7. Додаткові резистори

Додатковий резистор застосовують для того, щоб розширити межу вимірювання напруги і не допустити впливу температури на опір вольтметра. Додатковий резистор виготовляють з манганіну і включають послідовно з вимірювальним приладом (рис. 11.10). В якості додаткових резисторів використовують точні малогабаритні дротяні і мікродротяні резистори, а також недротяні високоточні резистори підвищеної стабільності, виготовлені з допусками до ±0,1% і, які володіють мінімальним темпера­турним коефіцієнтом опору в робочому інтервалі температур.

У результаті включення додаткового резистора вхідний опір ланцюга вольтметра R_вх значно підвищується і стає рівним R_вн+R_Д, де R_вн – внутрішній опір вимірювача.

Опір додаткового резистора визначають за формулою:

R_Д=R_вн(Р-1), (4.4)

де Р - число, що показує у скільки разів потрібно збільшити межу вимірювання вольтметра.

Мілівольтметр М24-155 має межу вимірювання 100 мВ і струм повного відхилення І_н=6 мА, що відповідає R_вн=16,7 Ом. Якщо необхідно розширити межу вимірювання цього приладу до 1000 мВ (Р=10), то послідовно до приладу необхідно приєднати резистор з опором:

R_Д=R_вн(Р-1)=16,7 (10-1)=150,3 Ом.

Рис. 4.10. Схема з’єднання вимірювального приладу з додатковим резистором

У результаті приєднання резистора R_Д постійна приладу збільшиться з 1 мВ/поділ до 10 мВ/поділ (прилад має 100 поділок), що варто враховувати при відліку показів за приладом, а вхідний опір ланцюга приладу збільшиться до значення:

R_вх=R_вн+R_Д=16,7+150,3 =167 Ом.

Незважаючи на значне збільшення, вхідний опір залишається низьким і такий вольтметр непридатний для вимірювання режимів в радіоелектронній апаратурі, де звичайно застосовують вольтметри, виконані на базі високочутливих мікроамперметрів зі струмом повного відхилення 50-100 мкА. Для подібних приладів у паспорті часто вказується струм повного відхилення і внутрішній опір. За цими даними можна визначити спад напруги на приладі U_н=I_нR_вн, що відповідає повному відхиленню покажчика. Для високочутливих мікроамперметрів це значення складає десятки і сотні мілівольт.

Опір додаткового резистора для такого вольтметра можна визначити за формулою:

R_Д=U_п/I_н-R_вн, (4.5)

де U_п – гранична напруга, яку можна виміряти приладом при даному значенні R_Д.

Так, наприклад, якщо на базі мікроамперметра М94 (І_н=100 мкА, R_вн=850 Ом, U_н=85 мВ) виконати вольтметр з межами вимірювання 1, 10 і 20 В, то опори додаткових резисторів для цих меж будуть відповідно рівні:

для 1 В:

для 10 В:

для 20 В:

Вхідний опір ланцюга вольтметра при цьому буде:

для 1 В:

R_вх=R_вн+R_Д1=850+9150=10 кОм;

для 10 В:

R_вх2=R_вн+R_Д2=850+99150=100 кОм;

для 20 В:

R_вх3=R_вн+R_Д3=850+199150=200 кОм.

Результати розрахунку показують, що на різних межах вимі-рювання ланцюг вольтметра має різні вхідні опори. Для зручності порівняння багатограничних вольтметрів і оцінки їхнього впливу на режим вимірювального ланцюга користуються значенням не вхідного, а так названого відносного вхідного опору R_вх.в, що чисельно дорівнює опору, який приходиться на 1В граничного значення.

Цей опір можна визначити як:

R_вх.в=1/І_н. (4.6)

У розглянутому прикладі R_вх.в=10 кОм/В.

Багатограничний вольтметр можна виконати в двох основних варіантах. На рис. 11.11, а зображена схема вольтметра з окремими додатковими резисторами для кожної межі. Схема рис. 11.11, б характерна тим, що до складу додаткового резистора кожної межі входять додаткові резистори більш низьковольтних меж; опір кожного резистора знаходиться як різниця опорів додаткових резисторів двох суміжних меж.

Рис. 4.11. Схеми багатомежних вольтметрів постійного струму

Розрахуємо вольтметр за схемою рис. 11.11, б на три межі вимірювання: 1; 5 і 10 В. Як вимірювач використовується мікроам­перметр, у якого І_н=100 мкА; R_вн= 1000 Ом:

для 1 В:

для 5 В:

R_Д2=(R_Д1+R_Д2)-R_Д1=49-9=40 кОм;

для 10 В:

R_Д3=99-49=50 кОм.

Температурний коефіцієнт всього вольтметра при наявності додаткового резистора:

де  – температурний коефіцієнт всього вольтметра;

_мд – температурний коефіцієнт міді, з якої виготовлена обмотка рамки приладу;

_мн – температурний коефіцієнт манганіну, з якого, зазвичай, виготовляють додатковий резистор.

Калібровані додаткові резистори поділяють на класи точності 0,02; 0,05; 0,1; 0,2; 0,5 і 1,0 і виготовляють їх на номінальні струми 0,5; 1; 3; 5; 7,5; 15 і 30 мА. Калібрований резистор може застосовуватися з будь-яким приладом, номінальний струм якого дорівнює номінальному струму додаткового резистора. Індивідуальний резистор застосовують тільки з тим приладом, що градуюється з ним.