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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Misuratore R, C, L sui microcircuiti. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Tecnologia di misurazione Il dispositivo proposto fornisce la misurazione della resistenza di resistori, capacità di condensatori e induttanze di bobine in un intervallo abbastanza ampio con una precisione non inferiore all'1.5...2%. I risultati della misurazione vengono misurati utilizzando un comparatore con scala lineare.
Principali caratteristiche tecniche:
La misurazione dei parametri R, C si basa su; L è un metodo per formare una caduta di tensione sull'elemento misurato, proporzionale al valore del suo parametro. Consideriamo il principio di funzionamento del dispositivo usando l'esempio della misurazione della resistenza di un resistore. Un frammento del diagramma che spiega il funzionamento del contatore è mostrato in Fig. 6. Quando una tensione di valore fisso U e frequenza f viene applicata a una catena costituita da un ulteriore Rd e resistori Rx misurati (e Rx è molto inferiore a Rx), la caduta di tensione attraverso il resistore Rx (l'elevata resistenza di ingresso del millivoltmetro non ha praticamente alcun effetto sui parametri del circuito) è: Ux =Urx/(Rd+Rx) Denota il rapporto dei valori costanti U/Rd attraverso il coefficiente K e garantisce che la condizione Rx/Rd sia molto inferiore a 1 in l'intera gamma di misurazioni della resistenza, l'espressione è semplificata nella forma Ux~KRx, (con un errore non superiore alla precisione della misurazione), da cui si può vedere che la tensione misurata è proporzionale al valore della resistenza misurata del resistore.
Prima della misurazione, è necessario calibrare la scala del millivoltmetro impostando un valore di tensione U tale che la caduta di tensione attraverso il resistore di calibrazione Rx (con SA acceso e Rx spento) provocherà la deflessione dell'ago dello strumento secondo la divisione finale della scala. In questo caso l'intera scala del dispositivo corrisponderà al valore della resistenza di calibrazione Rx. Quando si misura l'induttanza, si applicano gli stessi principi di quando si misura la resistenza di un resistore, solo che al posto dell'induttore di calibrazione è incluso un resistore equivalente alla reattanza della bobina per la frequenza della tensione di alimentazione. La misurazione della capacità di un condensatore differisce in quanto la caduta di tensione della corrente che lo attraversa viene misurata attraverso un resistore aggiuntivo Rd collegato in serie al condensatore. In questo caso, la scala dello strumento viene calibrata utilizzando condensatori di calibrazione. La resistenza del resistore aggiuntivo in questo caso dovrebbe essere significativamente inferiore alla reattanza del condensatore alla frequenza di misurazione. La caduta di tensione misurata sul resistore aggiuntivo è proporzionale al valore di capacità del condensatore. Il misuratore è costituito da un'unità di commutazione per la calibrazione di resistori e condensatori, un generatore che produce frequenze fisse di 159 Hz e 15,9 kHz e un millivoltmetro di corrente alternata. L'unità di commutazione comprende un interruttore dei limiti di misurazione SA1, un interruttore del tipo di lavoro SA2 e un interruttore (o pulsante) di calibrazione SA3. Nello schema seguente sono mostrate le posizioni degli interruttori per la misurazione dei resistori al limite di 1 MΩ. Nel circuito del dispositivo, i resistori R7 - R13 vengono calibrati quando si misura la resistenza dei resistori all'induttanza delle bobine e R14 - R20 sono aggiuntivi. Quando si misura la capacità dei condensatori, i resistori R1 - R6 sono aggiuntivi e i condensatori C1 - C6 sono calibrati. Il generatore (nodo A) è realizzato su microcircuiti: DA1 è un oscillatore principale secondo un circuito con un ponte di Vienna in un circuito di accoppiamento figurativo positivo, DA2 è un amplificatore non invertente con un rapporto di trasmissione di 2, DA3 è un integratore. La modifica della frequenza del generatore si ottiene commutando i condensatori C7 - C10. Nelle sette posizioni superiori dell'interruttore SA1 nel diagramma, il generatore fornisce oscillazioni con una frequenza di 159 Hz e nelle due inferiori - 15,9 kHz. Per ottenere un segnale di misurazione sufficientemente potente, all'uscita dell'amplificatore non invertente viene utilizzato un amplificatore di corrente sul transistor VT2. Il resistore R30 (con l'interruttore SA3 in posizione chiusa) viene utilizzato per calibrare il dispositivo prima di effettuare le misurazioni. Il generatore è stabile nel funzionamento e ha un coefficiente armonico non inferiore allo 0,05%. Il millivoltmetro CA (nodo B) è realizzato su un transistor VT3 e un microcircuito DA4. Una cascata di transistor ad effetto di campo, realizzata secondo un circuito source follower, aumenta la resistenza di ingresso del dispositivo a 100 MOhm. Il comparatore PA1 è collegato all'uscita dell'amplificatore alla diagonale del ponte raddrizzatore utilizzando diodi VD3, VD4 e resistori R44, R45. La scala del millivoltmetro è lineare, l'errore di misura è praticamente determinato dalla classe del quadrante utilizzato. Il design del dispositivo utilizza un quadrante tipo M906 con una corrente di deviazione totale di 50 μA. Gli interruttori SA1 e SA2 sono biscotti, tipo PGG - 9P6N e 3P1N, rispettivamente. Commuta SA3 tipo TV1-1. I resistori C2-10, C-13, C2-14 sono stati utilizzati come resistori di calibrazione e i restanti resistori erano di tipo MLT o OMLT. Condensatori KT-1, KSO, MBM, K73-17, K50-6, K50-20, possono essere utilizzati anche altri tipi. La precisione di misurazione del dispositivo dipende in gran parte dalla selezione dei condensatori di calibrazione, dei resistori aggiuntivi e di calibrazione, quindi devono essere selezionati con una precisione non inferiore a ±0,5%. Se questi elementi vengono utilizzati con una precisione di ±0,1...0,25%, l'errore di misurazione verrà praticamente ridotto alla precisione della testina di misurazione del microamperometro utilizzata. Gli amplificatori operazionali K574UD1 e K140UD8 possono essere utilizzati con qualsiasi indice di lettera e la loro sostituzione reciproca è possibile senza modificare il design del circuito stampato. Inoltre, al posto del microcircuito K574UD1, è possibile utilizzare il K544UD2, e al posto del K553UD2, il microcircuito K153UD2, ma per ognuno di questi casi sarà necessario modificare lo schema dei percorsi di corrente della scheda.
Oltre ai tipi di diodi indicati nello schema, è possibile utilizzare i diodi D311A, D18, D9. Il transistor KP103M può essere sostituito con qualsiasi transistor del gruppo KP103 e KP303V con KP303G o KP303E. Qualsiasi transistor dei gruppi KT2 o KT815 può essere utilizzato come transistor VT817. Tutti gli elementi di calibrazione e aggiuntivi sono saldati direttamente ai terminali dell'interruttore SA1 e gli elementi del generatore e del millivoltmetro sono posizionati su due circuiti stampati in fibra di vetro con metallizzazione su un lato. Sulla scheda del generatore, il transistor VT2 deve essere posizionato su un dissipatore di calore con una superficie di dissipazione del calore di 50 cm2. La scheda del millivoltmetro è fissata direttamente ai terminali di uscita della testa di misura a puntatore. La configurazione del misuratore dovrebbe iniziare con la regolazione del generatore. Con una corretta installazione e elementi riparabili, ruotando il trimmer resistore R26, il generatore viene impostato su una modalità operativa stabile. È conveniente osservare la sintonizzazione del generatore sullo schermo dell'oscilloscopio e determinare la frequenza utilizzando un frequenzimetro elettronico. Per impostare il generatore su una frequenza di 159 Hz, l'interruttore SA1 viene posizionato in una qualsiasi delle sette posizioni superiori nel diagramma e il valore della frequenza viene regolato utilizzando i resistori di regolazione R21 e R22. Se le coppie di condensatori C7, C10 e C8, C9 vengono selezionate con una precisione non inferiore a ± 1%, non è necessaria la sintonizzazione su una frequenza di 15,9 kHz, viene fornita automaticamente. Va notato che non è necessaria un'impostazione precisa delle frequenze, è importante solo che differiscano l'una dall'altra di 100 volte. L'influenza di impostazioni di frequenza imprecise può essere facilmente compensata durante la calibrazione del dispositivo. L'impostazione di un millivoltmetro si riduce all'impostazione dell'ago del microamperometro con un resistore regolato R43 sull'ultima divisione della scala quando all'ingresso del millivoltmetro viene applicata una tensione di 0,05 V con una frequenza di 159 Hz. Quindi verificare la conformità della deflessione dell'ago del dispositivo quando all'ingresso viene applicata una tensione di 0,05 V con una frequenza di 15,9 kHz. Se gli elementi del circuito sono in buone condizioni, ciò è garantito automaticamente; non sono necessarie regolazioni. Per facilitare la lettura, la scala del microamperometro dovrebbe essere di 100 divisioni oppure utilizzare un microamperometro da 100 µA già pronto da un microamperometro simile, installandolo al posto della scala da 50 µA.
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