Лекція 6. Комбіновані прилади
ПЛАН
1.
2.
3.
4.
5.
6.
6.1. Призначення та область застосування. Будова і принцип роботи
6.2. Класифікація та основні параметри комбінованих приладів
6.3. Основні типи комбінованих приладів і їх порівняльна оцінка
6.4. Вибір шкали (межі вимірювання) комбінованого приладу для вимірювання напруги
1.
2.
3.
4.
5.
6.
6.1. Призначення та область застосування. Будова і принцип роботи
Комбіновані прилади (ампервольтметри) призначені для вимірю-вання постійного та змінного струмів та напруги, а також опору постійного струму. Окремі типи цих приладів дозволяють також вимірювати ємність, відносний рівень змінної напруги в децибелах, окремі параметри транзисторів (коефіцієнт підсилення за струмом; зворотній струм колекторного та емітерного переходів, початковий струм колектора).
Комбіновані прилади, зазвичай, є багатограничними і в їх склад найчастіше входять випрямляючий прилад, додаткові резистори і шунти. Є також пристрої, схеми яких мають транзистори.
Комбіновані прилади широко застосовуються для вимірювання струмів, напруг і опорів окремих елементів та блоків, а також радіоелектронних пристроїв у лабораторних, цехових та експлуатацій-них умовах. Відповідно до технічних вимог вимірювання такого виду потрібно виконувати з точністю ±(5-10)% [11].
1.
2.
3.
4.
5.
5.1.
6.2. Класифікація та основні параметри комбінованих приладів
Комбіновані прилади за своїм призначенням можна умовно розділити на такі групи:
1) прилади для вимірювань в радіотехнічних колах, де вико-ристовується високий вхідний опір вольтметрів, велика універсаль-ність, відносно невисокі вимоги до точності (класи точності 2.5; 4). До цієї групи можна віднести прилади Ц4313; Ц4317; Ц4315; Ц4314; Ц4341 та ін.;
2) прилади для вимірювання в низькоомних колах, де вимоги відносно невисокі до вхідного опору (власної потреби) та досить високі до точності (класи точності 0,5; 1,0); із нових розробок в останні роки до цієї групи можна віднести прилади Ц4311 та Ц4312;
3) прилади для масових (в тому числі радіолюбительських) вимі-рювань, що мають порівняно низьку вартість, універсальність та невисокі вимоги до точності (класи точності 2.5; 4).
Характерним прикладом приладів першої групи є прилад Ц4313, що має вхідний опір 20 кОм/В на постійному струмі і 2 кОм/В на змінному. Клас точності цього приладу 1,5 при вимірюванні постійного струму і напруги та 2,5 для змінного струму і напруги. Прилад має 40 меж вимірювань при малій кількості органів управління. До комбінованих приладів підвищеного класу точності відносяться прилади Ц4311 (клас точності 0,5 при вимірюваннях постійного струму і 1,0 при вимірюваннях змінного струму) і Ц4312 (клас точності 1,0 при вимірюваннях постійного струму і 1,5 при вимірюваннях змінного струму).
Умови конкретної вимірювальної задачі ставлять конкретні вимоги до основних параметрів комбінованого приладу (клас точності, вхідний опір, межі вимірювань), що визначає вибір типу приладу.
6.
7.
8.
9.
10.
10.1.
10.2.
6.3. Основні типи комбінованих приладів і їх порівняльна оцінка
На практиці застосовують велику кількість комбінованих прила-дів, в тому числі ранніх випусків і знятих з виробництва. Наприклад, АВО-5М1, Ц20; Ц55; Ц56/1; Ц57; Ц430; Ц435; Ц437, ампервольтметр – випробувач транзисторів Ф434 та ін.
У останні роки були розроблені та освоєні виробництвом нові типи та серії приладів. Нові прилади виконують в уніфікованому пластмасовому корпусі; значно спрощена їх комутація – скорочено кількість перемикачів, затискачів та гнізд, внесено інші технологічні та конструктивні удосконалення. Серію приладів Ц4312; Ц4313; Ц4314 і Ц4315 розроблено для заміни приладів Ц 56/1, Ц57, Ц55 і Ц435.
Прилад Ц4311, випущений замість приладу Ц433, має відносно високий клас точності (0,5 при вимірюванні постійного струму і 1,0 при вимірюванні змінного струму) та може бути використаний в якості зразкового при перевірці менш точних приладів, а також при точних вимірюваннях в лабораторній та виробничій практиці. У цьому приладі застосовано автоматичний транзисторний вимикач для захисту від електричних перевантажень при неправильному ввімкненні. Він відключає прилад від кола, в якому виконуються вимірювання, при 8 – 20-кратних перевантаженнях.
Розроблений та випущений ампервольтметр – випробувач транзисторів Ц4341 замінює аналогічний прилад Ф434.
Прилад Ц4325, що має порівняно невеликі розміри та вагу, дозволяє також вимірювати відносний рівень змінної напруги і має окрему шкалу, проградуйовану в децибелах. Прилад може бути використаний при ремонті різної радіотехнічної апаратури, а також в радіолюбительській практиці. У схемі приладу передбачено захист вимірювача від перевантажень. Для аналогічних цілей може також застосовуватись прилад Ц4326, рівноцінний за класом точності приладу Ц4325, але відрізняється від нього зменшеними габаритами, вагою і дещо розширеними межами вимірювань.
Комбінований прилад Ф432 додатково дозволяє вимірювати відносний рівень змінної напруги. Прилад відрізняється значним вхідним опором на змінному струмі – 0,33 МОм/В на межі вимірювання 0,015 – 1,5 В та 1 МОм/В на межі вимірювання 6 – 600 В.
За своїми параметрами прилад Ф432 може замінювати електронні вольтметри, що працюють в звуковому діапазоні частот, і звичайні комбіновані прилади. Цей прилад дозволяє вимірювати невеликі значення змінного струму, клас точності приладу 4,0.
Комбіновані прилади вимірюють середньовипрямлене значення змінного струму і напруги, а їх шкали градуюються в середньоквадратичних значеннях змінної синусоїдної напруги (коефіцієнт форми Кф=1,11), що треба враховувати при вимірюванні. Відносний рівень напруги N в децибелах визначається за спеціальною шкалою приладу або за таблицею, що додається до приладу. В якості початкового рівня прийнято напругу U0=0,775В, тобто:
NдБ=20Іg 
, (6.1)
де Uх – вимірювана напруга, В.
1.
2.
3.
4.
5.
5.1.
5.2.
5.3.
6.4. Вибір шкали (межі вимірювання) комбінованого приладу для вимірювання напруги
При вимірюванні напруги комбінованим приладом можна одну й ту ж величину напруги вимірювати на різних його шкалах. Так, наприклад, якщо потрібно виміряти постійний струм 25 В приладом Ц4313, то для цього можна вибрати шкали з граничними значеннями 30, 60, 150 і 300 В. На перший погляд може здатися, що необхідно вибрати найменшу межу, тобто шкалу 30, бо при цьому стрілка приладу буде знаходитись в останній третині шкали, де, відносна похибка вимірювання, що визначається класом точності приладу, буде найменшою. Але такий вибір шкали не завжди є правильним. Це пояснюється тим, що загальна похибка вимірювання складається із відносної похибки, що визначається класом точності приладу, та зменшенням показів приладу у порівнянні з дійсними значеннями за рахунок його вхідного опору на режим вимірюваного кола. При вимірюванні напруги на високоомному резисторі кола вхідний опір приладу на найменшій межі може бути недостатнім. У результаті цього похибка вимірювання, що спричиняється цією причиною, буде значно перевищувати відносну похибку, що визначається класом точності приладу.
У таких випадках для зменшення загальної похибки вимірювання доцільно використовувати шкалу з більш високою межею, де вхідний опір приладу більший.
Запитання
1. Для чого призначені комбіновані прилади?
2. Класифікація комбінованих приладів.
3. Основні параметри комбінованих приладів.
4. Типи комбінованих приладів.
5. Як правильно вибрати шкалу комбінованого приладу?
6. Яке значення синусоїдного струму вимірюють комбіновані прилади?
7. Для чого використовуються комбіновані прилади?
8. Яка похибка виникає при вимірюванні комбінованими приладами?