Top.Mail.Ru
Электронный ламповый вольтметр • HamRadio Электронный ламповый вольтметр • HamRadio

Электронный ламповый вольтметр

Электронный ламповый вольтметр, обладающие высоким входным сопротивлением, позволяют измерять напряжения практически на любых участках радиосхем без нарушения режима их работы, например, на электродах ламп, на нагрузке детектора и т. п.

Описываемый электронный ламповый вольтметр предназначен для измерения постоянных напряжений, а также переменных напряжений низкой (10 гц— 100 кгц) и высокой (10 кгц— 50 Мгц) частот. Он имеет шесть пределов измерения (1,5, 5, 15, 50, 150 и 500 в), одинаковых как для постоянных, так и переменных напряжений. Для измерения напряжений высокой частоты предусмотрена выносная головка (пробник). Входное сопротивление низкочастотного входа на частоте 50 гц составляет примерно 7 Мом. Входная емкость выносной головки около 15 пф. Питается вольтметр от сети переменного тока напряжением 150—250 в. Потребляемая мощность 30 вт.

Электронный ламповый вольтметр

Электронный ламповый вольтметр состоит из делителя напряжения, усилителя постоянного тока, двух компенсированных детекторов и стабилизатора напряжения питания. Его принципиальная схема приведена на рисунке.

Усилитель постоянного тока собран по мостовой схеме. Два плеча моста Образованы двойным триодом Л3, а два других, противоположных плеча — сопротивлениями R16, R17 и R18. В диагональ моста через переключатели П1в и П1г подключается показывающий прибор (микроамперметр).

Сопротивления нагрузки включены в катодные цепи триодов, что повышает линейность характеристик и уменьшает влияние сеточных токов лампы на работу усилителя. Установка нуля прибора производится изменением соотношения плеч моста при помощи переменного сопротивления R17.

Левый по схеме триод лампы Л3 через цепь R15С4 подключен к делителю напряжения R8—R14. При подаче на вход прибора положительного напряжения внутреннее сопротивление левого триода лампы уменьшается, а правого увеличивается. В результате происходит разбалансировка моста, в его измерительной диагонали появляется ток и стрелка микроамперметра отклоняется.

Показания электронный ламповый вольтметр пропорциональны измеряемому напряжению, т. е. шкала его равномерна, так как в выбранных пределах изменения напряжения на сетке лампы внутреннее сопротивление ее изменяется по линейному закону. При измерении положительных напряжений характеристика лампы линейна вплоть до напряжений на ее сетке порядка 40—50 в, при измерении же отрицательных напряжений линейность характеристики лампы нарушается. Для того чтобы можно было пользоваться одной и той же линейной шкалой как при измерении положительных, так и отрицательных напряжений, на сетки обоих триодов лампы Л3 подается постоянное положительное смещение порядка 10 в, получаемое при помощи делителя R19 R20 с заземленной средней точкой.

Цепь R15 C4 служит для фильтрации переменного напряжения, возникающего на входе усилителя от наводок, создаваемых сетью переменного тока. Кроме того, сопротивление R15 несколько стабилизирует сеточный ток лампы.

Для измерения переменных напряжений в электронный ламповый вольтметр применены два параллельных детектора с компенсацией: низкочастотный детектор на лампе Л1 и высокочастотный на лампе Л2. Оба они по устройству практически одинаковы, поэтому мы рассмотрим работу одного из них, например, низкочастотного.

Напряжение подается на левый по схеме, детектирующий диод лампы Л1 через разделительный конденсатор С1 Образующееся на аноде этого диода постоянное напряжение отрицательной полярности через сопротивления R1 и R4 поступает на делитель R8—R14. Как известно, электроны, эмитируемые накаленным катодом лампы, обладают некоторой начальной энергией. Они попадают на анод диода даже при отсутствии ускоряющего поля и заряжают анод до отрицательного напряжения 2—3 в.

В ламповых диодных детекторах стараются избавиться от этого напряжения, так как оно вызывает нелинейность на чувствительных шкалах, сдвиг нуля при переключении диапазонов и др. В данном приборе указанное начальное напряжение детектора компенсируется таким же напряжением, возникающим на правом, компенсирующем диоде лампы Л1 Его анод заземлен, поэтому начальное напряжение, снимаемое с компенсирующего диода, обратно по знаку начальному напряжению на детектирующем диоде. Складываясь на общем сопротивлении R4 эти напряжения взаимно компенсируются. Изменения напряжения накала, старение лампы и т. п. мало влияют на компенсацию, поскольку параметры диодов лампы меняются примерно одинаково.

Правый диод в некоторой мере улучшает также линейность характеристики детектора. Действительно, детектор дает напряжение отрицательной полярности, и часть выпрямленного тока замыкается через компенсирующий диод. Чем выше измеряемое переменное напряжение, тем лучше оно детектируется, но одновременно тем большая часть выпрямленного тока замыкается через компенсирующий диод. Из-за влияния нагрузки и некоторого различия параметров диодов осуществить полную компенсацию нелинейности детектора все же не удается.

Коэффициент передачи напряжения такого детектора меньше единицы. Для того чтобы пределы измерения постоянного и переменного напряжений были одинаковыми, при измерении постоянного напряжения к основному делителю R8—R14 подключают добавочное сопротивление R7; при измерении переменных напряжений — сопротивления R6 или R4.

Схема высокочастотного детектора отличается от рассмотренной схемы только наличием блокировочного конденсатора С3. В низкочастотном детекторе для блокировки служит конденсатор С4. Высокочастотный пробник подключается к прибору при помощи четырехштырькового разъема Р.

Для перехода с одного вида измерения на другой служит четырехсекционный переключатель П1. Секция П1а этого переключателя используется для подключения делителя R8—R14 к зажиму U для измерения постоянного напряжения или к выходу соответствующего детектора, секция П1б отключает накал лампы неработающего детектора, а секции П1в и П1г служат для переключения полярности прибора при измерении положительного или отрицательного постоянного напряжения. Добавочное сопротивление R7 смонтировано в щупе.

Напряжение полного отклонения измерительного прибора (микроамперметра) устанавливают при помощи переменного сопротивления R21 позволяющего регулировать чувствительность вольтметра в целом. Переменные сопротивления R и R6 предназначены для калибровки чувствительности электронный ламповый вольтметр при измерении низкочастотного и высокочастотного напряжений, а также для совмещения шкал по постоянному и переменному напряжениям.

Для того чтобы показания электронный ламповый вольтметр не менялись при изменении напряжения источника питания (сети переменного тока от 150 до 250 в), в схему введен простейший феррорезонансный стабилизатор, представляющий собой трансформатор питания Тр, сетевая обмотка I которого и конденсатор С6 образуют последовательный колебательный контур, настроенный на частоту 50 гц. Конденсатор С6 должен быть рассчитан на рабочее напряжение не менее 600 в. Сопротивление R22 предназначено для разряда этого конденсатора при выключении вольтметра.

Детали и конструкция электронный ламповый вольтметр. Трансформатор питания Тр собран на сердечнике из пластин УШ-20, толщина пакета 20 мм. Сетевая обмотка I содержит 2 100 витков провода ПЭЛ 0,3, обмотка II— 1 350 витков ПЭЛ 0,1, накальная обмотка III — 45 витков ПЭЛ 0,7. Для уменьшения наводок, проникающих из сети переменного тока, между сетевой и остальными обмотками трансформатора проложен электростатический экран, выполненный в виде незамкнутой и заземленной на одном конце обмотки IV.

Сначала наматывают сетевую обмотку (она должна быть тщательно изолирована). Провод этой обмотки необходимо наматывать виток к витку, а каждый ее ряд следует обертывать слоем кабельной бумаги (или тремя-четырьмя слоями парафинированной конденсаторной бумаги). Чтобы витки верхних рядов обмотки на краях каркаса не проваливались в нижние ряды, ленту прокладочной бумаги делают на 2—3 мм шире, чем длина каркаса, а чтобы такая лента укладывалась в каркасе, по краям ее через каждые 2—3 мм прорезают насечки глубиной 2—3 мм. Готовою сетевую обмотку необходимо обернуть двумя-тремя слоями лакоткани (или тремя-четырьмя слоями кабельной бумаги).

Затем наматывают экранирующую обмотку IV, представляющую собой слой изолированного провода диаметром 0,16—0,2 мм. Выводом этой обмотки служит один из концов провода (другой конец нужно изолировать). Поверх экранирующей обмотки прокладывают два-три слоя кабельной бумаги и наматывают накальную обмотку III. Обернув ее затем кабельной бумагой (один-два слоя), наматывают обмотку II.

Готовую катушку нужно обернуть тремя-четырьмя слоями бумаги. Чтобы трансформатор не гудел, пластины его сердечника перед сборкой рекомендуется смазать машинным маслом. Делитель R7— R14 может быть составлен из резисторов (сопротивлений) МЛТ-1, МЛТ-0,5 или ВС-0,5. Точность подбора их, определяющая точность всего прибора, не должна быть ниже 1—2%. Резистор R19 нужно взять типа МЛТ-1. Все остальные примененные резисторы могут быть типов МЛТ-0,5 или ВС-0,5 с допусками ±10%. Переменные резисторы R4, R6, R17 и R21 взяты типа СП-2. Ручка резистора R17 для установки нуля выводится на лицевую панель вольтметра. Остальные переменные резисторы размещаются внутри прибора и используются только при его налаживании.

Переключатель П1 состоит из двух плат на пять положений, а переключатель П2 содержит одну плату (желательно керамическую) на одиннадцать положений. В вольтметре применен микроамперметр типа М24 чувствительностью 100 мка.

Все детали электронный ламповый вольтметр крепятся на передней его панели, изготовленной из гетинакса. Ящик может быть металлический, но можно изготовить его и из фанеры толщиной 8—10 мм. Надписи и шкалу можно выполнить фотоспособом. Высокочастотный детектор должен быть заключен в латунный или алюминиевый экран, соединенный кабелем с монтажной панелью вольтметра.

Налаживание электронный ламповый вольтметр. Сначала нужно проверить монтаж, затем подобрать лампы и, наконец, откалибровать прибор.

При налаживании следует учесть, что стабильность нуля и величина тока сетки в большой степени зависят от типа и экземпляра лампы. В усилителе постоянного тока лучше всего использовать лампу типа 6Н2П, которая имеет малую величину и достаточную стабильность тока сетки. Следует отобрать такой экземпляр лампы, у которой наиболее идентичны ее триодные части и вместе с тем мал ток сетки. Последнее требование объясняется тем, что на шкале 1,5в в цепи сетки включена сумма сопротивлений R9—R15, составляющая 25 Мом. На таком большом сопротивлении ток сетки может создать заметное падение напряжения, которое нарушит работу вольтметра.

Лампу с малым током сетки можно подобрать на готовом вольтметре. Для этого при прогретом вольтметре устанавливают шкалу 1,5в и замечают показания прибора (его стрелка может находиться на любом делении шкалы — это безразлично). Затем замыкают на шасси сетку левого триода лампы. Оставляют тот экземпляр лампы, при котором изменение положения стрелки прибора при замыкании сетки наименьшее

Несколько менее точный, но более простой способ подбора лампы заключается в том, что наблюдают за изменением положения стрелки микроамперметра при переключении со шкалы 1,5 б на шкалу 5 б. Изменения положения стрелки могут соответствовать и повышению напряжения на сетке лампы, и понижению его. В первом случае это свидетельствует о протекании в цепи сетки электронного, а во втором — ионного тока. Соотношение между этими токами в лампе определяется ее режимом, т. е. напряжениями накала и анода. Можно так подобрать напряжение анода (правда, не у всех ламп), что электронная и ионная составляющие тока сетки лампы взаимно скомпенсируются и ток во внешней цепи сетки будет равен нулю. Хотя вольтметр будет работать с любой исправной лампой, однако для получения высокой стабильности необходимо подобрать лучшую лампу, (в среднем удается выбрать одну лампу из трех-четырех). Наиболее стабильно работают лампы, предварительно проработавшие 100—200 ч.

Для проверки идентичности параметров обоих триодов лампы Л3 переключатель П1 ставят в положение +U, а переключатель П2 в положение 500 в. Затем включают вольтметр в электросеть и наблюдают за положением стрелки микроамперметра. При близких параметрах обоих триодов положение нуля довольно стабильно, а при большом разбросе их параметров по мере разогрева прибора положение нуля сильно уходит в одну сторону.

Для лучшей стабильности работы электронный ламповый вольтметр желательно подобрать лампы Л1 и Л2 также с одинаковыми параметрами. В этом случае при переводе переключателя П2 из одного положения в другое положение стрелки микроамперметра не должно изменяться. Если подобрать эти лампы по каким-либо причинам затруднительно, то полную компенсацию начальных напряжений диодов можно произвести подбором сопротивлений R3 и R5.

Калибровку электронный ламповый вольтметр следует начинать с подгонки чувствительности усилителя постоянного тока. Для этого к входному зажиму U нужно подключить источник постоянного напряжения и образцовый вольтметр. Изменением сопротивления R21 следует добиться одинаковых показаний обоих вольтметров. При отсутствии образцового вольтметра подгонку чувствительности можно грубо произвести при помощи свежего гальванического элемента типа ФБС, имеющего э. д. с. около 1,6 в. Калибровка вольтметра по переменным напряжениям производится регулировкой сопротивлений R4 и R6. Для такой калибровки нужен образцовый вольтметр (например, типа ВЗ-2А). Калибровку чувствительности низкочастотного входа производят на частоте 50 гц, а высокочастотного — на частоте 1 Мгц.

 

Оставьте комментарий