Цифровые измерительные приборы/Комбинированный цифровой прибор

< Цифровые измерительные приборы
Выкупить рекламный блок

Функциональное назначение данного прибора — измерять постоянные и переменные напряжения и токи, сопротивления и емкости, а также частоты электрических колебаний. Прибор может работать в режиме генератора. При этом он вырабатывает колебания только синусоидальной формы.

Технические характеристики:

Диапазоны измерений:

  • постоянного напряжения,
    • мВ........ 1 — 2000
    • В........ 2 — 1000
  • переменного напряжения,
    • мВ........ 5 — 2000
    • В........ 2 — 350
  • сопротивлений,
    • Ом............ 0,1 — 2000
    • кОм............ 2 — 2000
  • емкостей,
    • нФ............... 0,1- — 2000
    • мкф.............. 2 — 2000
  • Входное сопротивление, МОм.......... 3
  • Выбор полярности............. автоматический

Погрешность измерения, %:

  • постоянных напряжений и сопротивлений .... 0,2
  • постоянных токов и емкостей ........ 0,3
  • переменных напряжений и токов....... 0,5
  • Входное сопротивление частотомера, МОм..... 1
  • Максимальная частота счета, МГц........ 20
  • Чувствительность, ,мВ............. 25
  • Число знаков отсчета ............. 5
  • Диапазон генерируемых частот, Гц...... 0,4 — 2-Ю5
  • Переключение поддиапазонов .......... ручное
  • Питание — сеть переменного тока напряжением, В . . 220
  • Мощность потребления, ВА.......... 5

В состав прибора входят следующие функциональные узлы: У1 и У2 — источники питания, УЗ — преобразователь напряжение — частота, У 5 — входное устройство вольтметра, У7 — входное устройство частотомера, У8 — -узел управления, У9 — счетчик частотомера, У10 — преобразователь RС-параметров в частоту, У11 — широкополосный усилитель.

Рис. 33. Принципиальная схема комбинированного цифрового прибора

Принципиальная схема прибора приведена на рис. 33 (УЗ, У5, У10) и 34 (У1, У2, У7 — У9, У11). Основа вольтамперметра и источников питания та же, что и в измерительном цифровом приборе. Поэтому, прежде чем приступить к изготовлению данного прибора, необходимо ознакомиться с принципиальной схемой, приведенной на рис. 32.

Особенность комбинированного прибора заключается в том, что измерение сопротивлений и емкостей производится не на постоянном, а на переменном токе. Это позволяет сместить диапазон измерения емкостей в сторону малых значений. Теперь емкость может быть измерена с разрешением 0,1 пФ. Верхний же предел измерения емкости ограничивается до 2 мкФ. Если возникает необходимость в измерении больших емкостей (до 2000 мкФ), то в прибор следует включить узел У6 — преобразователь сопротивлений и емкостей в частоту. Включение узла У6 позволит определять также статистический коэффициент передачи тока транзисторов h21Эи измерять активное сопротивление резисторов. Измерительный интервал при измерении напряжений, токов, сопротивлений и емкостей постоянен и равен 0,2 с.

Нажатием кнопки «F*» прибор переводится в режим измерения внешней частоты. Измерительные интервалы при измерении частот равны 0,01; 0,1; 1 и 10 с. Емкость счетчика составляет 19999, что позволяет отображать на табло счетчика частоту до 20 МГц. Ручкой «Порог», отсекая положительную или отрицательную часть сигнала, выбирают порог срабатывания частотомера. В режиме работы «G» прибор вырабатывает сигналы синусоидальной формы, частота которых определяется собственным счетчиком.

Верхние пределы генерируемых частот первых четырех поддиапазонов, устанавливаемые переключателем S4, имеют следующие значения: 200 и 2000 Гц, 20 и 200 кГц. Исключение составляет пятый поддиапазон. Из-за инерционности примененных ОУ получить частоты до 2000 кГц не удается. Даже поддержание амплитуды выходного сигнала практически постоянной в диапазоне частот 100 — 200 кГц встречает определенные трудности. Лучшим средством преодоления их является выбор ОУ с возможно большей скоростью нарастания выходного напряжения (К544УД2, К140УД11). Свободный пятый поддиапазон целесообразно использовать для генерации низких частот, который иногда может понадобиться в практической работе. Поддиапазон частот в этом положении переключателя 0,4 — 20 Гц. Точного подбора емкостей конденсаторов С13 — С17 делать не требуется. Важно только, чтобы верхняя граница каждого поддиапазона генерируемых частот была перекрыта на 5 — 10%.

Рис. 34. Принципиальная схема комбинированного цифрового прибора (продолжение)

Измеритель амплитуды выходного сигнала в данном приборе отсутствует. Амплитуда сигнала определяется снятием сигнала с соответствующего гнезда Х24 — Х27 и плавной регулировкой переменного резистора R29 по механическому счетчику, закрепленному на его оси. Резистор R29 типа СП5 — 39В, десятиобо-ротный с линейной зависимостью сопротивления от угла поворота движка. Шкала счетчика проградуирована в действующих значениях выходного напряжения (в данном случае используются только пять оборотов).

Число элементов входных делителей напряжения и тока, а также эталонных резисторов и конденсаторов в данном варианте прибора довольно велико, поэтому целесообразно распаять их на отдельной печатной плате, а для повышения надежности соединений и исключения переходных сопротивлений разъем в этом случае не применять.

Переключатель S1 типа П2К собран так, чтобы S1.1, S1.8 и S1.9 были с независимой, а S1.2 — S1.7 с зависимой фиксацией. Так как мощный усилитель узла У11 используется здесь только для усиления синусоидальных колебаний, а сам усилитель, собранный на ОУ А2, обладает достаточным коэффициентом усиления и без предварительного усиления, в схеме узла У11 маломощный усилитель ка ОУ А1 можно исключить. В этом случае на плату узла У11 не устанавливают следующие элементы: А1, VI, Cl, R1 — R7, а сопротивление резистора R11 увеличивают примерно до 7,5 кОм.

Градуировку шкалы счетчика резистора R29 «Амплитуда» производят следующим образом: устанавливают счетчик в положение «1 — 00», подключают к прямому выходу усилителя У11 (гнезду Х24 «Ослабление, 0 дБ») цифровой вольтметр переменного тока. Сигнал с выхода узла У10 (вывод 5) подают непосредственно на резистор R29. Поворотом движка подстроечного резистора R12 на плате У11 добиваются такого положения, при котором выходное напряжение равно 1В с точностью до трех-четырех знаков. Если пределов регулирования резистором R12 не хватает, уточняют сопротивление резистора R11.

Напряжения калибровки +1 и — 1 В, необходимые для контроля работы вольтметра, выставляют по цифровому вольтметру постоянного тока, подключенному к переключателю S1.8. Точные значения этих напряжений устанавливают резисторами R19 и R20, расположенными на плате У2 стабилизаторов напряжения.

Проверка работоспособности прибора в различных режимах производится -при нажатой кнопке S1.9 «Контр». При этом на счетчике отображается в режиме «Ux» + 1000 мВ или ~ 1000 мВ (в зависимости от положения переключателя S1.8), в режимах «Rх» — 1000 Ом, «С*» — 100,0 пФ, «Fх» — 1000 кГц.

В режиме измерения емкостей параллельно входным зажимам Х16 и Х17 подключают конденсаторы С18 и С19, суммарная емкость которых вместе с входной емкостью прибора составляет 100 пФ. В этом же положении производится измерение емкостей менее 100 пФ.