2. Вибір аналогового електровимірювального приладу

Вибираючи прилад для вимірювання, необхідно переконатися, що його основні показники відповідають усім технічним вимогам, пред'явленим до нього умовами вимірювання і експлуатації. До таких вимог відносяться, наприклад, тип струму, його величина, форма кривої, частота струму, умови навколишнього середовища, механічний вплив та ін.

Особливо необхідно зупинитися на виборі приладу за класом точності, а саме:

а) не слід задаватися метою одержати похибку вимірювань у багато разів меншу допустимої; наприклад, якщо допускається відносна похибка 5 чи 10%, то необхідно для вимірювання вибирати вольтметр, що забезпечує вимірювання з похибкою не більше 1%;

б) необхідно пам'ятати, що клас точності приладу характеризує його властивості у відношенні точності, але не є безпосереднім показником точності вимірювань, виконуваних за допомогою цього приладу, тому що можуть бути й інші причини, що впливають на загальну похибку вимірювань;

в) необхідно пам'ятати, що з меншою відносною похибкою виміряється величина, що вираховується при положенні стрілки приладу ближче до кінця межі шкали, тому що відносна похибка вимірювання зменшується зі збільшенням вимірювальної величини. Наприклад, для вольтметра зі шкалою 0-100 В класу точності 1,5 гранична абсолютна похибка дорівнює 1,5 В, а відносні похибки при вимірюванні 25 і 75 В відповідно дорівнюють:

Отже, для зменшення відносної похибки вимірювання потрібно вибирати вимірювальний прилад з такою верхньою межею, щоб при вимірюванні, положення стрілки приладу знаходилося в останній третині (чи половині) його шкали.

3. Умовні позначення, які наносять на шкалу аналоговог електровимірювальний приладу

Кожен електровимірювальний прилад має наступні позначення (на своїй шкалі, на корпусі і на затисках): позначення одиниці вимірювальної величини; позначення класу приладу; номер стандарту, встановленого на дану групу приладів; умовне позначення типу струму; умовне позначення системи приладу і ступеня захищеності від магнітних і електричних впливів; умовне позначення робочого положення приладу (якщо це положення має значення); умовне позначення напруги випробування ізоляції вимірювального ланцюга стосовно корпуса та ін.

Рис. 4.1. Шкала приладу М94

Як приклад на рис. 4.1, приведена шкала мікроамперметра типу М94. З позначень, нанесених на шкалу, видно, що прилад призначений для вимірювання на постійному струмі; прилад магнітоелектричної системи; є захист від зовнішніх магнітних полів по першій категорії; вимірювальний ланцюг приладу ізольований від його корпусу і випробуваний напругою 2 кВ; робоче положення приладу вертикальне; прилад першого класу точності; заводський номер приладу 1190, вип. 1994 р.

4. Електровимірювальні аналогові прилади магнітоелектричної системи, які використовуються в радіоелектронній апаратурі

У радіоелектронній апаратурі застосовують різні електровимірю-вальні прилади. Найбільш розповсюдженими є прилади магнітоелект-ричної системи, які використовуються в якості:

1) відлікових пристроїв радіовимірювальних приладів, наприклад:

а) стрілочних вимірювачів напруги в електронних вольтметрах різного типу;

б) стрілочних вимірювачів рівня вихідного сигналу і коефіцієнт модуляції в генераторах різного типу;

в) стрілочних вимірювачів добротності, індуктивності, актив-ного опору в приладах для вимірювання параметрів компонентів і лан-цюгів із зосередженими постійними;

г) стрілочних вимірювачів у приладах і схемах для вимірювання параметрів електричних ламп, напівпровід­никових діодів, транзисторів та інтегральних схем;

2) вимірювачів режимів роботи стаціонарних і пересувних радіотехнічних пристроїв за постійним струмом (напруги живлення, струму споживання), вимірю­вачів режиму роботи перетворювачів і стабілізаторів;

3) індикаторів точного налаштування мережевих транзисторних радіоприймачів, індикаторів рівня запису в транзисторних магніто-фонах і для контролю струму в переносних і стаціонарних магнітофонах і радіоприймачах.

В якості стрілочних вимірювальних приладів в електронних вольтметрах, а також в іншій радіовимірювальній апаратурі використовуються, як правило, магнітоелектричні мікроамперметри класів точності 1,0 чи 1,5 великої чутливості (зі струмом повного відхилення 100-200 мкА). Такі вимірювачі забезпечують високу чутливість радіовимірювальних приладів. Високочутливі прилади зі струмом повного відхилення 50–100 мкА в більшості випадків включати безпосередньо в ланцюг не можна, тому їх застосовують з додатковими пристроями: шунтами при вимірюванні струму і додаткових резисторів при вимірюванні напруги. Менш чутливі прилади можуть включатися в ланцюг безпосередньо.

Для вимірювання постійних напруг у ряді випадків можна використовувати вольтметри магнітоелектричної системи, як найбільш дешеві і більш точні. Можливість їхнього застосування визначається співвідношенням R₁/R_вх (рис. 4.2), де R₁ – опір ділянки ланцюга, на якому вимірюється напруга, а R_вх – вхідний опір вольтметра.

Рис. 4.2. Схема підключення приладу для вимірювання напруги

Якщо як вольтметр використовувати чутливий прилад зі струмом повного відхилення 50-100 мкА, то його вхідний опір при межі вимірювання 1 В складе:

і відповідно збільшиться зі збільшенням межі вимірювання. При такому значенні вхідного опору прилад можна використовувати для вимірювання напруги в низькоомних ланцюгах.

Крім допустимої похибки вимірювання вибір приладу для конкретного вимірювання визначається співвідношенням R₁/R_вх (див. рис.4.2). З теорії вимірювання відомо, що при вимірюванні напруги на резисторі R₁ (див. рис. 4.2) дійсна величина напруги U_х виражається в такий спосіб:

(4.2)

де U_a – значення напруги, що вираховується за вольтметром.

Якщо R_вхR₁, то U_xU_a, тобто вольтметр не вносить спотворень.

Якщо R_вх порівняно з R₁, але R₂R₁, то: U_x=U_a(1+R₁/R_вх).

Користуючись цим співвідношенням, можна визначити:

1) поправку, яку потрібно внести в результат вимірювання на шунтуючу дію приладу;

2) величину необхідного R_вх приладу, щоб похибка вимірювання не перевищувала допустиму величину.

Так, наприклад, при вимірюванні режимів в радіотехнічних схемах, звичайно, допускається похибка за рахунок шунтуючої дії приладу в межах ±(5-10)%, тобто значення U_х не повинно відрізнятися від U_a більш ніж на ±(5-10)%. У цьому випадку потрібно прийняти 1+R₁/R_вх= =(1,051,1), звідки R_вх=(2010)R₁. Якщо R_вх100R₁, то впливом R_вх на режим вимірювального ланцюга при згаданій допустимій похибці можна знехтувати. Слід зазначити, що якщо R_вх співпадає з R₁, то режим вимірювального ланцюга може настільки різко змінитися, що розрахувати похибку вимірювання виявиться неможливо. Так, наприклад, якщо використовувати вольтметр із відносно невеликим вхідним опором для вимірювання напруги на колекторі транзистора, у ланцюг якого включений резистор з великим опором, то режим роботи транзистора різко зміниться і ніякі розрахунки не дозволять визначити дійсну напругу на колекторі.

Таблиця 4.2.

Дані основних типів електровимірювальних приладів магнітоелектричної системи, що застосовуються в радіоелектронній апаратурі

Тип приладу	Клас точності	Межі вимірювання (струм повного відключення,мкА)	Внутрішній опір, Ом (або падіння напруги на приладі, мВ)	Примітка
М94	1,0; 1,5	50; 100 та ін.	Відповідно 3930 і 850
М96	1,5	300	2000
М136 М136/А	0,5; 1,0	0,5; 1; 2; 5; 10; 20; 50; 100; 200	5000 для М136/1
М260М	2,5; 4,0	100, 200 та ін.	Відповідно 2000; 900	Для радіотехнічних приладів
М261М М263М	1,5;2,5; 1,5; 2,5	50; 100; 200; 500 50; 100; 200; 500	150 на межі 500, не більше 900 на інших межах
М265	1,0; 1,5	100;200; 300 та ін.	900 для межі 100
М494	1,5; 2,5	50; 100 та ін.	Відповідно 2300, 700	Для вимірювання малих струмів
М592	2,5	50; 100; 200; 300; 500	Не більше 2800 на межі 50 і не більше 800 на інших межах	Для вимірювання дуже малих струмів
М1360	2,5	100 та ін.	480	Для тяжких експлуатаційних умов
М1400	1,5	100 та ін.	480
М1690	1,0	50; 100; 200; 500	-
М1692	0,5; 1,0	10; 20; 30; 50; 100 та ін.	-	Для роботи при підвищених механічних і кліматичних умовах
М4204	1,5; 2.5	10; 20; 30; 50; 100 та ін.	Не більше 200 мВ, а на межі 100 - не більше 2000 мВ
М4252 М4253 М4256 М4257 М4260 М4261	1,5; 2.5	5; 100; 200; 500 і 1000	Не більше 150 мВ	Для радіовимірювальної апаратури, яка працює в тяжких умовах. Включення приладу безпосереднє

В якості індикаторів настроювання транзисторної радіомовної апаратури застосовують прилади зі струмом повного відхилення у межах від 100 до 1000 мкА і з основною похибкою вимірювання до ±10%. Є також індикатори постійного струму з основною похибкою вимірюван­ня ±2,5, ±4 і ±5%.

Дані основних типів електровимірювальних приладів маг-нітоелектричної системи, що застосовуються в радіоелектронній апаратурі, наведені в табл. 4.2.

Прилад М24 має багато модифікацій (міліамперметр, мікроамперметр, мікроамперметр-вольтметр) з різними межами вимірювання і різних класів точності (1,0; 1,5 і 2,5). В електронних вольтметрах в основному застосовується мікроамперметр М24 зі струмом повного відхилення 100 мкА, класу точності 1,0 і з внутрішнім опором 850 Ом

Основні технічні показники індикаторів, що застосовуються в основному для налаштування і контролю режиму транзисторної радіотехнічної апаратури, наведені в табл. 4.3.

Таблиця 4.3. Основні технічні показники індикаторів, що застосовуються в основному для настроювання і контролю режиму електронної апаратури

Тип приладу	Основне призначення приладу	Основна похибка, %	Межі вимірювання або струм повного відключення мкА	Внутрішній опір приладу (Ом) або падіння напруги на приладі
М310	Індикатор постійного струму (використовується як індикатор струму запису і відтворення в магнітофонах).	±5	100	-
М732	Індикатор постійного струму	±15	100	2500
М733	Індикатор для точного налагодження мережевих транзисторних радіоприймачів.	±10	50-0-50 150-0-150 250	3000 300
М4283	Індикатор струму для контролю рівня запису в транзисторних магнітофонах.	±10	100-500	Не більше 500 мВ
М4284	Індикатор струму для налагодження транзисторних радіоприймачів.	±10	100-1000	350 мВ
М4285	Індикатор струму для налагодження транзисторних радіоприймачів.	±4	100-1000	Не більше 350 мВ
М4276	Індикатор струму для контролю рівня запису і напруги живлення транзисторних магнітофонів.	±5	40-100 50-150 100-200 150-0-150 200-300	4000