Курсовая работа (стр. 4 )

Омметры

На рис. 12.23 а показана последовательная схема омметра. В нее входят миллиамперметр, источник тока (элемент или батарейка), добавочное сопро­тивление R и переменное сопротивление R1. Когда зажимы измеряемого со­противления Rx разомкнуты, то в приборе тока нет, и положение стрелки, находящейся в начале шкалы, отмечается знаком оо, что соответствует бес­конечно большому Rx. При замыкании зажимов Rx накоротко ток в приборе максимален, и стрелка должна дать полное отклонение, которое отмечается

знаком 0. Различным значениям Rx соответствуют различные токи, а следо­вательно, и различные отклонения стрелки. Шкала прибора градуируется в омах. Она получается неравномерной (сжатой в области больших сопротив­лений). Измерения с достаточной точностью получаются при Rx в пределах от 0,1 R до 10 R. Изменяя R1, которое в 10—20 раз больше сопротив­ления самого прибора, можно в некоторых пределах компенсировать изменение напряжения батареи. Ручкой переменного сопротивления R1 перед началом измерения устанавливают стрелку на нуль, замкнув накоротко за­жимы Rx.

В некоторых омметрах для установки нуля вместо электрического шунта R1 применяется магнитный шунт в виде стальной пластинки, которую можно перемещать между полюсами магнита миллиамперметра. В пластинку ответ­вляется часть магнитного потока, и, таким образом, регулируется чувствитель­ность прибора. Обычный корректор, имеющийся у всех приборов и вращае­мый отверткой, служит в омметрах для установки стрелки на оо. Перед пользованием омметром сначала проверяют установку на оо и, если нужно, поправляют ее с помощью корректора, а затем осуществляют установку на нуль ручкой шунта. Если не удается установить стрелку на нуль, то это сви­детельствует об истощении батарейки. Для расширения пределов измерения в сторону больших значений  Rx надо увеличить R и напряжение батареи.

Измерение малых сопротивлений иногда производят по схеме параллель­ного омметра (рис. 12.23 б), в которой Rx присоединяется параллельно милли­амперметру, а добавочное сопротивление R должно быть значительно боль­ше сопротивления самого прибора Rn. Для установки на бесконечность (при разомкнутых зажимах Rx) служит переменное сопротивление R1 В этом омметре шкала имеет нуль слева, а бесконечность справа. Пределы изме­ряемых сопротивлений примерно от 0,1 Rn до Rn.

Специальные омметры для измерения очень больших сопротивлений на­зываются мегомметрами. В качестве источника тока они обычно имеют ин­дуктор, т. е. магнитоэлектрический генератор, вращаемый с помощью руч

ки и дающий напряжение порядка 100—200 в. Такие приборы могут быть и с питанием от выпрямителя или преобразователя.

Поскольку основной частью омметра является магнитоэлектрический при­бор, то он может быть использован также для измерения тока и напряже­ния. Поэтому большое распространение получили универсальные комбиниро­ванные приборы ампервольтомметры или, короче, авометры. В них один и тот же гальванометр с помощью переключателя соединяется с шунтами, до­бавочными сопротивлениями и источником питания (обычно в виде бата­рейки) и используется для измерения токов, напряжений и сопротивлений. Для переменных токов и напряжений в нем применяются полупроводниковые диоды.

С целью увеличения чувствительности авометра при измерении тока, повы­шения его входного сопротивления при измерении напряжения и возможности измерения высоких сопротивлений при небольших напряжениях питания в авометр добавляют ламповый или транзисторный усилитель. Такие авометры позволяют измерять сопротивления до десятков мегом и более, токи от еди­ниц микроампер до единиц ампер, напряжения от единиц милливольт до тысяч вольт при входном сопротивлении в сотни килоом на вольт.

Метод моста

На рис. 12.24 показаны схемы мостов для измерения сопротивлений. При равновесии моста, т. е. при отсутствии тока в диагонали А Б, сопротивления плеч моста находятся в следующем соотношении: RxR2=R1R3- Иначе говоря, условие равновесия (или баланса) моста заключается в том, что произведения сопротивлений  противолежащих  плеч должны  быть  равны.  Отсюда

В схеме рис. 12.24 а сопротивление R3 является эталонным, а сопротивле­ния R1 и R2 представляют собой тонкую реостатную проволоку или выпол­няются в виде потенциометра. С целью получения равновесия моста изменя­ют с помощью ползунка А отношение R1:R2. В схеме рис. 12.24 б R1 и R2— эталонные сопротивления, причем можно устанавливать то или иное их отно­шение, например, 100 : 1, 10 : l, 1 : 1, 1 : 10, 1 : 100 и т. д., а R3—переменное сопротивление,  регулировкой которого получается баланс места.

Для таких мостов достаточная точность измерения получается при отношении R1:R2 в пределах от 0,1 до 10. Наибольшая точность соответст­вует случаю R1:R2=1. Вообще для получения точных измерений желательно, чтобы все плечи моста имели примерно одинаковые сопротивления.

Если мост питается постоянным током, то в качестве индикатора приме­няется гальванометр с нулем посредине шкалы. Так как в начале измерения

мост может быть сильно разбалансирован, то следует уменьшить чувстви­тельность гальванометра, чтобы он не был сожжен. Для этого гальванометр шунтируют переменным сопротивлением или постоянным сопротивлением с выключателем (рис. 12.24 в и г). Когда равновесие найдено с зашунтированным гальванометром, шунт выключают и более точно устанавливают равно­весие.

Иногда мост питают переменным током с частотой в сотни герц от звуко­вого генератора и в качестве индикатора применяют телефон. Равновесие моста соответствует исчезновению или минимуму звука в телефоне. Телефо­ном можно пользоваться и при питании моста постоянным током. Тогда рав­новесие определяют по пропаданию или наиболее слабому звуку щелчков в телефоне при замыкании и размыкании выключателя в цепи источника.

Пробники

Для грубой проверки сопротивления различных деталей и цепей пользу­ются пробниками. На рис. 12.25 показано несколько вариантов их устройства. Проводники а и б присоединяются к проверяемой цепи. Пробник с лампочкой требует неразряженных элементов и пригоден для проверки цепей, имеющих сопротивление, не превышающее во много раз сопротивление лампочки. Дру­гие пробники  могут  работать  со  значительно  разряженными  элементами.

Пробники с вольтметром и миллиамперметром примерно равноценны. Сопротивление R, включенное последовательно с миллиамперметром, подбирается так, чтобы при замыкании накоротко проводов а и б прибор давал полное отклонение. Зная величину R, можно по отклонению стрелки прибли­зительно судить о сопротивлении проверяемой цепи, т. е. применять пробник в качестве простейшего омметра. Если напряжение батарейки пробника неве­лико, то им нельзя проверять цепи с большим сопротивлением. Например, если напряжение батарейки 4 в, а миллиамперметр взят на 10 ма с доба­вочным сопротивлением R=4 : 0,01—400 ом, то при проверке цепи с сопро­тивлением в 1 Мом ток равен 4 : 1 000 000=4-10-6 а или 4 мка. Конечно, стрелка миллиамперметра при этом токе останется на нуле.

Наиболее чувствителен пробник с телефоном, работающий при токах в доли микроампера. Присоединяя его к цепи с сопротивлением даже в не­сколько мегом, мы услышим в телефоне щелчок при замыкании и размыка­нии. Это означает, что цепь не имеет обрыва для постоянного тока. По гром­кости щелчков можно грубо судить о порядке сопротивления цепи. Если для постоянного тока цепь не имеет проводимости, то слабый щелчок обычно по­лучается только при замыкании из-за наличия в цепи емкости. Например, если проверяется обмотка трансформатора и слабый щелчок слышен в мо­мент замыкания, а при размыкании его нет, то обмотка имеет обрыв. Две части такой обмотки образуют конденсатор, на заряд которого пройдет не­который ток в момент замыкания. То же наблюдается при проверке отсут

ствия замыкания обмотки с сердечником. При проверке конденсаторов щел­чок при замыкании и отсутствие щелчка в момент размыкания показывают, что конденсатор исправен (не пробит и не имеет значительной утечки). У исправного конденсатора щелчок при замыкании получается тем громче, чем больше емкость. Пробник с измерительным прибором при испытании ис­правного конденсатора дает отклонение стрелки в момент замыкания, а за­тем стрелка становится на нуль. Однако при небольшой емкости конденсатора зарядный ток мал и пробник с измерительным прибором оказывается недостаточно чувствительным.

Утечка в конденсаторе может быть определена по времени, в течение ко­торого конденсатор держит заряд. Конденсатор заряжают и сразу же раз­ряжают на вольтметр или на телефон, замечая величину отклонения стрелки или громкость щелчка. Затем снова заряжают конденсатор и разряжают его через несколько десятков секунд. Тогда, чем больше утечка, тем меньше от­клонится стрелка или тем слабее щелчок в телефон. Конденсаторы неболь­шой емкости следует испытывать на телефон. Электролитические конденса­торы, имеющие сравнительно большую утечку, испытывают на разряд через несколько  секунд.

При проверке деталей в схеме надо проследить влияние на них других де­талей и в случае необходимости отсоединить их. Например, нельзя проверять на утечку конденсатор, если он шунтирован сопротивлением. Проверять со­противление в схеме можно только в случае, если оно не шунтировано другими сопротивлениями или если шунтирующие сопротивления во много раз больше проверяемого. Разумеется, что при проверке деталей в схеме источ­ники питания данной схемы должны быть отсоединены.

4. Погрешности

При любом измерении неизбежны погрешности, т. е. отклонение результата измерения от истинного значения измеряемой величины, которые обусловливаются, с одной стороны, непостоянством параметров элементов измерительного прибора, несовершенством измерительного механизма (например, наличием трения и т. д.), влиянием внешних факторов (наличием магнитных и электричес­ких полей), изменением температуры окружающей среды и т. д., а с другой стороны - несовершенством органов чувств человека и другими случайными факторами. Разность между показанием при­бора Апи действительным значением измеряемой величины ADвы­ражается в единицах измеряемой величины и называется абсолют­ной погрешностью измерения: