Цифровой омметр своими руками. Радиосхемы Схемы электрические принципиальные

У радиолюбителей, особенно начинающих, большой популярностью пользуются омметры с линейной шкалой, не требующие замены и градуировки шкалы стрелочного индикатора. Сравнительно простая конструкция такого омметра была разработана на операционном усилителе. Омметр позволяет измерять сопротивления от 1 Ом до 1 МОм, что вполне достаточно для многих практических целей.

Принцип действия омметра на операционном усилителе поясняет рис. 1. Измеряемый резистор R х включен в цепь обратной связи между выходом усилителя и его инвертирующим входом. В этой же цепи стоит и эталонный резистор R 3 . На неинвертируюший вход подается опорное напряжение от источника G 1. В таком режиме выходное напряжение операционного усилителя будет зависеть от соотношения сопротивлений R x и R 3 цепи обратной связи. Его и измеряет относительно опорного напряжения вольтметр PV , показания которого прямо пропорциональны сопротивлению R x .

Рис. 1. Функциональная схема омметра с линейной шкалой

Принципиальная схема омметра приведена на рис. 2. Опорное напряжение + 2 В на неинвертирующем входе усилителя создается делителем из резистора R 10 и стабилизатора тока на транзисторе VI . Точное значение опорного напряжения подбирают переменным резистором R 12. Поскольку при измерении малых сопротивлений ток в измерительной цепи, а значит, и выходной ток усилителя может превышать допустимый для ОУ, в омметр введен эмиттерный повторитель на транзисторе V 3. Чтобы защитить стрелочный индикатор от перегрузок при случайном увеличении выходного напряжения усилителя изза неправильного положения переключателя S1, параллельно выводам индикатора подключен диод V 2,

Вольтметр состоит из миллиамперметра РА1 и резисторов R 13, R 14. В показанном на схеме положении кнопки S 2 вольтметр рассчитан на измерение напряжений до 2 В. При замыкании контактов кнопки резистор R 14 шунтируется и вольтметр измеряет напряжение до 0,2 В.

Эталонные резисторы подключаются к инвертирующему входу ОУ переключателем S 1. Сопротивление эталонного резистора определяет поддиапазон измерений омметра. Так, при включении резистора R 1 прибором можно измерять сопротивления примерно от 100 кОм до 1 МОм. При следующем положении переключателя предельное измеряемое сопротивление может достигать 300 кОм, а при дальнейших положениях эти значения будут соответствовать 100 кОм, 30 кОм, 10 кОм, 3 кОм, 1 кОм, 300 Ом, 100 Ом. В итоге получается девять поддиапазонов измерения.

Благодаря кнопке S 2 пределы измеряемых сопротивлений можно уменьшить в 10 раз. Пользуются ею только на двух последних поддиапазонах. Таким образом, к имеющимся поддиапазонам добавляются еще два: до 30 Ом и до 10 Ом.

Рис. 2. Принципиальная схема омметра с линейной шкалой

Чтобы более экономно расходовать энергию источника питания, его подключают к прибору кнопкой S3 только во время измерения.

Рис. 3. Размещение деталей на лицевой панели корпуса

Детали омметра размещены в небольшом корпусе. На съемной лицевой панели из гетинакса размерами 190 X 130 мм (рис. 3) укреплены индикатор, переключатель поддиапазонов S 1 и кнопочные выключатели S 2, S3, резистор калибровки R 12 и зажимы для подключения источника питания и проверяемого резистора (или другой детали, обладающей оммическим сопротивлением) .

Эталонные резисторы подпаяны непосредственно к лепесткам переключателя, а операционный усилитель и транзисторы смонтированы на плате из стеклотекстолита (можно гетинакса) размерами 35 X 30 мм, которую можно прикрепить, например, к лицевой панели с внутренней стороны.

Резисторы R 1 - R 9 могут быть МЛТ-0,125, МЛТ-0,25 или другие, подобранные с точностью ±1%, - от этого во многом зависит точность измерений. Переменный резистор R 12 - СПЗ-4а или другой. Диод V 2 может быть, кроме указанного на схеме, Д226 с любым буквенным индексом или другой с прямым напряжением 0,3…0,6 В. Транзисторы любые из серий К.Т312, КТ315. Стрелочный индикатор может быть с током полного отклонения стрелки 1 мА и внутренним сопротивлением 82 Ом. Тогда резистор RI 3 должен иметь сопротивление 118 Ом, a R 14 - 1,8 кОм. Подойдет и микроамперметр М24 с током полного отклонения стрелки 100 мкА и внутренним сопротивлением 783 Ом. (такой индикатор показан на рис. 3), он удобен тем, что имеет шкалу на 100 делений, облегчающую отсчет измеряемых сопротивлений. Но в этом случае необходимо зашунтировать индикатор резистором сопротивлением около 92 Ом, чтобы стрелка индикатора отклонялась на конечное деление при токе 1 мА. Сопротивления резисторов R 13, R 14 для такого варианта остаются неизменными. В случае же использования индикатора с другим внутренним сопротивлением придется пересчитать сопротивление резисторов так, чтобы с резистором R 14 стрелка индикатора отклонялась на конечное деление шкалы при напряжении 0,2 В, а с последовательно соединенными резисторами R 13, R 14 - np и напряжении 2 В.

Налаживание прибора начинают с проверки правильности монтажа. Затем подключают к зажимам питания источник напряжением 9 В, например две последовательно соединенные батареи 3336Л. К зажимам «Rх» подключают выводы точно измеренного резистора, например, сопротивлением 100 кОм. Движок переменного резистора R 12 устанавливают в среднее положение, а ручку переключателя S 1 - в положение «.300 к». Только после этого нажимают кнопку S3. Стрелка индикатора должна отклониться примерно на треть шкалы. Добиваются этого переменным резистором R 12 «Калибр». Затем переключателем устанавливают поддиапазон «100 к» и переменным резистором добиваются точного отклонения стрелки индикатора на конечное деление шкалы. Проверяют калибровку на других поддиапазонах, подключая к зажимам « Rx » резисторы сопротивлением 30 кОм, 10 кОм, 3 кОм и так далее. При значительных расхождениях в показаниях индикатора и сопротивлении измеряемого резистора следует подобрать точнее соответствующий эталонный резистор.

Чтобы избегать зашкаливания стрелки индикатора при работе с омметром, нужно всегда начинать измерения в положении переключателя «1 М», а затем, по мере отклонения стрелки индикатора, постепенно переходить на другие поддиапазоны.

Домашний мастер при ремонте квартиры своими руками сталкивается с необходимостью подключения светильников, розеток и выключателей по разным схемам. Такая деятельность требует выполнения электрических измерений и знания основных правил безопасности при работе под напряжением.

Наши советы помогут вам оптимально выбрать мультиметр для этих целей и понять основные правила безопасной работы с ним как в бытовой электропроводке, так и для ремонта подключаемых к ней приборов.

В материале статьи сравниваются два типа устройств измерителей: стрелочных аналоговых и цифровых. Это позволит оценить различные технологии замеров, сравнить их возможности, сделать выбор подходящей конструкции.

Назначение

Составное слово мультиметр обозначает своей первой частью «мульти» - много функций, которые выполняет этой прибор, а второй «метр» – измерение электрических величин.

Он позволяет определять:

значение действующего напряжения;
силу протекающего тока;
электрическое сопротивление подключенной цепи;
некоторые другие параметры.

Следует учесть, что прибор может иметь другие названия:

авометр, обозначающее сокращение от ампер, вольт, ом измерение;
или тестер, присвоенное первым аналоговым моделям.

На техническом языке его называют прибор многофункциональный измерительный.

Принципы измерения электрических величин

Поясняющая картинка из интернета с человечками призвана объяснить взаимосвязь процессов, происходящих в электрике, которые позволяет анализировать мультиметры любой конструкции.

Напряжение источника в вольтах старается пропихнуть ток в амперах через оказываемое ему противодействие сопротивлением в омах. Для анализа этих трех задач в мультиметр включены 3 отдельных измерительных прибора:

амперметр;
вольтметр;
омметр.

Кратко рассмотрим их функции.

Как работает амперметр

За основу действия аналоговых приборов принята измерительная головка магнитоэлектрической системы.

При протекании через нее электрического тока поворачивается подвижная рамка с противодействующей пружиной и прикрепленной к ним стрелкой, указывающей на шкале его силу в микроамперах - тысячных долях ампера. На таком диапазоне протекают токи через измерительную головку.

Однако амперметр замеряет не доли ампера, а целые и даже значительно большие значения. Такие величины тока способны выжечь все токопроводящие магистрали головки. Чтобы этого не произошло, их ограничивают параллельным подключением калиброванного электрического сопротивления, называемого шунтом.

Принцип шунтирования дополнительным сопротивлением уменьшает величину протекающего через головку тока и делает его пропорциональным входному значению. За счет этого шкалу градуируют в амперах, а не в тысячных его долях.

В цифровых приборах используются датчики токи, которые работают по микропроцессорным технологиям.

Устройство вольтметра

Та же измерительная головка подключается последовательно к добавочным сопротивлениям - токоограничивающим резисторам. Шкала прибора градуируется в вольтах.

Переключатель режимов у амперметра и вольтметра позволяет расширять пределы измерения.

Цифровой вольтметр работает от датчика напряжения.

Конструкция омметра

Принцип замера сопротивления раскрыт в статье о .

Омметр также работает с помощью измерительной головки.

Для этого используется встроенный источник напряжения, который выдает строго эталонную величину. Ее при подготовке омметра к работе необходимо вручную откалибровать.

Замеряемое сопротивление подключается к гнездам прибора. Через него проходит ток, ограничивающийся в зависимости от номинала резистора. Он отклоняет стрелку омметра на величину, пропорциональную значению электрического сопротивления.

Шкала омметра просто градуируется в омах.

Цифровые приборы вычисляют значение сопротивления по результатам информации, получаемой от датчиков тока и напряжения, но работают также от встроенного источника питания. Ручная калибровка им не требуется.

Разновидности мультиметров

Аналоговые приборы

Рассмотрим на примере тестера Ц4324.

Сразу бросаются в глаза многофункциональная шкала в несколько рядов и переключатели режимов с большим рабочим диапазоном.

Заводская схема внутренних соединений представлена на фото ниже.

Более подробно назначение шкалы измерительной головки показано на картинке.

При каждом замере необходимо анализировать положение стрелки на определённом диапазоне, соответствующем роду току и проверяемому сигналу.

Положения центрального переключателя разбиты на три главных сектора (амперметра, вольтметра и омметра) выделенные красными стрелками. При работе следует определять не только диапазон измеряемой величины, но и форму сигнала.

Цифровые приборы

Внутренняя конструкция этого типа мультиметра намного сложнее, а внешние органы выполнены проще для пользователя. В качестве образца выберем одну из типовых моделей с минимальным количеством автоматических настроек.

Вместо стрелочного указателя и сложной шкалы работает дисплей, а положением центрального переключателя можно выбрать все режимы измерения в любом секторе.

Подключение измерительных проводов выполняется к двум гнездам из трех:

центральное - общее;
левое - используется для замера токов более 10 ампер;
правое - во всех остальных случаях.

Способы электрических замеров

Любой мультиметр сам ничего не измеряет. Он показывает только те величины, которые подготовил пользователь в созданном им режиме. Ошибки показаний чаще всего связаны с невнимательной работой человека.

Рассмотрим однотипные операции, которые необходимо выполнять на стрелочном и цифровом мультиметре.

Измерения тестером Ц4324

Замер напряжения

Выбираем соответствующий режим нажатием средней кнопки снизу и выставляем предел измерения больший, чем напряжение у замеряемой батарейки - 3 V.

Потребуется оценить полярность подключения проводов. Если пустить ток в обратном направлении через измерительную головку, то стрелка просто упрется в стопор слева от нуля. Замер не получится.

Для снятия отсчета необходимо выбрать правильно ту шкалу напряжения, на которой стоит знак постоянного тока. Следует учесть ее кратность на соответствующем положении переключателя.

Обращаем внимание, что подобная операция относится к опасной и требует повышенного внимания.

Нажимаем до фиксации правую кнопку снизу со значком «~». Выбираем центральным переключателем соответствующий режим вольтметра и на нем положение 300 V. Только после этого устанавливаем концы в контакты розетки.

Со шкалы снимаем показания 250 V. Методика пользования ею та же, как и в предыдущем случае.

Замер тока

Положение переключателей и работа со шкалой выполняется по предыдущей методике.

Пальчиковая батарейка на 1,5 V выдала на лампочку 6,3 V ток 142 мА.

Замер сопротивления

В этом режиме важно:

проверить выставление стрелки на ноль, используя регулятор натяжения пружины измерительной головки, расположенный под стрелкой;
установить калиброванную величину источника питания ручкой потенциометра «Установка 0», размещенного в самой нижней части на лицевой стороне;
обеспечить .

Для измерения потребуется нажать одновременно две левых кнопки и установить переключатель на значок омов. Отсчет показания по шкале Ω получился 1,5. Такое сопротивление у нити накаливания в холодном состоянии.

Режим измерения сопротивлений мультиметром создан для проверки резисторов и других элементов радиоэлектронных устройств. Он не предназначен для оценки качества изоляции диэлектрического слоя. Мощность источника питания недостаточна для подобного измерения.

Оценку сопротивления изоляции кабелей и проводов выполняют специальными приборами, питающимися от мощных источников: ручных генераторов или бытовой сети 220 либо встроенных преобразователей с комплектом батареек. Их называют мегаомметрами.

Три приведенных опыта с малогабаритной лампочкой накаливания и батарейкой позволяют показать, что мощность источника энергии и потребителя следует правильно подбирать по нагрузке и напряжению.

1,5 V у батарейки и 6,3 у лампочки - явное несоответствие. Источник работает в аварийном режиме и не справляется с задачей: нить еле-еле светится. Ему искусственно создан режим перегрузки.

Аналогичный случай может произойти и в бытовой сети 220, где , снимающий питание с оборудования с выдержкой времени.

Подключая любой потребитель в электрическую сеть всегда оценивайте его возможность надежной работы и способность защит устранять аварийные ситуации.