Измеритель RLC
Вячеслав Калашник, Михаил Еремин, Роман Панов
г.Воронеж
Измерительные мосты переменного тока пользуются широкой популярностью у радиолюбителей. Сравнительно простые по схеме они, тем не менее, позволяют с высокой точностью измерять параметры самых распространенных у радиолюбителей компонентов - резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности. Однако большинство подобных устройств имеет сравнительно узкие пределы измерений.
Описанный ниже измеритель обладает значительно более широкими возможностями.
Измеритель позволяет измерять сопротивления резисторов от 0,1 Ом до 12 МОм (верхние пределы измерений - "1,2; 12; 120 Ом"; "1,2; 12; 120 кОм"; "1,2; 12 МОм"); ёмкости конденсаторов от 1 пФ до 1200 мкФ (пределы - "1,2; 12; 120; 1200 пФ"; "0,012; 0,12; 1,2; 12; 120 мкФ") и индуктивности катушек от 10 мкГн и до 1200 Гн (пределы - "120 мкГн", "1,2; 12; 120 мГн"; "1,2; 12; 120 и 1200 Гн").
Питается прибор от источника стабилизированного напряжения +5 В, потребляемый ток 100 мА, можно использовать батареи напряжением 4,5 В (например, 3336Л).
Измеритель, помимо элементов моста, содержит генератор звуковой частоты и усилитель сигнала разбаланса на транзисторе VT1. Частота вырабатываемых генератором сигналов - 1000 Гц. В качестве индикатора баланса моста используются высокоомные телефоны (рис. 1).
Генератор звуковой частоты выполнен на микросхемах DD1 и DD2. Он состоит из двух одинаковых формирователей импульсов заданной длительности, собранных на элементах DD1.1...DD1.3, DD2.1, диодах VD1, VD2 и конденсаторах С1, С2. Логический элемент DD1.4 предназначен для запуска мультивибратора и установления автоколебательного режима работы после включения питания. Период колебаний определяется суммой длительностей импульсов, формируемых в плечах мультивибратора.
Генератор работает следующим образом. После включения питания, когда конденсаторы С1 и С2 ещё не зарядились, на выходах плеч мультивибратора наблюдается сигнал логической 1. Логический элемент DD1.4 вырабатывает сигнал логического 0, т.е. замыкает соответствующий вход элемента DD2.1 на общий провод. Следовательно, возможность заряжаться получает только конденсатор С1. С момента начала зарядки конденсатора С1 и до конца формирования импульса элементами DD1.1 и DD1.2 на выходе элемента DD1.2 и на соответствующем входе элемента DD1.2, а так же на выходе элемента DD2.1 поддерживается сигнал логического 0, который не позволяет конденсатору С2 заряжаться до тех пор, пока не закончится цикл зарядки конденсатора С1, и наоборот. Так как теперь на входах элемента логического элемента DD1.4 поочередно появляется сигналы логического 0 и 1 в противофазе, то на выходе элемента DD1.4 все время наблюдается сигнал логической единицы, и он практически не оказывает влияния на дальнейшую работу генератора [1]. С измерения одних величин на измерение других прибор переводят переключателем SA2. Пределы измерений выбирают переключателем SA1, а балансируют мост переменным резистором R10. В качестве образцовых резисторов R2...R8 необходимо использовать резисторы с допускаемым отклонением от номинала не более ±1-2% (резистор R1 сопротивлением 10 Ом подбирают точно при налаживании). Переменные резисторы R10 и R12 - проволочные, конденсаторы С5 и С6 составлены из нескольких конденсаторов с меньшей номинальной ёмкостью, а их точное значение подбирают при градуировке моста. Эти конденсаторы должны иметь минимальные потери.
Налаживание прибора начинают с проверки работоспособности генератора. Затем можно приступать к градуировке шкалы переменного резистора R10. Установив переключатель в положение "R", a SA1 в положение 3 (предел измерения 10...120 Ом) к зажимам XS последовательно подключают эталонные резисторы сопротивлением 100, 200, 300 Ом и т.д. до 1,2 кОм (желательно использовать магазин сопротивлений).
Рис. 1. Схема электрическая принципиальная устройства.
При каждом уравновешивании моста на шкале переменного резистора R10 делают отметку, а после того, как поставлены все 12 отметок, промежутки между ними делят на 10 равных частей. После этого переключатель переводят в положение 1 (пределы измерения 0,1...1,2 Ом), устанавливают движок резистора R10 в положение, соответствующее отметке 10 и, подключив к зажимам XS образцовый резистор сопротивлением 1 Ом, подбирают резистор R1 так, чтобы мост опять оказался сбалансированным. Конденсатор С6 подбирают, установив переключатели SA2 и SA1 в соответственно положение 4 и, подключив к зажимам моста образцовый конденсатор ёмкостью 1 мкФ, устанавливают на шкале резистора R10 это значение и подбирают конденсатор С6 так, чтобы мост оказался сбалансированным (при этом необходимо еще пользоваться переменным резистором R12).
Калибровку моста в режиме измерения индуктивности можно не делать. Достаточную для любительских
целей точность измерения индуктивности можно получить, подобрав на уже откалиброванном мосте ёмкость конденсатора С5. Точной балансировки моста при измерении индуктивности добиваются переменными резисторами R10 и R9.
В последнюю очередь необходимо измерить собственную ёмкость прибора. Для этого, при свободных зажимах XS, его переключают на измерение ёмкости, устанавливают переключатель SA1 в положение 8 и балансируют мост. Полученное значение собственной ёмкости учитывают (вычитанием из измеренных значений) при использовании прибора.
Литература
1. Андрианов С. Импульсные устройства на цифровых ИМС. - В помощь радиолюбителю. Выпуск 84.
2. Широкодиапазонный измеритель RLC. - Радио, №9, 1980. с. 61.