ВОЛЬТМЕТРЫ

Ламповый вольтметр типа ВК7-3

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

1. Введение

2. Основные технические характеристики

3. Описание принципиальной схемы

4. Работа с прибором

 

1. ВВЕДЕНИЕ

Ламповый вольтметр типа ВК7-3 – это 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.

 

2. 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 ВК7-3 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.

 

3. ОПИСАНИЕ ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ

Схема лампового вольтметра ВК7-3 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 ВК7-3 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. 1. 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.

 

4. 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:

, МОм

 

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. 2 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. 2. 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.