Rвх.300 = R13 + Rп = 1500 + 0,8 ~= 1500 кОм = 1,5 МОм.
Таким образом, вы можете убедиться, что входное сопротивление вольтметра увеличивается с увеличением значения верхнего предела. Но вольтметр чаще характеризуется относительным входным сопротивлением, равным входному сопротивлению вольтметра на данном пределе, поделенным на напряжение верхнего предела. Так, на пределе "1 В" относительное входное сопротивление
Rотн = Rвх.1/1 В = 5 кОм /1 В = 5 кОм/ В,
на пределе "300 В":
Rотн = Rвх.300/300 В = 1500 кОм/300 В = 5 кОм/ В и т. д.
Таким образом, относительное входное сопротивление вольтметра постоянного тока одинаковое на всех пределах и равное 5 кОм/ В.
Выше (рис. 2.26) было показано, что вольтметр постоянного тока с малым входным сопротивлением заметно искажает режим электрической цепи, что приводит к ошибкам измерения. Чтобы в этом случае получить правильный результат измерения, нужно снять два показания измеряемого напряжения на двух пределах измерения (на пределах "10 В" и "30 В"). Действительное напряжение теперь может быть подсчитано по формуле:
U = U1∙U2∙(R2 - R1)/(U1∙R2 - U2∙R1),
где U1, U2 - показания вольтметра на пределах измерения "10 В" и "30 В" соответственно;
R1, R2 - входные сопротивления вольтметра соответственно для пределов измерения "10 В" и "30 В".
Не забывайте, что вольтметр постоянного тока:
1. Всегда подключается к зажимам нагрузки (резистору, лампе накаливания и т. д.) параллельно;
2. Всегда подключается к зажимам нагрузки с учетом полярности напряжения.
А теперь перейдем к расчету резисторов омметра. В омметр входят микроамперметр РА1, постоянный резистор R7, переменный резистор R6, гнездо XS6, зажим "-Общ" и химический элемент G1. С принципом работы омметра вы уже знакомы, если забыли, то следует повторить (рис. 2.28). Если мы подключим микроамперметр РА1 непосредственно к элементу G1 (напряжение на его зажимах равно 1,5 В), то через рамку микроамперметра сопротивлением Rп = 800 Ом потечет ток I = U/Rп = 1,5/800 = 1,8 мА = 1800 мкА. Но сила тока полного отклонения рамки Iп0 равна 200 мкА, поэтому рамка может перегореть. Для ограничения силы тока и ставят резисторы R6 и R7. Общее сопротивление резисторов должно быть равно:
R0 = U/Iп0 = 1,5/200∙10 = 7500 Ом = 7,5 кОм,
из них 800 Ом будет составлять сопротивление Rп рамки. В процессе эксплуатации химические элементы разряжаются и напряжение на их зажимах уменьшается. Так, для элементов А314, А316, А332 допустимое напряжение разряда составляет 0,9 В, а для элементов А336, А343, А373 - 0,75 В. С учетом этого общее сопротивление резисторов должно быть не менее:
1. R01 = Uд1/Iпо - Rп = 0,9/200∙10 - 800 = 4500 - 800 = 3,7 кОм.
2. R02 = Uд2/Iпо - Rп = 0,75/200∙10 - 800 = 3750 - 800 ~= 3 кОм.
Поэтому с учетом полного разряда элемента сопротивление постоянного резистора R7 должно быть равно 3,7 кОм, либо 3 кОм, а сопротивление переменного резистора R6–1 = R0 - R01 = 7,5–3,7 = 3,8 кОм или R6–2 = R0 - R02 = 7,5–3 = 4,5 кОм.
Выбираем: R7 = 3 кОм, a R6 = 4,5 кОм. Переменным резистором R6 устанавливают стрелку омметра на нуль шкалы при закороченных клеммах XS6 и "-Общ" измерительными проводниками.
Шкала омметра обратная по сравнению со шкалой вольтметра (рис. 2.31): нуль находится справа, а наибольшее значение сопротивления, обозначаемого знаком "
" ("бесконечность"), слева. Кроме того, шкала омметра нелинейная: ее деления по мере приближения к ("
" все более сжимаются.
Рис. 2.31.Образец шкалы миллиавометра
И последнее. Переходим к расчету добавочных резисторов R1-R5 вольтметра переменного тока (V~). Они рассчитываются по тем же формулам, что и добавочные резисторы к вольтметру постоянного тока. Отличие состоит лишь в том, что полученные результаты надо разделить на 2,5. Почему так, вы узнаете в главе "Переменный ток". С учетом этого входное сопротивление вольтметра переменного тока меньше входного сопротивления вольтметра постоянного тока примерно в 3 раза. Вольтметр состоит из микроамперметра РА1, добавочных резисторов R1-R5, диодов VD1, VD2, гнезд XS1-XS5 и зажима "- Общ". Диод VD1 обеспечивает протекание через микроамперметр РА пульсирующего тока, а диод VD2 пропускает полуволну тока в обход микроамперметра. Диод VD2 может и не быть, но тогда увеличится вероятность пробоя диода VD1 и выход из строя микроамперметра. Шкала вольтметра переменного тока неравномерная.
Конструкция прибора показана на рис. 2.32.
Рис. 2.32. Возможная конструкция миллиавометра
В качестве входных гнезд можно использовать гнезда трех семиштырьковых ламповых панелек и один зажим. Гнезда одной из панелек относятся только к миллиамперметру, гнезда второй - только к вольтметру постоянного тока, третьей - к вольтметру переменного тока и к омметру. Микроамперметр, ламповые панельки, переменный резистор R6 типа СП-1, кнопка SB типа КМ1-1 укреплены на гетинаксовой панели размерами 200х140 мм, элемент G1 типа 332 (либо другой) - на боковой стенке прибора. Резисторы универсального шунта и добавочные резисторы вольтметров смонтированы непосредственно на лепестках ламповых панелек.
В качестве добавочного использованы резисторы типа MЛT-0,5, а резисторы R1-R18 универсального шунта должны быт проволочными. Можно использовать манганиновый или константановый провод диаметром 0,01…0,1 мм в шелковой или бумажной изоляции. Отрезки провода намотаны на корпуса резисторов типа MЛT-1 (можно MJIT-0,5) сопротивлением 56 кОм (должно быть не менее 20 кОм) и припаяны к выводам резисторов. Длину провода нужного сопротивления можно вычислить по формуле, а можно измерить омметром. Отрезок константанового провода ПЭК, например, диаметром 0,1 мм и длиной 1 м имеет сопротивление 60 Ом. Сопротивление секций универсального шунта при градуировке прибора надо подгонять, поэтому, чтобы не наращивать провод при подгонке, надо длину провода выбирать на 5…10 % больше расчетной. Градуировка миллиамперметра и вольтметра постоянного тока сводится к подгонке секций универсального шунта и добавочных резисторов, а вольтметра переменного тока и омметра, кроме того, и к разметке шкал. Для градуировки миллиамперметра потребуется: образцовый многопредельный миллиамперметр, свежая батарея 3336Л и два переменных резистора - проволочный сопротивлением 200…500 Ом и пленочный (СП, СПО) сопротивлением 5…10 кОм. Первый используется при подгонке резисторов R16…R18, а второй - при подгонке резисторов R14 и R15 шунта.
В начале лучше подогнать резистор R14. Для этого соедините последовательно (рис. 2.33) образцовый миллиамперметр РА, батарею GB и регулировочный резистор Rр.