Меню

Прибор для измерения токов высокой частоты



Прибор для измерения токов высокой частоты

9zip.ru Катушки Теслы Измерение токов высокой частоты

В этой статье содержатся отдельные абзацы из хорошей книги, описывающие замер высокочастотных токов. Эта информация поможет найти правильный способ определения баланса мощностей при поиске свободной энергии (разумеется, если не устраивает очевидный способ подтверждения того, что генерируется больше, чем потребляется — самозапитка автономного устройства).

При измерении тока (как и при любом виде измерений) измерительный прибор оказывает влияние на измеряемую величину. Это обусловлено тем, что:

1) измерительный прибор всегда потребляет некоторую энергию из измеряемой цепи;
2) всякий измерительный прибор переменного тока обладает реактивными параметрами — индуктивностью и емкостью, а также ёмкостью относительно «земли». (Под «землей» на высоких частотах следует понимать все окружающие предметы и, в первую очередь, металлические массы).

Собственная частота обычных высокочастотных амперметров лежит в области дециметровых волн.

Основные требования, которым должны удовлетворять амперметры широкого диапазона:
1) принцип работы амперметра не должен зависеть от частоты в интересующем нас диапазоне частот;
2) мощность, потребляемая амперметром, должна быть возможно меньше;
3) собственная ёмкость прибора, а также ёмкость прибора относительно земли должна быть как можно меньше;
4) частота собственных колебаний амперметра должна лежать возможно выше;
5) размеры рабочей части прибора должны быть малы по сравнению с длиной рабочей волны.

Чем выше частота тока, тем труднее создать прибор, удовлетворяющий этим требованиям. Поэтому измерение тока на очень высоких частотах (выше примерно 3000 Мгц) становится невозможным. Оценку тока на этих частотах производят, определяя величины, более доступные для измерения: напряжение, мощность, полное сопротивление, напряжённость поля.

Для измерения переменных токов в широком диапазоне частот наиболее часто применяют приборы, основанные на преобразовании переменного тока в постоянный; это преобразование осуществляют с помощью термопреобразователя, болометра и термистора. Эксплуатационные измерения, часто допускающие погрешность порядка 10-20%, производят преобразованием переменного тока в постоянный с помощью полупроводникового детектора (например, германиевого).

Так как измерение напряжения высокой частоты выполнить легче, чем измерение тока, то последний можно определить косвенно, измерив напряжение на сопротивлении, величина которого известна. Особенно широко применяется этот метод при измерении импульсных токов с большой скважностью.

Для целей градуировки используют фотоэлектрический преобразователь переменного тока в постоянный. На очень высоких частотах градуировку термоамперметров производят также, измеряя напряжение на подогревателе, сопротивление которого известно.

Ввиду того, что измерение тока полупроводниковыми выпрямителями, по существу, сводится к измерению напряжения, этот вопрос следует рассматривать отдельно. Измерение же весьма слабых токов болометрами или термисторами также рассматривается отдельно.

Термоэлектрические амперметры

Если взять два проводника из разнородных материалов, например один из нихрома, другой из константана, и соединить их в точках А и Б, то в пограничных слоях проводников возникают контактные разности потенциалов, компенсирующие друг друга при равенстве температур точек А и Б. Если же температуру одной из этих точек (например, точки А) повысить, то в цепи, образованной указанными проводниками, возникает постоянный по направлению ток. Этот ток — результат так называемой термоэлектродвижущей силы (термоэдс), величина которой зависит от материалов проводников и от разности температур «горячего» А и «холодного» Б концов. Обнаружить ток можно, разорвав цепь в точке Б и включив в разрыв магнитоэлектрический гальванометр или микроамперметр.

Проводники из разнородных металлов АБ и АБ’ соединённые в точке А, называют термопарой, а точку А — термоспаем. Концы термопары Б и Б’ соединяют с металлическими пластинами, обладающими значительной теплоемкостью, для того чтобы температура этих концов поддерживалась приблизительно неизменной и равной температуре окружающей среды.

В качестве материалов для термопар используют медь—константан, манганин-константан, нихром-константан, хромель—копель и др. Обычно используемые термопары развивают термоэдс, не превышающую примерно 15 мв (в рабочих условиях).

Явление термоэдс можно применить для измерения постоянного и переменного токов, если тепло, выделяющееся при прохождении измеряемого тока через соответствующим образом выполненный подогреватель, использовать для нагрева термоспая. Устройство, состоящее из подогревателя и термопары называют термопреобразователем. Сочетание же термопреобразователя и магнитоэлектрического прибора образует термоэлектрический амперметр.

В состав термопреобразователя может входить одна или несколько термопар. Термопреобразователь, содержащий одну термопару, называют термоэлементом. Практически применяют термоэлементы следующих типов:

1) подогревный контактный, в качестве подогревателя используется специальный
проводник, в середине которого на очень малой поверхности приваривается горячий конец термопары;
2) подогревный бесконтактный (или с косвенным подогревом), в котором непосредственный контакт между подогревателем и термопарой отсутствует. В подобных термоэлементах термопара отделена от подогревателя изолятором (стеклянная, кварцевая или фарфоровая бусинка). Условия передачи тепла от подогревателя к горячему концу термопары при этом ухудшаются, вследствие чего уменьшается чувствительность [т. е термоэдс (в мв), соответствующая изменению температуры подогревателя на 1°С] и возрастает тепловая инерция термоэлемента. Вместе с тем очень резко ослабляется связь между цепями измеряемого тока и термопары, так как элементом связи между ними является весьма малая ёмкость между подогревателем и термопарой (порядка 0,1-0,5 пФ). Это приводит к уменьшению погрешности измерения тока на высоких частотах. Поэтому на частотах порядка 10 Мгц и выше применяются исключительно бесконтактные подогревные термоэлементы.

Термоэлементы, рассчитанные на токи до 500 ма, помещают в вакуумированные или наполненные инертным газом стеклянные баллоны. Благодаря этому уменьшаются потери тепла, и повышается чувствительность термоэлементов.

Для измерения тока в диапазоне дециметровых волн применяются термоэлементы специальной конструкции, характеризующиеся тем, что они встраиваются в коаксиальную линию (типичную для этого диапазона волн) так, что образуют с ней конструктивно одно целое, причём сопротивление подогревателя по высокой частоте согласовано с линией.

Как и все приборы, построенные на принципе использования мощности, выделяющейся в них в виде тепла, термоэлектрические приборы подчиняются квадратичному закону. Это означает, что термоэдс, создаваемая термопарой, и ток, протекающий через гальванометр, пропорциональны, по крайней мере, в первом приближении квадрату эффективного значения тюка, протекающего через подогреватель (независимо от формы кривой этого тока), т. е шкала термоэлектрического прибора имеет квадратичный характер. По этой причине начальная часть шкалы, соответствующая примерно 20% предельного тока прибора, получается очень сжатой и практически не может быть использована. Инерционность термоэлектрических приборов довольно значительна, и эти приборы допускают даже кратковременную перегрузку не больше 50%.

Термоамперметры выполняются на пределы от 1 ма до десятков ампер. Подогреватели изготовляются из круглого или ленточного нихрома, константана, угля, платино-хромеля и других материалов и имеют очень небольшую длину, не превышающую часто 8—10 и даже 6 мм, что обеспечивает равномерное распределение тока вдоль них до весьма высоких частот. Сопротивление подогревателя зависит от предельного тока прибора. Так, в приборах с предельным током 1 ма оно равно примерно 1000 ом, в приборах до 10 ма — десяткам, в приборах на 100 ма — единицам ом.

Конструктивно подогреватели выполняются таким образом, чтобы с изменением частоты сопротивление их по возможности не изменялось. С этой целью для измерения малых токов (примерно до 100 ма) подогреватели изготовляют в виде очень тонких нитей диаметром 10—20 мк, сопротивление которых можно считать практически неизменным до частот примерно 1000 Мгц. В приборах на более значительные токи (свыше 1 а) применяют полые тонкостенные металлические или металлизированные керамические трубки.

Сопротивление проводов термопары обычно равно 10—30 ом. Это сопротивление необходимо знать для надлежащего выбора магнитоэлектрического прибора, который следует выбирать так, чтобы его сопротивление примерно равнялось сопротивлению термопары, а предел измерения составлял 0,25—0,5 ма.

Термопреобразователь помещают как внутри корпуса магнитоэлектрического прибора, так и вне его. Последняя конструкция удобна для телеизмерений, например для контроля тока в антеннах и контурах передатчиков при управлении с центрального пульта.

Источник

Измерение напряжения и тока на низких и высоких частотах

Измерение напряжения и тока на промышленной частоте.Измерение напряжения и тока на промышленной частоте может быть выполнено любыми вольтметрами и амперметрами, работающими на частоте 50 Гц, но только когда объект измерения мощный. Та­кие измерения в основном выполняют электромагнитными и электро­динамическими вольтметрами и амперметрами (см. 2.5; 2.4).

Читайте также:  Электронная схема регулировки токов зарядного устройства

Для измерения напряжения на промышленной частоте приме­няют компенсаторы переменного тока. Чтобы уравновесить изме­ряемое напряжение компенсирующим напряжением необходимо выполнение следующих условий: равен­ство напряжений по модулю; противоположность их фаз ); равенство частот; одинаковая форма изме­ряемого и компенсирующего напряжений. Компенсаторы перемен­ного тока менее точны по сравнению с компенсаторами постоянного тока, так как отсутствует эталон ЭДС переменного тока.

Измерение напряжения на повышенной и высокой частотах.Измерение напряжения на повышенной и высокой частотах осуще­ствляется вольтметрами (выпрямительными, термоэлектрическими, электростатическими, электронными, см. 2.3; 2.6; 5.1), работаю­щими в указанном диапазоне частот, а также электронными осцил­лографами (см. 4.3). Осциллографы — приборы, чувствительные к напряжению, поэтому все измерения, выполняемые ими, сводятся к измерению отклонения электронного луча под действием прило­женного напряжения. Для конкретного исследования сигнала не­обходимо правильно выбрать тип осциллографа, выполнив усло­вия согласования, подключить последний к объекту измерения, заземлить, а затем определить вид синхронизации, ее амплитуду, режим развертки, длительность, коэффициент отклонения.

От правильного учета возможных искажений и погрешностей зависит точность полученных результатов измерения.

Измерение тока в цепях повышенной и высокой частоты.С уве­личением частоты точность измерения переменного тока электро­магнитными иэлектродинамическими амперметрами в обычном ис­полнении падает. Приборы специального изготовления имеют расширенный диапазон частот (примерно до 8—10 кГц) и используются для измерения токов в мощных цепях (см. 2.4; 2.5).

В маломощных цепях повышенной и высоких частот ток изме­ряется выпрямительными, термоэлектрическими, электронными цифровыми амперметрами, аналоговыми и цифровыми электронными вольтметрами на резисторе с известным сопротивлением (см. 2.3; 5.1; 7.7). Амперметр должен обладать минимальными значениями входных сопротивлений, индуктивностей и емкостей. С увеличением частоты в цепи измерения тока влияние паразитных емкостей возрастает, поэтому для уменьшения погрешностей от токов утечки амперметр следует включать на участке с потенциалами, наиболее близкими к потенциалу земли (рис. 7.12, где и — емкости зажимов 1 и 2 амперметра относительно земли). Это особенно важно при измерениях на высокой частоте. При правильном включении амперметра паразитная емкость находится под на­пряжением, равным падению напряжения на амперметре, но по­скольку значение последнего незначительно, то и токи утечки будут малы, при этом емкость закорочена. При неправиль­ном включении амперметра паразитные емкости и нахо­дятся под полным напряжением , поэтому даже при малых значениях и токи утечки будут значительными.

Рисунок 7.12 – Схема правильного включения амперметра

Измерение токов в цепях высокой частоты преимущественно выполняется термоэлектрическими амперметрами.

Термоамперметры — сочетание термопреобразователя и магнитоэлектрического измерительного механизма. Термопреобразователь состоит из одной или нескольких термопар и нагревателя. При протекании тока по нагревателю, выполненному из материала с большим удельным сопротивлением (нихрома, константана и др.), выделяется тепло, под действием которого нагревается горя­чий спай термопары, а на ее холодных концах возникает термо-ЭДС.

Термо-ЭДС зависит от материала проводников термопары и про­порциональна разности температур горячего и холодного ее кон­цов, т. е. пропорциональна температуре перегрева .

В среднем равно 30-40 мкВ на 1 °С перегрева. Вследствие инерции нагревателя температура перегрева не успевает следовать за изменениями подводимого тепла и определяется его средним значением:

(7.13)

Если холодные концы термопары замкнуть на измерительный магнитоэлектрический механизм, то по замкнутой цепи измерителя потечет ток

(7.14)

где среднеквадратичное значение тока; Ra — сопротивление цепи измерителя, включая сопротивление термопары; коэф­фициенты пропорциональности, зависящие соответственно от свойств термопары и данных измерительного механизма.

Так как в (7.14) значение измеряемого тока входит в квадрате, то прибор пригоден для измерений в цепях как постоянного, так и переменного токов. Шкала прибора градуируется в среднеквадра­тичных значениях тока.

Рисунок 7.13 Схемы включения термопреобразователей

По способу нагрева горячего спая термо­пары термопарообразователи делят на контактные и бесконтактные. В контактных термопреобразователях (рис. 7.13, а) горячий спай термопары приварен непосредственно к нагревателю, при этом имеется гальваническая связь между измеряемой и измерительной цепями. В бесконтактных термопреобразователях (рис. 7.13, б) горячий спай термопары отделен от нагревателя изоляционным материалом (каплей стекла), что ухудшает условия теплопередачи, увеличивает тепловую инерцию, уменьшает чувствительность, но позволяет последовательно соединять несколько термопар, уменьшать влияние паразитных емкостей (между измеряемой и измерительной цепями). В некоторых бес­контактных преобразователях термопару протягивают внутри тон­кой стеклянной трубочки, на которую намотан нагреватель. Для увеличения чувствительности и более эффективного использова­ния преобразователи соединяют в мостовую схему.

В зависимости от типа преобразователя эти приборы исполь­зуют для измерения как постоянного, так и переменного тока в диа­пазоне частот 50 Гц 200 МГц. Но основное назначение термо­амперметров — измерение тока в цепях высокой частоты. На высо­ких частотах проявляются паразитные параметры термопреобразо­вателя и поверхностный эффект в нагревателе. Поэтому каждый прибор рассчитывают на работу до определенной частоты измеряе­мого тока.

При измерениях несинусоидального тока показания термоампер­метра будут приближенно соответствовать среднеквадратичному значению тока, т. е.

Термоэлектрические амперметры выпускают для измерения токов от 100 мкА до десятков ампер.

Для измерения малых токов до 1 А применяют вакуумные тер­мопреобразователи. Их помещают в специальные стеклянные бал­лоны, из которых выкачан воздух, при этом благодаря уменьшению потерь на излучение тепла в окружающую среду чувствительность вакуумных преобразователей повышается. Вакуумные термопре­образователи бывают контактные и бесконтактные.

Для измерения токов от 1 А до 50 А используют воздушные термопреобразователи.

К достоинствам термоамперметров относят то, что их показания не зависят от частоты и формы переменного тока, к недостаткам — малую перегрузочную способность (допускаются перегрузки не бо­лее чем на 50 %), значительную мощность потребления (на 5 А при­мерно 1 Вт), ограниченный срок службы, невысокую точность (с изменением температуры изменяется сопротивление нагревателя, с увеличением частоты — паразитные параметры). Классы точ­ности термоэлектрических амперметров -1,5; 2,5; 4. В термоэлек­трических амперметрах, предназначенных для больших токов, в результате выделения значительного количества тепла подводя­щие колодки сильно разогреваются. Чтобы устранить влияние перегрева, применяют кроме основной еще и компенсационную термопару, горячий спай которой укреплен на одной из колодок, а термо-ЭДС направлена навстречу термо-ЭДС основной термопары. Расширение пределов измерения осуществляют с помощью транс­форматора тока с ферритовым тороидальным сердечником. Термо­амперметры бывают щитовые и переносные.

Для усиления постоянного тока термопары в термоамперметрах применяют фотоусилители. Термопары с фотоусилителем много­предельны, имеют повышенную способность к перегрузкам, высо­кую чувствительность и частотный диапазон до 1 МГц.

Дата добавления: 2018-02-28 ; просмотров: 2011 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник

Выбираем мультиметр для дома

Все помнят уроки физики, на которых собиралась простая схема для измерения силы тока и напряжения. В качестве потребителя электроэнергии использовался резистор, сопротивление которого также надо было измерить. Все показания снимались универсальным прибором — тестером. Это были популярные модели Ц-4324, 4342, 4353 и им подобные. Называли их «цешками», слова «мультиметр» в обиходе еще не было.

Мультиметр2

Кроме нескольких разъемов для подключения измерительных кабелей, тестер имеет три группы управления: кнопочные переключатели режимов, рукоятка установки пределов измерения, и ручка установки нуля. Дело в том, что автоматики в приборах еще не было, и точка отсчета менялась в зависимости от разряда батарейки.

Тестер выполнен по аналоговой схеме, но погрешность измерения достаточно низкая, и в умелых руках прибор представлял собой довольно точный инструмент. Точно считать показания стрелочной шкалы можно было, лишь при перпендикулярном взгляде. Многие приборы для точного визуального позиционирования имели зеркальную полоску.

Шкала

Недостатки, типичные для оборудования того времени:

  • сложность в управлении требовала определенных навыков;
  • универсальная шкала не позволяла сразу получить результат: требовалось самостоятельно переводить величины в зависимости от выставленного предела измерения;
  • отсутствовала элементарная защита от перегрузки: прибор легко можно было вывести из строя при неверном подключении.

Появившиеся на рынке цифровые тестеры (цифровым был не только дисплей, но и схема управления) были удобнее в использовании, но разница в стоимости первое время продлевала рыночную жизнь стрелочным «цешкам».

Сегодня бал правят цифровые мультиметры. Помимо основных функций (измерение напряжения, силы тока и сопротивления), они могут тестировать различные виды радиодеталей, искать скрытую проводку в стенах, измерять температуру и уровень освещенности.

Читайте также:  Адаптер для сети переменного тока panasonic

Мультиметр4

При этом стоимость снизилась настолько, что стрелочные приборы покупают лишь радиолюбители старой школы.

Однако есть некоторые виды измерений, где аналоговые «цешки» по-прежнему востребованы.

Какой мультиметр лучше, стрелочный, или цифровой

Несмотря на схожее назначение, принцип работы у них радикально отличается.

Мультиметр5

  • Цифровая схема. Результат, видимый на цифровом дисплее — это не показания на участке измерения, а отображение вычисленного результата. В интегральную схему поступает некая величина, и в зависимости от выбранного режима измерений, встроенный микроконтроллер выдает сообщение на экран. Точность измерений не зависит от настройки «нуля», степени разряда батареи, или вашего глазомера. Вы просто видите готовые цифры, и нет необходимости производить дополнительные вычисления.
  • Аналоговые приборы непосредственно подключены к объекту измерения. То есть, любой сигнал с помощью комбинации радиокомпонентов переводится в электрический ток, отклоняющий рамку стрелки в магнитном поле. Измерение производится как бы «здесь и сейчас», то есть без ожидания результата вычисления.

Недостатки и преимущества аналоговых и цифровых приборов исходя из различных категорий

  1. Точность измерения. В этой дисциплине цифра вне конкуренции. Количество знаков после запятой — насколько позволяет длина шкалы. Количество делений на разметке стрелочного прибора ограничены нашим зрением. Не будем же мы рассматривать показания под лупой. К тому же, погрешность измерений у аналогового прибора зависит от влияния внешних магнитных полей и положения корпуса относительно горизонта.
  2. Настройка пределов измерения. В стрелочных приборах можно подключить схему из резисторных шунтов, и вычислить значение (прибавив нули) по единой шкале. Это неудобно. Цифровой мультиметр сразу показывает вычисленное значение. Некоторые приборы работают «по старинке» — оператор механически выбирает предел измерения. Более дорогие экземпляры определяют диапазон автоматически, необходимо лишь выставить измеряемый параметр (вольты, амперы, и так далее) Мультиметр6
  3. Полярность измеряемой величины: касается силы тока и напряжения. При работе со стрелочным тестером, переполюсовка недопустима. Стрелка будет вращаться в обратную сторону, упираясь в ограничитель. При большой величине сигнала можно сломать прибор. Дисплей цифрового мультиметра просто укажет на неверную полярность значком « – » перед результатом.
  4. Чувствительность (способность точно измерить сверхмалые величины). Даже самый чувствительный аналоговый прибор имеет достаточно большое сопротивление для измерения малых токов. У «цифры» таких проблем нет: встроенные усилители не оказывают влияния на измеряемую цепь. При измерении напряжения, проблем нет у обоих тестеров.
  5. Понятие линейности шкалы присутствует лишь у стрелочных приборов. Для измерения сопротивления и переменного напряжения (тока), шкала имеет разновеликие расстояния между делениями. Это неудобно, приходится постоянно об этом помнить. Шкала2
  6. Точка отсчета системы координат. Понятие «подстройка нуля» есть только у аналоговых тестеров. При переключении режимов измерения, диапазона величин, или просто потери емкости питающей батарейки, требуется каждый раз выставлять нуль. Разумеется, у «цифры» такой проблемы нет. При снижении напряжения питания до критической величины, прибор просто даст сигнал о замене батарейки, измерение станет невозможным.
  7. Воздействие внешних условий. Каждый тип мультиметра «страдает» от различных влияний, какой лучше выбрать — зависит от условий эксплуатации. Стрелочный прибор хорошо использовать в лабораторных условиях: он не терпит вибрации, ударов, магнитного поля. Зато без проблем переносит высокочастотные помехи, которые могут вывести из строя «цифру».
  8. Нестабильность измеряемого параметра. Показания на цифровом дисплее будут постоянно меняться, оператор просто не уследит за мерцанием. Аналоговая стрелка, благодаря механической инерции и пружине, будет показывать средний результат, который легко считать.
  9. Динамические измерения. С помощью цифровых мультиметров, параметр измерить невозможно. Существуют модели с эмулятором стрелочной шкалы, но эффективность такого решения довольно низкая.

Мультиметр8

А вот интеграционные возможности настоящей стрелки, позволяют визуально оценивать динамику изменения параметра. Например, наблюдать за процессом заряда конденсатора. Или отслеживать нелинейное затухание-нарастание напряжения.

Как выбрать мультиметр по категориям работ, разобрались. Для бытового применения все-же больше подходит «цифра». Если вы все-таки проводите измерения, доступные только аналоговому тестеру — придется иметь дома два прибора: тем более, что «цешку» можно купить буквально за копейки на вторичном рынке.

Кстати, производители позаботились о любых запросах покупателей: есть тестеры два в одном.

Мультиметр9

Если внутри действительно две самостоятельные схемы: традиционная аналоговая, и построенная на цифровом контроллере — это будет удачная покупка.

Наиболее актуальный вопрос: как выбрать цифровой мультиметр

Ценовой разброс настолько огромен, что неопытному мастеру не сложно потеряться в выборе. Понятное дело: хочется, чтобы и надежно, и функционально, и бесплатно. Базовый набор функций, в зависимости от наклейки с именем бренда, начинается от цены 100–250 рублей.

Мультиметр10

Вполне приличный мультиметр для элементарных домашних задач: проверить напряжение в сети, заряд батарейки (аккумулятора в автомобиле), прозвонить проводку.

Другая крайность — многофункциональный измеритель всего, что только возможно, с графическим дисплеем и элементарными функциями осциллографа.

Мультиметр11

Такое «сокровище» стоит, как 43 дюймовый ЖК телевизор.

Если вы не можете точно ответить на вопрос, для чего вам нужен этот прибор — выбор мультиметра очевиден: недорогой экземпляр с более-менее известным именем, цена до 300 рублей.

Для специфических задач — например, работы электриком: существуют мультиметры с ограниченным набором профессиональных функций.

Мультиметр12

В быту такой аппарат будет не востребован, равно как и тестер с функцией автомобильного сканера.

Мультиметр13

Лучший мультиметр — это прибор, в котором есть все необходимые функции, не более того. Любое дополнительное оснащение увеличивает его стоимость.

А если прибор нужен для занятий радиоделом, кроме элементарных задач он должен проверять радиодетали, и снимать с них параметры.

Наиболее востребованные возможности тестера

  • Измерение напряжения в диапазоне от 20 до 750 вольт. Разумеется, постоянное и переменное.
  • Сила тока (тоже постоянного и переменного). Диапазон измерений влияет на стоимость, поэтому надо исходить из принципа разумной достаточности. Для работы с электросхемами (ремонт, создание различных устройств) необходим предел измерений от 2 миллиампер. Проверка бытовых приборов и автоматов защиты — 20 Ампер. Такой же диапазон понадобится для поиска токов утечки в электрооборудовании и автомобильном аккумуляторе.
  • Измерение сопротивления — от 200 Ом до 2 мОм. В этот диапазон укладываются все востребованные резисторы.
  • Режим прозвонки. Функция копеечная, но очень нужная. Определяет исправность проводки. Если цепь замкнута, раздается звуковой сигнал.

Этот набор присутствует в любом приборе, даже самом дешевом. Рассмотрим расширенный функционал:

Мультиметр14

  • Проверка транзисторов. Добавляется гнездо с возможностью подключения деталей с различным расположением выводов.
  • Проверка диодов. Практически — это режим прозвонки.
  • Проверка конденсаторов. Есть вариант оценки исправности, а есть более дорогой функционал — измерение емкости. Для радиолюбителя — необходимая опция.

Дополнительные функции. Еще не относятся к специальным, но требуются далеко не всегда.

  • Измерение напряжения и переменного тока высокой частоты. Необходимо для настройки и ремонта импульсных блоков питания.
  • Измерение частоты колебаний (величина в Гц).
  • Оценка уровня освещенности в люменах. Подключается специальный выносной модуль. Опция дорогостоящая, требуется для выполнения профессиональных задач.
  • Измерение температуры, влажности воздуха, звукового давления. Датчики подключаются к стандартным контактам, фактически — происходит преобразование измеряемой величины в напряжение, которое пересчитывается процессором, и выводится на экран в виде искомой величины. Набор датчиков может стоить больше самого прибора.

Опции, повышающие комфорт и безопасность работы

Усиленные измерительные кабели.

Мультиметр15

Позволяют безопасно измерять высокое напряжение, выдерживают больше циклов измерений. Стандартные провода обычно быстро ломаются.

Подставка и обрезиненный корпус. Влияет на цену, но добавляет удобства в работе.

Мультиметр16

Подсветка шкалы, автовыключение прибора. Тоже оплачиваемые опции, добавляющие комфорта в использовании. Встречаются экземпляры со встроенным фонариком.

Цифровой мультиметр — как автомобиль. Можно купить базовую комплектацию за небольшие деньги, а можно утроить или удесятерить цену, набрав дополнительных опций. Выбор марки второстепенен, надежность можно заранее определить по сроку гарантии, которую предоставляет производитель.

Видео по теме

Источник

Высокочастотный амперметр

У коротковолновиков при настройке или испытаниях аппаратуры нередко возникает необходимость измерять ток высокой частоты. Стандартных приборов для подобных измерений обычно у радиолюбителя нет. Вот высокочастотное напряжение измерить легко (диод, конденсатор, индикатор). В приборах проблем с измерением напряжения не возникает. Там есть корпус, относительно которого меряют все напряжения. И провода, идущие от точек измерения до ВЧ-вольтметра, обычно столь коротки (в значениях длины волны измеряемого напряжения λ), что почти не влияют на проверяемое устройство.

Читайте также:  Как узнать коэффициент трансформации трансформатора тока

А вот в антенной технике сложнее. Во-первых, в антеннах часто вообще не бывает «земли» (например, симметричные антенны). Во-вторых, даже если «земля» и есть (скажем, GPили диполь с Y-согласованием), измерительные провода получаются недопустимо длинными. Представьте себе, как будет выглядеть попытка измерить напряжение в середине GP: ведь от этой точки до основания штыря придётся тянуть провод! Они фактически становятся частью антенны, изменяют её работу и распределение напряжения настолько, что точность и ценность таких измерений очень низки.

Для изучения и измерения того, что происходит в антенных проводниках, нужен ВЧ-амперметр. Он, в отличие от вольтметра, подключается в одной точке, а значит, не имеет длинных измерительных проводов, искажающих измерение.

Основой ВЧ-амперметра является датчик тока. Это специальный ВЧ-транс-форматор на ферритовом кольцевом магнитопроводе. Первичной обмоткой этого трансформатора является провод, в котором мы измеряем ток. Вторичная обмотка состоит из нескольких десятков витков, нагруженных на низкоомный резистор.

Показанный на рис. 1 токовый трансформатор работает так. Ток в измеряемом проводе через магнитопровод наводит ток во вторичной обмотке, который будет меньше тока в первичной цепи в отношение числа витков обмоток. Например, при отношении числа витков обмоток 20 (как в нашем приборе) он будет меньше в 20 раз. Этот ток, протекая через нагрузочный резистор, создаст на нём падение ВЧ-напряжения. Последнее уже можно измерить любым ВЧ-вольтметром (тут есть две точки для измерения — выводы вторичной обмотки): от детекторного диода до анализатора спектра или приёмника.

Рис. 1. Схема токового трансформатора

Если сопротивление нагрузочного резистора R выбрать, например, 50 Ом, при токе Iвх в первичной обмотке трансформатора напряжение Uвых (на его вторичной обмотке будет Uвыx=( Iвх/20)*50=2,5Iвx. Сопротивление 50 Ом в качестве нагрузки выбрано неслучайно, а для того, чтобы имелась возможность в качестве измерителя ВЧ-напряжения использовать приёмник или анализатор спектра (измерение очень маленьких ВЧ-токов).

Отношение N числа витков обмоток, т. е. число витков вторичной обмотки (первичная всегда имеет один виток), выбрано из компромиссных соображений. С одной стороны, чем меньше витков во вторичной обмотке, тем широкополоснее будет трансформатор. А с другой стороны, чем больше N, тем меньше вносимое в измеряемый провод сопротивление и меньше влияния нашего трансформатора на измеряемый провод. Вносимое сопротивление равно R/N 2 , т. е. в нашем случае 50/20 2 =0,125 Ом. Таким образом, активное входное сопротивление нашего ВЧ-амперметра — 0,125 Ом, что допустимо для большинства измерений.

Нам требуется измерительный прибор, а не «показометр». Для этого надо, чтобы магнитопровод мог работать в заданной полосе (т. е. феррит не должен быть слишком низкочастотным) и не насыщаться при значительных токах в измеряемом проводе (т. е. размеры магнитопровода должны быть достаточно большими).

Кроме того, магнитопровод должен быть распадающимся на две половинки, а его каркас — защёлкивающимся. Без этого пользоваться прибором будет почти невозможно: вы же не будете всякий раз продевать начало измеряемого провода сквозь магнитопровод и двигать последний до точки измерения.

И последнее (по упоминанию, но не по значению) требование к магнитопро-воду токового трансформатора: отверстие должно быть большим, чтобы иметь возможность измерять ток в оплётках толстых кабелей.

Исходя из вышеизложенного, был выбран магнитопровод 28A3851-0A2 размерами 30x30x33 мм и с отверстием диаметром 13 мм. Это помехоподавляющий защёлкивающийся магнитопровод из феррита с начальной магнитной проницаемостью около 300 на частоте 25 МГц. Скорее всего, подойдут и многие другие, аналогичные по назначению магнитопроводы.

Наматываем на магнитопроводе 20 витков тонкого монтажного провода (рис. 2) и защищаем вторичную обмотку термоусаживаемой трубкой (рис. 3).

Рис. 2. Магнитопровод с тонким монтажным проводом

Рис. 3. Магнитопровод с термоусаживаемой трубкой

Прикрепляем его к небольшой (20. 30 см) диэлектрической штанге с коаксиальным приборным разъёмом на нижнем конце. От разъёма до вторичной обмотки в штанге проводим тонкий коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 50 Ом.

Теперь можно проверить качество изготовленного токового трансформатора. Для этого проведём измерения по схеме, показанной на рис. 4.

Рис. 4. Схема для измерений

Оценим ожидаемый коэффициент передачи. Ток через R1 равен Uвх/R1. Подставляя это вместо Iвх в предыдущую формулу, получим Uвых=Uвх/20.

То есть коэффициент передачи такой цепи будет 1/20 или -26 дБ. Это при идеальной работе трансформатора. Сравним это расчётное значение с практикой. Результаты измерений в полосе 0,3. 30 МГц показаны на рис. 5.

Рис. 5. Результаты измерений в полосе 0,3. 30 МГц

Видно, что отличие коэффициента передачи от расчётного составляет менее 0,9 дБ, т. е. трансформатор получился весьма точным измерительным датчиком. И нельзя поручиться за то, что завал АЧХ на ВЧ-краю связан со свойствами феррита, а не с реальным падением тока через трансформатор. Дело в том, что провод, проходящий через трансформатор, имеет ненулевую индуктивность, которая повышает импеданс нагрузки, отчего немного растёт результирующий КСВ (достигая 1,1 на частоте 30 МГц) и падает ток нагрузки. И очень похоже на то, что падение графика на АЧХ просто показывает правду: ток в нагрузке на ВЧ падает.

В любом случае видно, что точность измерения весьма высока (погрешность менее 1 дБ) в полосе частот от 0,3 до 30 МГц.

Описанный выше трансформатор тока используется в двух вариантах.

Во-первых, для автономной работы (например, на крыше для измерений тока в антеннах и изучения его распределения или для поиска по каким кабелям радиостанции растекается синфазный ток от передатчика) к трансформатору подключается диодный детектор с входным сопротивлением 50 Ом с переключателем пределов измерений и стрелочным прибором. Например, такой, как показан на рис. 6.

Рис. 6. Схема подключения

Резисторы R3-R6 подбираются исходя из чувствительности стрелочного прибора по следующей методике. При положении переключателя SA1 «10 А» на вход прибора подаём от источника питания постоянное напряжение 25 В и, подбирая резистор R6, устанавливаем полное отклонение шкалы. Делать это надо быстро, резисторы R1 и R2 сильно греются. На пределе «3 А» то же самое делаем при напряжении 7,5 В подбором резистора R5, на пределе «1 А» — при напряжении 2,5 В подбираем резистор R4, на пределе «0,3 А» — при напряжении 0,75 В подбираем резистор R3.

Получается удобный автономный ВЧ-амперметр, с помощью которого можно исследовать почти любые антенны. Почти потому, что сопротивление любого амперметра должно быть во много раз меньше сопротивления измеряемой цепи. Поэтому применять этот ВЧ-амперметр в тех местах, где сопротивление меньше нескольких ом (КЗ шлейфы, магнитные рамки, укороченные антенны), не то чтобы нельзя, но неразумно. Включение амперметра в такие места вызовет заметное изменение тока, и истинное его значение вы не узнаете.

Для измерения малых токов (например, паразитных синфазных токов помех в различных шнурах и кабелях) к трансформатору подключают 50-омный вход приёмника или анализатора спектра.

Например, на рис. 7 показано, какие сигналы присутствуют в сетевом шнуре удлинителя, к которому подключены компьютер, монитор и цифровой осциллограф (тоже, в принципе, компьютер). Изучается полоса любительского диапазона 160 метров от 1,8 до 2 МГц.

Рис. 7. График, иллюстрирующий присутствие сигналов в сетевом шнуре удлинителя, к которому подключены компьютер, монитор и цифровой осциллограф

Такую нерадостную картину дают всего три импульсных блока питания. Причём это ещё хорошие блоки питания, отвечающие нормам на паразитное излучение. Это, однако, не исключает того факта, что приёму DX они вполне могут мешать. Описанный ВЧ-датчик тока поможет найти наиболее проблемные, в смысле излучения помех, кабели и приборы.

Автор: Игорь Гончаренко (DL2KQ), г. Бонн, Германия

Мнения читателей

Нет комментариев. Ваш комментарий будет первый.

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному выше материалу:

Источник