Ко входу усилителя поступит разность напряжений, более положительная со стороны ползунка R5, которая запрет транзисторы VT3, VT5, VT7 и приоткроет VT2, VT4, VT6 — двигатель Ml получит питание и начнет через редуктор смещать ползун R5 вниз, пока разность входных напряжений вновь не станет нулевой. Электропривод остановит указатель EL1 в новом, не нулевом положении. Таким образом, увеличение напряжения на входе сместит лучевой указатель на более «высокое» деление шкалы.
При сбросе напряжения на входе усилителя возникает разность напряжений обратной полярности, и указатель шкалы «поедет» к положению начала отсчета. Для чисто демонстрационных целей в качестве источников измеряемых напряжений используется батарейка GB1 — переключение ее элементов штекером X1 позволяет иметь ступени «0», «1,5 В», «3 В». В положении штекера «0…12 В» последовательно с R1 включается резистор R3, и прибор становится форменным вольтметром, который позволяет измерять и показывать на световом экране величину неизвестного напряжения Ux, для чего к интересующим точкам электрической схемы подносится пара щупов. В таком режиме интересно проиллюстрировать процесс разряда электрического конденсатора емкостью С на сходное сопротивление R нашего прибора.
Продолжительность разряда Тр связана с величинами С и R упрощенным соотношением Tp = 3RC, где R — в омах, С — в фарадах. Разрядная кривая, построенная в координатах напряжение — время (в секундах), имеет характер гиперболы. При нашем входном сопротивлении порядка 200 кОм, конденсатор емкостью 500 мкФ будет разряжаться примерно 300 секунд (5 минут). Такое время позволяет без излишней суеты, заранее наметив масштаб и временные интервалы, построить график зависимости напряжения от времени. Конденсатор подойдет любой электролитический, например, К50-6, на напряжение 16–25 В. Заряжать его можно от адаптера с напряжением 9…12 В через резистор сопротивлением 200 Ом. Для зарядки одной секунды вполне достаточно.
Выбранный диапазон измерений соответствует уровням напряжений, встречающимся в большинстве бытовых полупроводниковых изделий. Заметим, что прибор имеет неплохое входное сопротивление — порядка 15 кОм/В — и не влияет на работу большинства конструкций.
При наличии соответствующих датчиков прибор позволяет измерять любые физические величины, лишь бы их значения можно было преобразовать в напряжение.
Начнем с измерения температуры. Здесь в качестве датчика можно применить термистор — полупроводниковый резистор, сопротивление которого с ростом температуры убывает. Термистор типа КМТ-12, имеющий вид «копеечки» с двумя выводами, можно включить (R14) в базовый делитель при транзисторе VT1 вместо резистора R2 (рис. 2).
Рис. 2
При этом штекер X1 установите в положение «3 В». Цепи, не участвующие в измерении температуры, на рисунке 2 условно не показаны. Началом отсчета будет нормальная температура помещения, когда сопротивление термистора велико, транзистор VT1 отперт, а ползунок резистора R5 находится в нижнем положении. При нагреве термистора R14 его сопротивление снижается, подзапирается транзистор VT1, а ползунок резистора R5 перемещается вверх. Поскольку термистор может работать при температурах до 100 °C и выше, полезно укрепить его на деревянной рукоятке.
Для измерения температуры жидкостей выводы термистора изолируют. Весь узел можно покрыть тонким слоем эпоксидной смолы или заключить в хлорвиниловую трубочку.
Прибор годен и для демонстрации зависимости освещенности объекта от расстояния до источника света. В этом случае достаточно вместо резистора R1 ввести фоторезистор R15 типа СФ2-6 (рис. 3).
Рис. 3
Как и в предыдущей схеме, штекер X1 должен находиться в позиции «3 В». (Не используемые в фотометрических опытах цепочки на рисунке не изображены.) Началом отсчета служит затемненное состояние фотодатчика, когда его сопротивление велико. Понятно, при этом транзистор VT1 заперт, а ползун резистора R5 пребывает в верхнем положении. Освещение снижает сопротивление фотодатчика, и дальше происходит то, что нам уже знакомо. Градуировку шкалы здесь ведите с учетом двух показателей: относительного изменения освещенности, оцениваемой фотоэкспонометром, и расстояния до светильника EL2. Следует принять меры против засветки фотодатчика общим освещением аудитории, например, используя светонепроницаемый козырек.