В начало

ЛАМПОВЫЙ ВОЛЬТМЕТР

ТИПА ВК7-3

Ламповый вольтметр типа ВК7-3 (рис. 1) — переносный прибор, предназначенный для измерения постоянного и переменного напряжений, сопротивления постоянному току, величин индуктивности и емкости. Вольтметр переменного напряжения амплитудного типа проградуирован в эффективных значениях напряжения синусоидальной формы.

Прибор применяется в лабораторных и цеховых условиях.

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

1. Диапазон измерения напряжений постоянного тока от 0,1 до 1000 в на семи поддиапазонах: 1; 3; 10; 30; 100; 300; 1000 в.

Первая отсчетная точка на шкале 1 в соответствует 0,01 в.

При использовании высоковольтного щупа пределы измеряемых напряжений увеличиваются до 3000 и 10 000 в при установке переключателя диапазонов соответственно в положение 300 и 1000 в. Рекомендуется применять прибор для измерения напряжений, не превышающих 8000 в.

2. Диапазон измерения напряжений переменного тока синусоидальной формы в пределах от 0,1 до 1000 в при семи поддиапазонах: 1; 3; 10; 30; 150; 300; 1000 в (первая отсчетная точка на шкале 3 в соответствует 0,03 в).

3. Диапазон измерения сопротивлений постоянному току в пределах от 1 ом до 100 Мом при семи поддиапазонах: 1—100 и 10—1000 ом; 0,1—10 и 1—100 ком; 0,01—10 и 1—100 Мом

4. Диапазон измерения индуктивностей в пределах от 100 мгн до 10⁵ гн на шести поддиапазонах с внутренним питанием прибора от сети переменного тока 50 гц: 100 мгн —1; 1—10; 10—100; 10²—10³; 10³—10⁴ и 10⁴—10⁵ гн. При питании прибора от сети переменного тока частотой 400 гц, множители диапазонов делятся на восемь каждый. При подаче на прибор напряжения звуковой частоты до 20 кгц от внешнего генератора, множители поддиапазонов делятся на коэффициент F/50, где F частота генератора в гц.

5. Диапазон измерения емкостей от 100 пф до 100 мкф на шести поддиапазонах при питании прибора от сети 50 гц: 10—100; 1—10; 0,1—1; 0,01—0,1 мкф; 1000 пф — 0,01 мкф; 100—1000 пф.

При питании прибора от сети 400 гц множители поддиапазонов делятся на восемь каждый.

6. Прибор измеряет постоянные и переменные напряжения частотой от 50 гц до 60 мгц.

7. Погрешности прибора:

— при измерениях постоянных напряжений погрешность на шкале: 3 ,10; 30 и 100 в не превышает ±3% верхнего предела измерения; на шкалах 300 и 1000 в ±4%; при использовании высоковольтного щупа ±8% верхнего предела каждой шкалы;

— при измерениях переменного синусоидального напряжения частотой 50 гц в пределах 3; 10; 30 и 150 в не превышает ±4%, в пределах 1; 300 и 100 в ±5% верхнего предела измерения;

— при измерениях сопротивлений постоянному току на всех пределах не больше ±10%
измеряемой величины;

— при измерениях емкостей и индуктивностей на всех пределах не превышает ±15% измеряемой величины.

8. Дополнительная частотная погрешность прибора на частотах до 3 кгц на шкалах: 1; 3; 10; 30 и 150 в, с выносным пробником на частотах до 60 мгц не превышает ±6% по отношению к напряжению частоты 50 гц.

9. Температурная погрешность прибора не превышает ±5% при измерениях постоянного напряжения на пределах 1; 3; 10; 30 и 100 в и ±6%; — на пределах 300 и 1000 в

— при измерениях переменного напряжения на пределах 3; 10; 30 и 150 в ±6% и на пределах 1; 300 и 1000 в ±10%;

— при измерениях сопротивлений постоянному току ±15% величины измеряемого сопротивления;

— при измерениях емкостей не более ±20% измеряемой величины емкости на всех поддиапазонах.

10. Входное сопротивление прибора:

— при измерениях напряжения постоянного тока 11 Мом ±5%;

— при измерениях напряжения переменного тока 50 гц с помощью высокочастотного пробника на пределах 1; 3; 10; 30 и 150 в — 4,3 Мом при входной емкости не более 7 пф; на пределах 300 и 1000 в при пользовании универсальным щупом не менее 9 Мом при входной емкости менее 200 пф.

11. Питание прибора осуществляется от сети переменного тока напряжением 220 и 127 в с частотой 50 гц и 115 в частотой 400 гц с соответствующим переключением.

12. Потребляемая прибором мощность не более 35 ва.

13. Габариты: 309x233x192 мм.

14. Вес прибора не более 7,2 кг.

ОПИСАНИЕ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ

Схема лампового вольтметра (рис. 2) состоит из следующих основных частей: диодного детектору для выпрямления переменного напряжения, мостовой схемы для измерения детектированного напряжения и напряжения постоянного тока любой полярности, прибора для измерения сопротивлений, емкостей и индуктивностей, блока питания.

Основным элементом прибора является мостовая схема усилителя постоянного тока, которая служит для измерения постоянных напряжений, подаваемых от внешних источников или от нагрузки детектора. Плечами мостовой схемы служат внутренние сопротивления двойного триода 6Н1П и катодные сопротивления R₈ и R₁₀. В диагональ моста включены прибор И₁ сопротивления R₃₁—R₃₅ и дополнительные сопротивления для диапазонов переменного напряжения R₂₂—R₂₆, R₂₈. Эти сопротивления включаются в диагональ моста в зависимости от диапазона измеряемого напряжения переключателем В3-1 и В3-2.

Рис. 2. Принципиальная схема прибора ВК7-3.

При измерении постоянных напряжений измеряемое напряжение подключается между универсальным и земляным щупами и через сопротивление R₁₆, вмонтированное в щуп, поступает на вход прибора. Перед измерением мост балансируется изменением напряжения смещения на сетке левой половинки лампы Л₂, снимаемого с потенциометра R₄, ручка которого выведена на переднюю панель и обозначена Установка нуля.

При подаче на управляющую сетку правой половины лампы Л₂ положительного измеряемого напряжения ток правой половины лампы и потенциал правого катода лампы Л₂ возрастают, при этом через диагональ будет течь ток, вызывающий отклонение стрелки индикатора. Разность потенциалов между катодами пропорциональна напряжению, приложенному к сетке правого триода. Это позволяет проградуировать индикатор в значениях измеряемого напряжения.

Для компенсации начального тока сетки лампы 6Н1П, который влияет на нулевое положение стрелки индикатора во время измерения на малых диапазонах, с сопротивления R₅ снимается небольшое отрицательное напряжение, которое подается на входной делитель в цепи сетки лампы 6Н1П. Сопротивление R₁₁ включено в цепь сетки для предотвращения паразитной генерации.

При измерении отрицательного напряжения, полярность включения индикатора изменяется переключателем В₂.

При измерениях переменного напряжения низких частот измеряемая величина подсоединяется между универсальным и земляным щупами. При измерениях напряжений более высоких частот, измеряемая величина подается непосредственно через конденсатор С₃ на анод лампы Л₁, находящейся в пробнике.

Диодный детектор состоит из диода Л₁, сопротивлений R₁₃—R₁₅ и конденсатора С₃. Для фильтрации продетектированного напряжения используется фильтр из сопротивления R₁₂ и емкости С₂. Для устранения влияния начального тока диода на нулевое положение стрелки индикатора, на делитель R₁₃—R₁₅ подается небольшое положительное напряжение с потенциометра R₂₀.

При измерениях сопротивления по постоянному току постоянное напряжение от селенового выпрямителя подается на делитель, состоящий из сопротивлений R₃₆—R₄₁ и измеряемого сопротивления R_x. Напряжение, снимаемое с сопротивления R_x, подается на сетку лампы Л₂. Чем больше R_x, тем больше на нем падение напряжения и тем больше будет отклонение стрелки.

Для стабилизации постоянного напряжения в селеновом выпрямителе Д₁ имеются четыре селеновые шайбы, работающие в качестве стабилизатора.

Схема измерителя индуктивности и емкости аналогична схеме омметра. Переменное напряжение от силового трансформатора частотой 50 или 400 гц подается на делитель R₃₆— R₄₁ и на полное сопротивление переменному току измеряемой емкости или индуктивности, и затем на сетку правой половины Л₂. Переменное напряжение, снимаемое с катодов лампы Л₂, выпрямляется выпрямителем Д₂ и подводится к индикатору, стрелка которого отклоняется пропорционально измеряемой величине индуктивности и обратно пропорционально емкости.

В схеме прибора предусмотрена возможность включения внешнего источника переменного напряжения звуковой частоты до 20000 гц или выше, которая используется при необходимости измерения небольших индуктивностей. Гнезда К₁—К₃ и гнездо внешнего источника служат для коммутации источников питания прибора при измерении L и С. При замкнутых накоротко клеммах К₂ и К₃ питание производится от сети с частотой от 50 до 400 гц. При питании от внешнего источника частотой выше 400 гц последний включается между клеммой К₂ и клеммой внешнего источника, при этом перемычка клемм К₂—К₃ переключается на К₁—К₃. Питание прибора осуществляется сетью переменного тока частотой 50 или 400 гц. Выпрямитель собран на лампе Л₃ (6Ц4П).

Шасси прибора изолировано от кожуха. При измерениях напряжений выше 300 в необходимо соблюдать меры предосторожности. Кожух прибора должен быть надежно заземлен.

Прибор может также применяться для измерения емкости электролитических конденсаторов.

РАБОТА С ПРИБОРОМ

Подсоединить земляной и универсальный щупы к клеммам прибора, проверить соответствие питающего напряжения по цифре на колодке переключателя напряжения сети. Прибор включается переключателем, рода работы В₂. После пятиминутного прогрева прибор готов к эксплуатации. К прибору придаются два пробника: универсальный и высоковольтный.

2. Универсальный пробник используется для измерений постоянных и переменных напряжений, больших емкостей и индуктивностей и сопротивлений постоянному току. При этом пробник должен быть включен таким образом, чтобы находящееся в нем сопротивление R₁₆ было закорочено, т. е. в положении, при котором не видна красная полоска на наконечнике щупа.

3. Постоянные напряжения измеряются при включенном сопротивлении R₁₆, в положении универсального пробника, когда видна красная полоска. Для включения и выключения этого сопротивления необходимо взять пробник левой ручкой за его корпус, а правой за наконечник пробника, вытянуть немного из корпуса и повернуть на 90° так, чтобы выступы пробника попали в гнезда направляющей втулки. Включение будет правильным, если наконечник пробника не вращается.

Высоковольтный пробник применяется при измерении напряжений свыше 300 в.

При подготовке к измерениям к прибору подключается необходимый пробник.

Измерение постоянных напряжений

1. Установить переключатель рода работы в положение « + » или «—» в в зависимости от ожидаемой полярности исследуемого напряжения.

2. Переключатель пределов измерений установить в соответствии с ожидаемой величиной измеряемого напряжения. Если она неизвестна, установить в положение 1.

3. Произвести балансировку схемы, установив стрелку микроамперметра на нуль ручкой Установка нуля, для чего закоротить универсальный пробник с Землей.

4. Уточнить и установить необходимый предел измеряемых напряжений.

5. При измерении напряжения земляной наконечник соединить с корпусом источника измеряемого напряжения, а универсальный пробник с точкой, потенциал которой необходимо измерить. При этом запрещается менять местами концы пробников во время измерения напряжений более 300 в. Запрещается также проводить любые переключения при поданном на вход измеряемом напряжении более 300 в.

6. Во всех случаях измерения больших напряжений как постоянного, так и переменного тока для обеспечения нормальных замеров и личной безопасности необходимо следить, чтобы ладонь никогда не находилась ближе замкнутого ребра на высоковольтном пробнике.

Измерение переменных напряжений

1. Измерить переменное напряжение тем же способом, что и постоянное, с той разницей, что универсальный щуп устанавливается в положение, при котором не видна красная полоска. Балансировку моста произвести при закороченных щупах.

2. Измерить переменное напряжение с частотой до 60 Мгц с помощью высокочастотного пробника. При этом верхний предел измерения составляет 150 в.

При измерениях частот выше 30 Мгц использование подводящих проводов не допускается; высокочастотный пробник соединяется со схемой непосредственно.

3. При значительных колебаниях сети на диапазонах 1—3 погрешность отсчета может выйти за пределы допуска за счет ухода нуля в процессе измерения. В этом случае следует повторить несколько раз измерение, проверяя установку нуля.

Измерение сопротивления постоянному току

1. Переключатель рода работы установить в положение ом, а наконечник универсального пробника перевести в положение, при котором красная полоска не видна.

2. При замкнутых входных клеммах щуп-земля ручкой Установка нуля поставить стрелку прибора на нуль.

3. Отключить универсальный пробник от земли и ручкой Калибровка RCL установить стрелку прибора на риску «∞» по шкале омов.

4. Подключить щуп универсального пробника и земляную клемму к измеряемому сопротивлению и отсчитать его величину по шкале прибора.

Измерение сопротивлений свыше 100 Мом

1. Прибор ВК7-3 благодаря своему высокому входному сопротивлению (11 Мом) может применяться для измерения сопротивлений от 100 до 5·10⁵ Мом, при этом он используется как вольтметр.

2. Для замеров больших сопротивлений необходимо иметь источник постоянного напряжения 100—500 в (в зависимости от величины измеряемого сопротивления). Сначала измеряется напряжение постоянного тока. Затем щуп универсального пробника подсоединяется к источнику напряжения через измеряемое сопротивление и измеряется напряжение U₁.

3. Величина измеряемого сопротивления
рассчитывается по формуле:

Измерение постоянного и переменного тока

1. Прибор ВК7-3 предназначен для измерения переменного и постоянного тока. Сила тока определяется по падению напряжения на любом известном сопротивлении. Желательно подбирать такое сопротивление, чтобы падение напряжения на нем было не менее 0,1 в.

Сила тока определяется по формуле:

где U — измеренное на сопротивлении R напряжение; R — известное сопротивление.

Измерение емкости конденсаторов

1. Емкости порядка 10— 10⁵ пф подключаются к прибору с помощью универсального щупа с наконечником, установленным в положение, при котором красная полоска не видна.

2. Емкости более 10⁶ пф подключаются непосредственно к входным клеммам прибора.

3. Установить переключатель пределов в положение 1 в и при замкнутых накоротко клеммах ручкой Установка нуля поставить стрелку прибора на нуль по шкале постоянных напряжений.

4. Установить переключатель рода работ в положение CL и переключатель диапазонов на одно из начальных положений (не выше 10).

5. Откалибровать положение стрелки индикатора на крайней правой риске шкалы, соответствующей нулевой емкости. Устанавливать нуль емкости на диапазоне 10⁶ воспрещается.

6. Подключить измеряемый конденсатор к прибору и переключить переключатель пределов измерения в положение, удобное для отсчета по шкале прибора.

7. Измеренная емкость определяется делением показания прибора на коэффициент, установленный переключателем пределов измерения.

8. При измерениях малых емкостей от полученного по шкале прибора значения емкости следует отнять собственную емкость прибора, если она имеет значение.

Измерение емкости электролитических конденсаторов

1. На измеряемый электролитический конденсатор подать постоянное рабочее напряжение необходимой полярности через сопротивление R.

Величина емкости С и сопротивления R определяются из соотношений

и

где R — сопротивление в ком; С — емкость в пф.

2. Отрицательный полюс электролитического конденсатора подключается к земляному щупу прибора, а положительный — через любой бумажный конденсатор хорошего качества.

3. Искомая емкость определяется из выражения

где С — емкость конденсатора;

С_Н — измеренная емкость по прибору;

С_Э — емкость электролитического конденсатора.

На рис. 3 показана схема включения прибора при измерении емкости электролитических конденсаторов.

Измерение индуктивности

1. Включить прибор так же, как и для измерения емкостей.

Прибор может измерять индуктивности не менее 0,1 гн на частоте сети 50 гц.

2. Установить переключатель пределов в положение 1 в и при замкнутых накоротко клеммах ручкой Установка нуля поставить стрелку прибора на нуль по шкале постоянных напряжений.

Рис. 3. Схема измерения емкости электролитических конденсаторов

3. Установить переключатель рода работ в положение CL и переключатель диапазонов на одно из начальных положений (не выше 10).

4. При разомкнутых входных клеммах ручкой Калибровка RLC установить стрелку прибора на «∞» по шкале омов.

5. Подключить измеряемую индуктивность к прибору и переключить переключатель пределов измерения в положение, соответствующее удобному отсчету по шкале прибора. Величина индуктивности отсчитывается по шкале омов с последующим пересчетом по специальному планшету. Величина индуктивности определяется по риске напротив значения по шкале «Q». Полученное значение умножается на показание переключателя пределов.

Для более точных измерений индуктивностей, последнюю определяют из выражения

,

где L_o— отсчет по шкале планшета;

R— сопротивление обмотки испытуемой катушки;

r — эталонное сопротивление, равное:

100 ом на диапазоне 10;

1000 ом на диапазоне 10²;

10000 ом на диапазоне 10³ и т. д.

ω = 2πF;

ω ² = 98,6·10³, при F= 50 гц,

ω ² = 6,32- 10⁶, при F= 400 гц,

ω ² =15,78-10⁹, при F= 20000 гц

Прибором ВК7-3 можно измерять индуктивности меньше 0,1 гн при использовании внешнего источника питания звуковой или повышенной частоты. Для этой цели источник внешнего напряжения подключается к клеммам К₂ и винту В, а перемычка закорачивает клеммы К₁ и К₃. Напряжение звукового генератора доводится до 9 в. Отсчет индуктивности производится по шкале прибора с последующим переводом по планшету.