Такой мост можно использовать и для измерения индуктивностей катушек колебательных контуров или дросселей высокой частоты, если в нем образцовый конденсатор заменить образцовой катушкой Lэ, а вместо конденсатора Сх включить в мост измеряемую катушку индуктивности Lx.
Как видишь, принцип измерения сопротивлений, емкостей и индуктивностей деталей одинаков. Разница лишь в источнике питания и индикаторе моста.
А нельзя ли, спросишь ты, при любых измерениях питать мост переменным током. Можно! Например, переменным током звуковой частоты. В этом случае роль индикатора могут выполнять головные телефоны: баланс моста фиксируют по наименьшему звуку или пропаданию его. Такой прибор я и предлагаю для твоей лаборатории.
Принципиальная схема измерителя RCL показана на рис. 282.
Рис. 282. Схема измерителя RCL
Транзисторы V1, V2 и относящиеся к ним резисторы R1-R4 и конденсаторы C1, С2 образуют знакомый тебе симметричный мультивибратор-генератор. Транзистор V3 является усилителем мощности, а его нагрузочный резистор R6 — реохордом измерительного моста, питающегося переменным током генератора. Резистор R5 ограничивает ток коллекторной цепи транзистора V3, возрастающий при измерении индуктивностей, и тем самым предотвращает тепловой пробой этого транзистора.
Конденсаторы С3-С5, резисторы R7-R9 и катушка L1 — образцовые элементы моста, от точности номиналов которых зависит точность производимых измерений. Резисторы Rx и катушки Lx, электрические параметры которых надо измерить, подключают к зажимам X1-Х2, а измеряемые конденсаторы Сх - к зажимам Х2 Х3. Головные телефоны В, являющиеся индикатором балансировки измерительного моста, подключают к разъему Х4.
Советую ту часть схемы, которая относится к измерительному мосту прибора, начертить в таком же виде, как на рис. 281, а. Это поможет подробнее разобраться в плечах моста и его работе в целом.
В приборе несколько образцовых конденсаторов и резисторов. Так сделано для того, чтобы расширить пределы измерений, что достигается включением в мост образцовых конденсаторов и резисторов, номиналы которых различаются в число раз, кратное 10. Показанное на схеме положение переключателя S2, когда в мост включен образцовый конденсатор С3 (100 пФ), соответствует поддиапазону измерения емкостей конденсаторов примерно от 10 до 1000 пФ. Во втором положении переключателя (включен конденсатор С4) можно измерить емкости конденсаторов от 1000 пФ до 0,1 мкФ, в третьем (включен конденсатор С5) — от 0,1 до 10 мкФ.
Аналогично обстоит дело и при измерении сопротивлений резисторов: включение в мост образцового резистора R9 (100 Ом) соответствует поддиапазону измерения сопротивлений от 10 Ом до 1 кОм, включение резистора R8 (10 кОм) поддиапазону измерений от 1 до 100 кОм, резистора R7 (1 МОм) — поддиапазону от 100 кОм до 10 МОм.
С помощью только одного образцового конденсатора и одного образцового резистора перекрыть такой широкий диапазон измеряемых емкостей и сопротивлений невозможно.
Диапазон измерения индуктивностей катушек контуров и дросселей высокой частоты один — примерно от 10 до 1000 мкГн. Это тебя вполне устроит, так как индуктивность подавляющего большинства таких радиодеталей не превышает 1000 мкГн.
О чем говорят обозначения «х100 пФ», «х0,01 мкФ», «х1 мкФ» и т. д., сделанные возле контактов переключателя вида измерений S2. Это коэффициенты, на которые надо умножить численные значения делений шкалы реохорда R6 измерительного моста. Шкала прибора (рис. 283) — общая для любых измерений. Ее деления обозначены цифрами от 0,1 до 10. И чтобы узнать, какова емкость или сопротивление детали, надо численное значение деления шкалы реохорда умножить на коэффициент, соответствующий положению переключателя мосла.
Рис. 283. Шкала измерителя RCL
Например, при измерении сопротивления резистора мост твоего прибора оказался сбалансированным при положении переключателя S2 на отметке «х100 Ом», а указатель ручки реохорда против деления 2,2 шкалы. Умножив 2,2 на 100 Ом, ты узнаешь сопротивление измеряемого резистора: 220 Ом.
Номиналы конденсаторов и резисторов, кроме сопротивления реохорда R6, указаны на принципиальной схеме прибора. В качестве реорхорда используй проволочный переменный резистор, сопротивление которого может быть от 300–400 Ом до 8- 10 кОм. В крайнем случае, если не окажется проволочного, можно поставить мастичный переменный резистор, например типа СП, но обязательно группы А, т. е. резистор, у которого сопротивление между движком и любым из крайних выводов изменяется пропорционально углу поворота оси. Переключатель поддиапазонов измерений одноплатный, на семь положений. Телефоны высокоомные; с низкоомными телефонами прибор будет обладать существенно меньшей чувствительностью и не позволит проводить измерения на поддиапазонах «х100 пФ» и «х1 МОм».
Катушка L1 — индуктивностью 100 мкГн. Для нее можешь использовать унифицированный или подобный ему самодельный каркас с ферритовыми кольцами и подстроечным сердечником, намотав на каркас 65–70 витков провода ПЭВ-1 0,15-0,2. Окончательно индуктивность катушки подгоняй с помощью подстроечного сердечника по заводскому прибору.
Конструкция прибора может быть двухпанельной, как показано на рис. 284.
Рис. 284. Конструкция прибора
Верхняя панель, на которой находятся зажимы типа «крокодил» для подключения измеряемых деталей, разъем Х4 телефонов, переключатель видов измерений, реохорд со шкалой моста и выключатель питания, является лицевой панелью футляра прибора. Остальные детали смонтированы на второй, внутренней, несколько меньшей панели, удерживающейся на стойках переключателя. На оси реохорда и переключателя насажены ручки с клювиками указателями. Для питания прибора использованы три элемента 332, которые соединены последовательно контактными пластинами из листовой меди.
Образцовые резисторы R7 R9 и конденсаторы С3-С5, прежде чем их вмонтировать, надо обязательно проверить по точному измерительному прибору. Точность их номиналов должна быть возможно более высокой, во всяком случае не хуже 5 %. Измерь номиналы нескольких резисторов и конденсаторов для каждого поддиапазона и отбери те из них, которые имеют наименьшие отклонения от номиналов.
Генератор прибора никакой наладки не требует. А чтобы убедиться, работает ли он, достаточно подключить к его выходу, например, параллельно реохорду, телефоны — в них услышишь звук средней тональности. Генератор может не работать только из-за ошибок в монтаже или негодности каких-то деталей.
Единственно, что тебе, возможно, придется сделать это подобрать желаемый тон звука путем подбора емкости конденсаторов С1 и С2 мультивибратора. А вот с градуировкой шкалы тебе придется повозиться порядочно ведь от того, насколько точно ты ее разметишь, зависят и результаты будущих измерения.
Шкала реохорда общая для всех видов измерений. Значит, градуировать (размечать) ее можно только для одного поддиапазона измерений. Делать это целесообразнее для поддиапазона сопротивлений 10 Ом — 1 кОм или 1-100 кОм.
И вот почему: во-первых, резисторы таких сопротивлений наиболее ходовые, а во-вторых, к резисторам вообще при конструировании аппаратуры предъявляются более жесткие требования, чем к подавляющему большинству конденсаторов той же аппаратуры.
Хорошо, если для градуировки шкалы ты используешь так называемый магазин сопротивлении — набор эталонных резисторов, изготовленных из высокоомной проволоки. Он, возможно, есть и в физическом кабинете твоей школы. Но можно воспользоваться и набором резисторов соответствующего номинала, но обязательно с допуском отклонений от их номиналов не более 5 %.