0,2V = 1V ). Пока фотографировал, стрелка вольтметра упорно двигалась к началу шкалы - батарейка отдавала последние "соки".

Оказалось, ток, потребляемый стрелочным вольтметром, составил всего 1 миллиампер (1 мА ). Его достаточно, чтобы стрелка отклонилась на всю шкалу. Это очень мало. Поясню свой намёк.

Получается, что стрелочный вольтметр экономичнее цифрового. Посудите сами, любой цифровой измерительный прибор имеет дисплей (ЖК или светодиодный), контроллер, а также буферные элементы для управления дисплеем. И это только часть его схемы. Всё это потребляет ток, садит батарею или аккумулятор. И если в случае вольтметра с жидкокристаллическим дисплеем потребляемый ток невелик, то при наличии активного светодиодного индикатора, потребляемый ток будет уже существенный.

Вот и получается, что для портативных приборов с автономным питанием иногда разумнее использовать классический стрелочный вольтметр.

При подключении вольтметра к цепи следует помнить о нескольких простых правилах.

Во-первых, вольтметр (любой, хоть цифровой, хоть стрелочный) необходимо подключать параллельно той цепи или элементу, напряжение на котором планируется измерять или контролировать.

Во-вторых, следует учитывать рабочий диапазон измерений. Узнать его легко - достаточно взглянуть на шкалу и определить последнее число на шкале. Это и будет граничное напряжение для измерения данным вольтметром. Естественно, есть и универсальные вольтметры, с выбором предела измерения, но сейчас речь идёт о встраиваемом стрелочном вольтметре с одним пределом измерения.

Если подключить вольтметр, например, со шкалой измерения до 100 вольт, в цепь, где напряжение превышает эти 100 вольт, то стрелка прибора будет уходить за пределы шкалы, "зашкаливать". Такое положение дел рано или поздно приведёт к порче магнитоэлектрической системы.

В-третьих, при подключении стоит соблюдать полярность, если вольтметр рассчитан на измерение постоянного напряжения. Как правило, на клеммах (или хотя бы у одной) указывается полярность - плюс "+" или минус "-" . При подключении вольтметров, рассчитанных на измерение переменного напряжения, полярность подключения не имеет значения.

Надеюсь, теперь вам будет проще определить основные характеристики стрелочного вольтметра, а самое главное, применить его в своих самоделках, например, встроив его в блок питания с регулируемым выходным напряжением . А если сделать светодиодную подсветку его шкалы, то он будет выглядеть вообще шикарно! Согласитесь, такой стрелочный вольтметр будет смотреться стильно и эффектно.