Омметры с линейной шкалой своими руками

Омметры с линейной шкалой своими руками

Большинство самодельных омметров имеет нелинейную шкалу отсчета, что порою тормозит не только изготовление прибора, но и градуировку шкалы стрелочного индикатора. Значительно удобнее пользоваться омметром с линейной шкалой:

• во-первых, не нужно рисовать новую шкалу, поскольку остается шкала стрелочного индикатора,
• во-вторых, значительно упрощается налаживание прибора.

В сказанном нетрудно убедиться, собрав для своей радиолаборатории предлагаемый омметр, рассчитанный на измерение сопротивлений от единиц Омов до 500 кОм. Чтобы омметром было удобно пользоваться, этот диапазон разбит на пять поддиапазонов. Принципиальная схема омметра с линейной шкалой приведена на рис.1.

Рис.1.

Основу омметра составляет операционный усилитель (ОУ) DA1, на неинвертирующий вход которого подано напряжение (оно является образцовым) с параметрического стабилизатора R6VD1, а к выходу подключен эмиттерный повторитель на транзисторе VT1 для усиления выходного тока ОУ. Проверяемый резистор Rx, выводы которого соединяют с зажимами Х1 и Х2, включен в цепь отрицательной обратной связи усилителя. В эту же цепь переключателем SA1 включают один из резисторов R1—R5 в зависимости от выбираемого предела измерения, а значит, предполагаемого сопротивления резистора Rx.

Микроамперметр РА1 и резисторы R8, R9 образуют вольтметр, который измеряет падение напряжения на резисторе Rx (разность потенциалов между входами операционного усилителя практически равна нулю и не влияет на точность измерения).

Резисторы R1—R5 должны быть подобраны с точностью не хуже 5 % — тогда настройку омметра достаточно будет провести на каком-нибудь одном поддиапазоне. Стрелочный индикатор РА1 — микроамперметр с током полного отклонения стрелки 100 мкА, но подойдет и более грубый прибор, например, миллиамперметр на 1 мА. При этом, естественно, придется установить резисторы R8 и R9 значительно меньшего номинала. Транзистор — любой из серии КТ815 либо другой кремниевый структуры n-р-n средней или большой мощности.

Налаживание прибора можно проводить на любом поддиапазоне, кроме первого («50 Ом»). Скажем, выбираем второй поддиапазон и подключаем к зажимам омметра резистор сопротивлением 300. 400 Ом (его желательно измерить возможно точно на промышленном омметре). После этого перемещением движка подстроечного резистора R8 устанавливаем стрелку индикатора в положение, соответствующее сопротивлению резистора Rx.

При переходе на другие поддиапазоны проведенная калибровка шкалы сохраняется, но при переходе на первый поддиапазон и измерении малых сопротивлений погрешность отсчета может несколько возрасти. Поэтому желательно подключить к зажимам резистор сопротивлением 30. 40 Ом и зафиксировать показания стрелочного индикатора. Если погрешность ощутимо возросла, рекомендуется уменьшить ее более точным подбором резистора R1.

Если проверяемый резистор не подключен к зажимам, стрелка индикатора зашкаливает, а при замыкании зажимов она возвращается на нулевую отметку шкалы. При проверке резисторов на поддиапазоне «50 Ом» омметр потребляет от источника питания ток около 100 мА, а на остальных поддиапазонах — не более 20 мА. Если отказаться от указанного «неэкономичного» поддиапазона, то можно измять транзистор и резистор R7, а вывод 6 микросхемы подключить к точке соединения резистора R8 с зажимом Х2.

Источник

Юный техник 1978-03, страница 68

Омметр, который мы предлагаем построить радиолюбителям, отличается от большинства приборов такого рода тем, что имеет линейную шкалу. Этим омметром и пользоваться удобней, и налаживать его проще.

ОММЕТР С ЛИНЕЙНОЙ ШКАЛОЙ

Почему шкала омметра большинства измерительных приборов не линейная? Дело в том, что измеряемая цепь в таких приборах является частью делителя напряжения или плечом моста (при мостовой «схеме измерения) и ток через нее непостоянен — он зависит от сопротивления цепи. Причем зависимость эта нелинейная, что и определяет характер шкалы отсчета стрелочного индикатора прибора.

Другое дело, если через измеряемую цепь пропускать строго постоянный (по значению) ток и измерять падение напряжения на ней. Тогда согласно закону Ома падение напряжения будет прямо пропорционально сопротивлению цепи, а значит, шкала индикатора (в данном случае вочьтмет-ра) будет линейной.

Прежде чем рассказать о практической схеме омметра с линейной шкалой, познакомимся с его упрощенной схемой, приведенной на рисунке 1. На транзисторе Т собран стабилизатор тока. Поскольку напряжение на базу транзистора снимается с кремниевого стабилитрона Д, ток в цепи эмиттера будет стабилен и зависеть только от -сопротивления резистора R3. Стабильным будет и ток коллектора, протекающий через измеряемый резистор Rx с неизвестным сопротивлением. Поэтому

вольтметр ИП будет измерять напряжение, прямо пропорциональное сопротивлению подключаемых резисторов.

Выбор резистора Ra определяется возможными изменениями тока базы транзистора при установке различного тока эмиттера. А задаваемый ток эмиттера, в свою очередь, определяется выбранным пределом измерения. При малых значениях измеряемого сопротивления ток эмиттера выбирают большим, но не превышающим значения предельно допустимого тока для данного транзистора. Нижний предел тока эмиттера зависит от возможного минимального обратного тока коллектора (I к. о.) данного транзистора. Для измерения резисторов с большим сопротив тением нужио выбирать транзисторы с возможно ма лым значением тока I к. о. Кроме того, для предупреждения шунтирующего влияния вольтметра ИП его входное сопротивление должно быть значительно больше (по крайней мере, на порядок) предельного значения измеряемого сопротивления. Исходя из этих соображений и была выбрана практическая схема (рис. 2) омметра с линейной шкалой.

В качестве стабилизатора тока применен транзистор структуры п-р-п с обратным током коллектора не более 1 мкА. Значение

Источник

ОММЕТР С ЛИНЕЙНОЙ ШКАЛОЙ

У радиолюбителей, особенно начинающих, большой популярностью пользуются омметры с линейной шка­лой, не требующие замены и градуировки шкалы стре­лочного индикатора. Сравнительно простая конструкция такого омметра была разработана на операционном усилителе. Омметр позволяет измерять сопротивления от 1 Ом до 1 МОм, что вполне достаточно для многих практических целей.

Принцип действия омметра на операционном усили­теле поясняет рис. 1. Измеряемый резистор Rх вклю­чен в цепь обратной связи между выходом усилителя и его инвертирующим входом. В этой же цепи стоит и эталонный резистор R₃. На неинвертируюший вход по­дается опорное напряжение от источника G1. В таком режиме выходное напряжение операционного усилителя будет зависеть от соотношения сопротивлений R_x и R₃ цепи обратной связи. Его и измеряет относительно опорного напряжения вольтметр PV, показания которо­го прямо пропорциональны сопротивлению R_x.

Рис. 1. Функциональ­ная схема омметра с линейной шкалой

Принципиальная схема омметра приведена на рис. 2. Опорное напряжение + 2 В на неинвертирующем входе усилителя создается де­лителем из резистора R10 и стаби­лизатора тока на транзисторе VI. Точное значение опорного напряже­ния подбирают переменным рези­стором R12. Поскольку при измере­нии малых сопротивлений ток в измерительной цепи, а значит, и вы­ходной ток усилителя может пре­вышать допустимый для ОУ, в омметр введен эмиттерный повто­ритель на транзисторе V3. Чтобы защитить стрелочный индикатор от перегрузок при слу­чайном увеличении выходного напряжения усилителя из­за неправильного положения переключателя S1, парал­лельно выводам индикатора подключен диод V2,

Вольтметр состоит из миллиамперметра РА1 и ре­зисторов R13, R14. В показанном на схеме положении кнопки S2 вольтметр рассчитан на измерение напряже­ний до 2 В. При замыкании контактов кнопки резистор R14 шунтируется и вольтметр измеряет напряжение до 0,2 В.

Эталонные резисторы подключаются к инвертирую­щему входу ОУ переключателем S1. Сопротивление эта­лонного резистора определяет поддиапазон измерений омметра. Так, при включении резистора R1 прибором можно измерять сопротивления примерно от 100 кОм до 1 МОм. При следующем положении переключателя предельное измеряемое сопротивление может достигать 300 кОм, а при дальнейших положениях эти значения будут соответствовать 100 кОм, 30 кОм, 10 кОм, 3 кОм, 1 кОм, 300 Ом, 100 Ом. В итоге получается девять поддиапазонов измерения.

Благодаря кнопке S2 пределы измеряемых сопро­тивлений можно уменьшить в 10 раз. Пользуются ею только на двух последних поддиапазонах. Таким обра­зом, к имеющимся поддиапазонам добавляются еще два: до 30 Ом и до 10 Ом.

Рис. 2. Принципиальная схема омметра с линейной шкалой

Чтобы более экономно расходовать энергию источника питания, его подключают к прибору кнопкой S3 только во время измерения.

Рис. 3. Размещение деталей на лицевой панели корпуса

Детали омметра размещены в небольшом корпусе. На съемной лицевой панели из гетинакса размерами 190 X 130 мм (рис. 3) укреплены индикатор, переклю­чатель поддиапазонов S1 и кнопочные выключатели S2, S3, резистор калибровки R12 и зажимы для подключения источника питания и проверяемого резисто­ра (или другой детали, обладающей оммическим сопро­тивлением) .

Эталонные резисторы подпаяны непосредственно к лепесткам переключателя, а операционный усилитель и транзисторы смонтированы на плате из стеклотексто­лита (можно гетинакса) размерами 35 X 30 мм, кото­рую можно прикрепить, например, к лицевой панели с внутренней стороны.

Резисторы R1 — R9 могут быть МЛТ-0,125, МЛТ-0,25 или другие, подобранные с точностью ±1%, — от этого во многом зависит точность измерений. Перемен­ный резистор R12 — СПЗ-4а или другой. Диод V2 мо­жет быть, кроме указанного на схеме, Д226 с любым буквенным индексом или другой с прямым напряже­нием 0,3…0,6 В. Транзисторы любые из серий К.Т312, КТ315. Стрелочный индикатор может быть с током полного отклонения стрелки 1 мА и внутренним сопротив­лением 82 Ом. Тогда резистор RI3 должен иметь со­противление 118 Ом, a R14 — 1,8 кОм. Подойдет и ми­кроамперметр М24 с током полного отклонения стрел­ки 100 мкА и внутренним сопротивлением 783 Ом. (та­кой индикатор показан на рис. 3), он удобен тем, что имеет шкалу на 100 делений, облегчающую отсчет из­меряемых сопротивлений. Но в этом случае необходи­мо зашунтировать индикатор резистором сопротивле­нием около 92 Ом, чтобы стрелка индикатора отклоня­лась на конечное деление при токе 1 мА. Сопротивле­ния резисторов R13, R14 для такого варианта остаются неизменными. В случае же использования индикатора с другим внутренним сопротивлением придется пересчи­тать сопротивление резисторов так, чтобы с резистором R14 стрелка индикатора отклонялась на конечное деле­ние шкалы при напряжении 0,2 В, а с последовательно соединенными резисторами R13, R14 — npи напряжении 2 В.

Налаживание прибора начинают с проверки правильности монтажа. Затем подключают к зажимам питания источник напряжением 9 В, например две по­следовательно соединенные батареи 3336Л. К зажимам «Rх» подключают выводы точно измеренного резисто­ра, например, сопротивлением 100 кОм. Движок пере­менного резистора R12 устанавливают в среднее поло­жение, а ручку переключателя S1 — в положение «.300 к». Только после этого нажимают кнопку S3. Стрелка индикатора должна отклониться примерно на треть шкалы. Добиваются этого переменным резисто­ром R12 «Калибр». Затем переключателем устанавли­вают поддиапазон «100 к» и переменным резистором добиваются точного отклонения стрелки индикатора на конечное деление шкалы. Проверяют калибровку на других поддиапазонах, подключая к зажимам «Rx» ре­зисторы сопротивлением 30 кОм, 10 кОм, 3 кОм и так далее. При значительных расхождениях в показаниях индикатора и сопротивлении измеряемого резистора следует подобрать точнее соответствующий эталонный резистор.

Чтобы избегать зашкаливания стрелки индикатора при работе с омметром, нужно всегда начинать измерения в положении переключателя «1 М», а затем, по мере отклонения стрелки индикатора, постепенно переходить на другие поддиапазоны.

Источник

Омметр с линейной шкалой

Омметр (рис. 9.1) имеет линейную шкалу, не требует калибровки установки нуля перед измерениями, не чувствителен к изменению питающего напряжения. Отклонение стрелки измерительного прибора РА1 пропорционально отношению сопротивлений резисторов Rx (испытываемый резистор) и R1 или R2 (образцовый резистор). При равенстве сопротивлений резисторов стрелка миллиамперметра РА1 отклоняется на последнюю отметку шкалы. При замыкании входа омметра напряжение на выходе операционного усилителя DA1 из-за обратной связи устанавливается равным напряжению на неинвертирующем входе (оно определяется напряжением стабилизации стабилитрона VD1), и ток через миллиамперметр не протекает. Омметр имеет два предела измерения: 1 кОм и 100 кОм, устанавливаемых тумблером SA1. Кнопка SB1 включается на время измерения и служит для установки стрелки прибора перед измерениями в привычное нулевое положение. Элементы R3, VD1, С1 образуют параметрический, стабилизатор напряжения, а диод VD2 защищает измерительный прибор РА1 от перегрузки.

В приборе используется миллиамперметр (тестер) с током полного отклонения 1 мА. Для налаживания и калибровки прибора необходимы резисторы сопротивлением 1 и 100 кОм (для каждого из двух пределов измерения). Например, для калибровки омметра на пределе измерения «1 кОм» следует подключить к зажимам XI, Х2 резистор сопротивлением 1 кОм и вращением ручки подстроечного резистора R4 установить стрелку миллиамперметра на последнее деление шкалы. Такую же операцию проводят на другом пределе измерения «100 кОм». Обратите внимание, что перед первым включением питания омметра движок резистора R4 должен быть выведен в верхнее (по схеме) положение.

Рис. 9.1. Омметр с линейной шкалой

Детали устройства смонтированы на печатной плате, чертеж которой показан на рис. 9.2. На ней установлены все детали, кроме кнопки SB1, переключателя SA1 и гнезд XI—Х4.

Кроме указанного на схеме, можно применить практически любой ОУ. Без корректировки печатной платы подойдут ОУ типа КР140УД608, К140УД6, КР140УД708, К140УД7. При установке этих ОУ конденсатор С2 не нужен.

Источник