Автоматические мосты переменного тока

Различные автоматические мосты переменного тока, используемые для измерения емкости, сопротивления, индуктивности и других параметров радиокомпонентовдиэлектриков (мосты Е7, мультиметры, приборы типа "тестер" и т. д.), содержат встроенные генераторы, создающие стандартную частоту, равную 1 кГц.

Для питания мостов используем сетевое напряжение 220 В, а также источники питания напряжением 5 9- 6 В В, подключаемые к прибору в строгом соответствии с полярностью.

Объект измерения присоединяем к мосту проводами, которые должны иметь незначительную собственную емкость. В случае необходимости емкость проводов определяем с использованием самых чувствительных шкал, и, соответственно, вычитаем из показаний при измерении емкости неизвестного образца.

Как правило, на передней панели прибора имеются переключатели режимов, используемые для измерения емкости С, индуктивности L, сопротивления резисторов R, проводимости G объектов. В частности, для определения емкости конденсатора устанавливаем переключатель на один из диапазонов измерения ″С″.

В том случае, если переключатель диапазонов и режимов находится на отметке, соответствующей, например, 20 нФ, считаем, что при данном режиме максимальное измеряемое значение емкости не более 20 нФ, следовательно, нет необходимости рассчитывать значения параметров, отражаемых на табло. Поэтому при измерениях используем такой диапазон, чтобы значение измеряемого параметра имело одну или две значащие цифры, т. е. добиваемся максимальной чувствительности.

При считывании значений необходимо знать российские и международные обозначения (табл. 1.1).

В ряде приборов, например, мост переменного тока Е7-13 (рис. 1.6), при неправильном выборе режима работы (например, переключатель диапазонов находится на отметке 20 нФ, а измеряемая емкость равна 40 нФ) возникает режим "переполнения" и на шкале появляется индикация цифры "1", ( иногда мигающамигающейя), например, мост Е7-13 (рис. 1.6). В этом случае переходим на другой более ″грубый″ диапазон.

Таблица 1.1

Соответствия обозначений

Название	Обозначение	Значение
русское	международное
атто-	a	a	10–18
фемто-	ф	f	10–15
пико-	п	p	10-12
нана-	н	n	10-9
микро-	мк	μ	10-6
милли-	м	m	10–3
деци-	д	d	10–2
кило-	к	к	103
мега-	М	М	106
гига-	Г	G	109
тера-	Т	Т	1012
пета	П	Р	1015
экса	Э	E	1018

Некоторые мосты переменного тока, например, Е7-22 (рис. 1.2, а), автоматически устанавливаются в оптимальный режим испытаний, так что не требуется вмешательство оператора для установки диапазона.

Рис. 1.1. Внешний вид моста Е7-13

Некоторые мосты переменного тока автоматически устанавливаются в оптимальный режим испытаний, так что не требуется вмешательство оператора для установки диапазона, например, мост Е7-22 (рис. 1.2, а).

Например, при испытании резистора или катушки для выбора режимов L, R или C следует несколько раз нажать на кнопку R/L/C. При этом на шкале высвечиваются значения рабечейрабочей частоты моста (120 Гц или 1 кГц устанавливаются кнопкой ″Част.″), значение индуктивности L (в единицах Н – Генри), значение R ((в единицах Ом, W,Ом), С (в производных единицах F).

Мультиметр – многофункциональный измерительный прибор (рис. 1.2, б), который можно использовать в качестве амперметра (постоянного или переменного тока), вольтметра (постоянного или переменного напряжения), омметра, термометра, измерителя емкости конденсаторов и других параметров электрической цепи.

Вход мультиметра ″COM″ рекомендуется всегда соединять проводом с шиной (гнездом) ″Земля″ схемы. К клемме ″U″ подводится провод при измерении напряжения (разности потенциалов). К клемме ″I″ подводится провод при измерении тока в какой-либо ветви цепи.

а) б)

Рис. 1.2. Внешний вид Е7-22 (а) и мультиметра (б)

Во избежание поломки любые переключения режимов работы мультиметра производятся при выключенном питании моста и схемы. Другими словами, первоначально следует установить режим работы, например, измерение тока I (20 мА), после чего включить питание моста.

При пользовании мультиметрами необходимо строго выполнять условия подключения прибора к цепи (в режиме ²вольтметра² - параллельно элементу цепи, в режиме ″амперметра″ для измерения тока - последовательно), соответственно, меняя контакты на входе прибора и режимы работы.

Параметры токов и напряжений цепей постоянного тока измеряются в режимах U₌, I₌ (A₌).

Все измерения действующих значений переменных токов и напряжений производятся в режимах, соответственно, А_» и U_».

Измерения сопротивлений резисторов производятся в режиме R при отключенном питании анализируемой схемы.

Осциллографы

Осциллограф служит для визуализации формы напряжения (осциллограмм) между исследуемыми контрольными узлами (точками) исследуемой схемы, одна из которых, как правило, заземлена.

Следует помнить, что с помощью осциллографа оцениваетсяоцениваются параметры и форма напряжения исследуемого сигнала, поэтому осциллограф всегда включается в цепь как вольтметр, имеющий большое входное сопротивление.

Независимо от типа применяемого осциллографа передние панели осциллографов, как правило, идентичны.

Рассмотрим назначение и функции основных переключателей и тумблеров, на примере осциллографа типа ОСУ-10В, внешний вид которого приведен на рис. 1.3.

Рис. 1.3. Внешний вид осциллографов ОСУ-10В, ОСУ-10А, Н313.

На передней панели находятся кнопки и переключатели со следующими функциями:

– ″СЕТЬ″ (при включении загорается индикатор);

– ″Яркость″ (устанавливается индивидуально);

– ″Фокус″ (устанавливается при включении);

– ″Вольт/дел″ - ступенчатый переключатель чувствительности по вертикали, значение s_U которого отмечает, сколько вольт приходится на 1 вертикальное деление шкалы экрана осциллографа;

– ″Время/дел″ - ступенчатый переключатель усиления развертки по горизонтали s_t, значение которого отмечает, сколько секунд (mS; mS) приходится на 1 горизонтальное деление шкалы экрана осциллографа (от 0,1 мкс/дел до 0,1 с/дел);

– ­¯ - регулятор плавного смещения осциллограммы сигнала по вертикали;

– Û - регулятор плавного смещения осциллограммы сигнала по горизонтали;

–″Плавно″ (усиление) - регулятор плавного усиления сигнала по вертикали (желательно следует установить в крайнее правое положение);

–″Плавно″ (развертка) - регулятор плавной развертки сигнала по горизонтали (желательноследует установить в крайнее правое положение);

– ″Уровень″ - регулятор, необходимый для качественной синхронизации сигнала (для получения устойчивого сигнала на экране осциллографа);.

– ″Вход Y″ - разъем для подключения центральной жилы коаксиального кабеля от исследуемой точки цепи (именно к этому входу необходимо подключить специальный кабель осциллографа);

– ″Внешнийвнешний ″Вход Х″ – разъем для подключения специального сигнала для развертки по горизонтали, но, обычно, этот разъем ″Вход Х″, не используется, поэтому переключатель ″Авто – ждущий ″ должен стоять на ″АВТО″ (или ″Внутренняя развертка″).

В то же время при профессиональном анализе цепей электрического тока и исследовании формы импульсных сигналов вход ″Вход Х″ можно использовать для синхронизации (стабилизации) исследуемого сигнала на экране осциллографа. Для этой цели на входы Х и Y подают один и тот же сигнал. Сигнал, подаваемый на ″Вход Х″, служит для запуска генератора внутренней развертки; в данном режиме. Переключатель ″Авто – ждущий ″ должен стоять в положениина ″Ждущий″ (или ″Внешняя развертка″);

– ″+ – Х (внеш)″ - переключатель развертки, которая синхронизируется положительным (+), отрицательным (–) фронтом, или внешним сигналом от входа Х;

– ″» ┴ =″ – переключатель режимов входа ″Y″: в режиме ″┴″ усилитель входа ″Y″ закорочен на землю, в режиме ″»″ – усилитель входа ″Y″ не пропускает постоянную составляющую сигнала; в режиме ″=″ – усиливаются как постоянная, так и переменная составляющие сигнала.

В ряде моделей осциллографа ОСУ- 10А вместо переключателя
″» ┴ =″ режимов используется кнопка ″»-″. При нажатой клавише ″»-″ реализуется режим ″≈″: постоянная составляющая не регистрируется; при отжатой клаавише ″»-″ реализуется режим ″=″, т.е. сигнал на экране имеет как постоянную, так и переменную составляющую.

Рекомендуется следующий примерный алгоритм включения осциллографа в работу:

– подключите шнур питания осциллографа к розетке 220 В;

– включите питание осциллографа и дайте прогреться в течение 5 минут;

– проверьте яркость свечения луча (желательно ″Яяркое″);

– установите ″Фокус″ так, чтобы линия (или точка) была ″тонкой″;

– установите переключатель в положение ″Авто″ (или ″Внутренняя развертка″, после чего появится линия развертки;

– проверьте работу регуляторов вертикального и горизонтального смещения (установите горизонтальную линию по нулевой горизонтальной оси экрана);

– подсоедините специальный кабель к входу ″Y″ осциллографа, подключив экранирующий провод кабеля к ″Земле″ схемы, а центральный провод кабеля к источнику сигнала;

– подайте на вход ″Y″ осциллографа сигнал, например, от генератора стенда; потенциометр ″Усиление″ должен находиться в крайнем правом положении;

– регуляторами вертикального усиления и горизонтальной развертки, ″Уровнем″ развертки добейтесь появления и стабилизации на экране 2-3 периодов устойчивого сигнала ″размером″ не более 3-4 делений (по вертикали);

– зарисуйте осциллограмму, обратив внимание на его форму, амплитуду U_mах, период Т, смещение по вертикали U₌, время фронта t_ф, спада t_с, импульса t_и, паузы t_п и другие параметры.

Форма и величина переменного напряжения контролируется на экране осциллографа (рис. 1.4).

Рис. 1.4. Форма сигналов на экране осциллографа

Амплитудные значения напряжений переменного тока могут измеряться с помощью осциллографа по соотношению:

U_mах = s_UY_mах, (1.1)

где Y_mах – амплитуда осциллограммы сигнала на экране, дел.; s_U - чувствительность конкретного диапазона, В/дел.

Действующие значения напряжения и тока синусоидального сигнала связаны с их амплитудными значениями:

U = U_mах/Ö2; I = I_mах/Ö2. (1.2)

Период и частота переменного сигнала могут определяться по форме сигнала на экране осциллографа с учетом

T = 1/f = s_T X_T, (1.3)

где X_T - протяженность одного периода на осциллограмме, дел; s_T - параметр развертки осциллографа, мс/дел; мкс/дел.

С дополнительными регуляторами и функциональными возможностями следует ознакомиться по описанию конкретного осциллографа. Особенности методов измерения с помощью осциллографа других характеристик сигнала можно узнать, изучив паспорт прибора.

Генераторы

Генераторы (рис. 1.5) предназначены для формирования электрических сигналов синусоидальной или прямоугольной формы в зависимости от установки режима (″Форма сигнала″).

Рис. 1.5. Генератор электрических сигналов

Амплитуда напряжения U_мах сигнала изменяется плавно потенциометром ″Амплитуда″ (″Напряжение выхода″) или ступенчато – переключателем ″Ослабление, дБ″ (начальная установка ″0″).

Значение частоты устанавливается как плавно, так и ступенчато. С учетом значений шкал можно установить, например, 15х10 = 150 Гц, 2х10³ = 2000 Гц, 20х10³ = 20 кГц.

При испытаниях следует учитывать, что по мере увеличения частоты генератора при фиксированном положении потенциометра ″Амплитуда″ (″Напряжение выхода″), как правило, на выходе генератора уменьшается амплитуда U_мах генерируемого сигнала., поэтомуПоэтому, при необходимости, величина выходного напряжения (амплитудное или действующее значение) должна контролироваться вольтметром (в режиме ″U_≈″) или осциллографом.