Предыдущая публикация
Вольтметр и амперметр из... Неонки?
Все мы привыкли, что информация в вольтметрах выводится на стрелочный прибор или цифровой индикатор. Но, оказывается, в качестве устройства отображения можно использовать… обычную неоновую лампочку! Именно это и предложил В.Ф. Шилов в 1975 году. Конечно, точность измерения такими устройствами не особо велика, но, тем не менее, разработка весьма интересна и оригинальна. Сегодня мы с ней познакомимся.Постоянного напряжения
Прибор достаточно прост, но, тем не менее, позволяет измерять постоянные напряжения величиной от 50 до 1000 В. Диапазон разбит на два поддиапазона — 50-500 и 50-1000 В. В качестве измерительного элемента и прибора индикации используется миниатюрная неоновая лампа.
При измерении напряжений до 500 В щупы вольтметра подключаются к гнездам 1 и 2, при этом минус должен подаваться на гнездо 1. Измерение напряжений выше 500 В производится при подключенных к гнездам 1 и 3 щупах. Измеряемое напряжение поступает на переменный резистор R2, представляющий собой регулируемый делитель. С делителя напряжение подается на неоновую лампу Л1. Конденсатор С1 способствует более яркому свечению лампочки в момент ее зажигания. Это важно, поскольку именно по моменту зажигания Л1 судят о величине измеряемого напряжения. Резистор R3 предотвращает пробой «неонки» при перегрузке.
Хотя неоновые лампы не требуют соблюдения полярности включения, в этой схеме ее стоит соблюдать, а в качестве катода использовать наружный электрод. Во-первых, он имеет большую площадь, а во-вторых, при питании постоянным током яркость свечения возле него выше.
Настройка устройства сводится к градуировке шкалы резистора R2. Для этого в схему добавляется эталонный вольтметр и переменный резистор, по схеме, изображенной ниже.
Хотя неоновые лампы не требуют соблюдения полярности включения, в этой схеме ее стоит соблюдать, а в качестве катода использовать наружный электрод. Во-первых, он имеет большую площадь, а во-вторых, при питании постоянным током яркость свечения возле него выше.
Настройка устройства сводится к градуировке шкалы резистора R2. Для этого в схему добавляется эталонный вольтметр и переменный резистор, по схеме, изображенной ниже.
Для градуировки на вход подается постоянное напряжение. Для этого можно использовать сетевой трансформатор от любого лампового прибора и выпрямитель. Движки резисторов R4 и R2 должны находиться в нижнем по схеме положении. Установив то или иное напряжение резистором R4, поворотом движка R2 добиваются зажигания Л1, после чего на шкале наносится пометка с показаниями контрольного вольтметра. Градуировать прибор на пределе 1000 В не нужно. Шкала его не изменяется, просто цена деления увеличивается в 2 раза.
Полезно. Перед использованием неоновой лампы, нужно провести ее тренировку постоянным напряжением, несколько превышающим напряжение зажигания (минус на катод, не забываем про токоограничивающий резистор). Для МН-3 оно составляет 48-65 В в зависимости от экземпляра. После тренировки, длящейся 50-70 часов, напряжение зажигания лампы уменьшается на 10-15% и становится более стабильным.
В этой и всех последующих конструкциях используется неоновая лампочка МН-3, поскольку она имеет наиболее низкое напряжение зажигания. Но при ее отсутствии можно применить и другую, ориентируясь на таблицу, приведенную ниже. При этом нижний порог измерений вольтметра будет соответствовать напряжению зажигания используемой лампы.
Полезно. Перед использованием неоновой лампы, нужно провести ее тренировку постоянным напряжением, несколько превышающим напряжение зажигания (минус на катод, не забываем про токоограничивающий резистор). Для МН-3 оно составляет 48-65 В в зависимости от экземпляра. После тренировки, длящейся 50-70 часов, напряжение зажигания лампы уменьшается на 10-15% и становится более стабильным.
В этой и всех последующих конструкциях используется неоновая лампочка МН-3, поскольку она имеет наиболее низкое напряжение зажигания. Но при ее отсутствии можно применить и другую, ориентируясь на таблицу, приведенную ниже. При этом нижний порог измерений вольтметра будет соответствовать напряжению зажигания используемой лампы.
Работают с прибором следующим образом. Движок R2 устанавливают в нижнее по схеме положение и подают на вход напряжение, величину которого нужно измерить. Медленно поворачивая движок, добиваются зажигания «неонки», после чего считывают показания по шкале резистора.
Низкого напряжения
Предыдущий прибор мог измерять только напряжения, величина которых выше порога зажигания лампы. Если вам нужно измерять низкие напряжения, то можно воспользоваться такой схемой:
Низкого напряжения
Предыдущий прибор мог измерять только напряжения, величина которых выше порога зажигания лампы. Если вам нужно измерять низкие напряжения, то можно воспользоваться такой схемой:
Для работы прибор требует питающего напряжения величиной 250-300 В. Мощность этого источника питания не важна, поскольку неоновая лампа потребляет небольшой ток (для МН-3 1-3 мА). При измерениях ручку резистора R5 устанавливают в крайнее правое положение (нуль шкалы). Закорачивают клеммы «Вход» и потенциометром R3 добиваются зажигания Л1.
После этого перемычку снимают и на вход подают измеряемое напряжение. При этом лампа гаснет. Медленно поворачивая движок R5, увеличивают напряжение на Л1. Лампочка снова зажжется, как только напряжение на ней увеличится на величину измеряемого напряжения. Осталось считать показания по шкале резистора R5.
Переменного напряжения
В принципе, вольтметром, схема которого рассматривалась первой, можно измерять и переменные напряжения, но лампа будет зажигаться амплитудным напряжением, которое в 1.4 раза выше действующего (корень квадратный из 2), регистрируемого эталонным вольтметром при градуировке. От такого достаточно серьезного недостатка избавлена схема, приведенная ниже. Она позволяет измерять переменные напряжения до 300 В, что вполне достаточно для бытового использования.
После этого перемычку снимают и на вход подают измеряемое напряжение. При этом лампа гаснет. Медленно поворачивая движок R5, увеличивают напряжение на Л1. Лампочка снова зажжется, как только напряжение на ней увеличится на величину измеряемого напряжения. Осталось считать показания по шкале резистора R5.
Переменного напряжения
В принципе, вольтметром, схема которого рассматривалась первой, можно измерять и переменные напряжения, но лампа будет зажигаться амплитудным напряжением, которое в 1.4 раза выше действующего (корень квадратный из 2), регистрируемого эталонным вольтметром при градуировке. От такого достаточно серьезного недостатка избавлена схема, приведенная ниже. Она позволяет измерять переменные напряжения до 300 В, что вполне достаточно для бытового использования.
Прибор состоит из автотрансформатора с отводами Тр1, двух переключателей В1, В2 и уже знакомого нам вольтметра на неоновой лампе Л1. Отводы 2-20 В коммутируются переключателем В1, а 20-280 переключателем В2. Предохранитель Пр1 служит для защиты от закорачивания измеряемой цепи. Это может произойти при неправильном выборе диапазона измерения.
Перед работой с прибором, его нужно откалибровать. Для этого оба переключателя устанавливают на показатели – 20 и 200 В соответственно. На вход подают эталонное напряжение 220 В, которое можно получить, к примеру, при помощи лабораторного автотрансформатора (ЛАТРа). С помощью потенциометра R1, движок которого до этого был установлен в нижнее по схеме положение, добиваются зажигания лампы Л1. После этого движок можно зафиксировать каплей краски – он больше не понадобится.
На заметку. На месте R1 удобнее было бы использовать подстроечный резистор, но найти «подстроечник» номиналом 2.2 М достаточно сложно.
Работают с вольтметром следующим образом. В1 и В2 устанавливают на максимальные значения и подают на вход измеряемое напряжение. Затем переключая В1 пытаются зажечь лампу. Если это не удалось, возвращают В1 на максимум, переключают В2 на один предел ниже и повторяют операцию. При зажигании Л1 считывают показания В1 и В2, суммируя их показания. К примеру, если В1 стоит на контакте 8, а В2 на 100, то величина измеряемого напряжения составляет 108 В.
О деталях
Переключатели В1 и В2 галетные, рассчитанные на любой ток и выдерживающие напряжение не менее 500 В. В1 – 11-ти позиционный, В2 – 14-ти позиционный. Трансформатор Т1 самодельный. Его можно намотать на сердечнике сечением 4-5 см квадратных (мощность 10-12 Вт). Обе обмотки выполнены проводом ПЭЛ-0.2 0.23. Часть обмотки, коммутируемая переключателем В1 (0-20), содержит 200 витков с отводами через каждые 20 витков. Та, которая коммутируется В2 (20-280) содержит 2 800 витков с отводами через каждые 200 витков.
Полезно! Если найти переключатель на 14 положений не удалось, можно отказаться от части второй полуобмотки. При этом верхний предел измерений соответственно уменьшится. К примеру, если установить десятипозиционный переключатель, то вторая обмотка будет иметь 2 000 витков, а предел измерения уменьшится до 220 В (20+200). Точно так же можно и повысить предел, домотав необходимое количество витков второй полуобмотки.
Амперметр переменного тока
Строго говоря, этот измерительный прибор не имеет отношения к статье о вольтметрах, но, думается, его рассмотрение будет как интересно, так и полезно.
Перед работой с прибором, его нужно откалибровать. Для этого оба переключателя устанавливают на показатели – 20 и 200 В соответственно. На вход подают эталонное напряжение 220 В, которое можно получить, к примеру, при помощи лабораторного автотрансформатора (ЛАТРа). С помощью потенциометра R1, движок которого до этого был установлен в нижнее по схеме положение, добиваются зажигания лампы Л1. После этого движок можно зафиксировать каплей краски – он больше не понадобится.
На заметку. На месте R1 удобнее было бы использовать подстроечный резистор, но найти «подстроечник» номиналом 2.2 М достаточно сложно.
Работают с вольтметром следующим образом. В1 и В2 устанавливают на максимальные значения и подают на вход измеряемое напряжение. Затем переключая В1 пытаются зажечь лампу. Если это не удалось, возвращают В1 на максимум, переключают В2 на один предел ниже и повторяют операцию. При зажигании Л1 считывают показания В1 и В2, суммируя их показания. К примеру, если В1 стоит на контакте 8, а В2 на 100, то величина измеряемого напряжения составляет 108 В.
О деталях
Переключатели В1 и В2 галетные, рассчитанные на любой ток и выдерживающие напряжение не менее 500 В. В1 – 11-ти позиционный, В2 – 14-ти позиционный. Трансформатор Т1 самодельный. Его можно намотать на сердечнике сечением 4-5 см квадратных (мощность 10-12 Вт). Обе обмотки выполнены проводом ПЭЛ-0.2 0.23. Часть обмотки, коммутируемая переключателем В1 (0-20), содержит 200 витков с отводами через каждые 20 витков. Та, которая коммутируется В2 (20-280) содержит 2 800 витков с отводами через каждые 200 витков.
Полезно! Если найти переключатель на 14 положений не удалось, можно отказаться от части второй полуобмотки. При этом верхний предел измерений соответственно уменьшится. К примеру, если установить десятипозиционный переключатель, то вторая обмотка будет иметь 2 000 витков, а предел измерения уменьшится до 220 В (20+200). Точно так же можно и повысить предел, домотав необходимое количество витков второй полуобмотки.
Амперметр переменного тока
Строго говоря, этот измерительный прибор не имеет отношения к статье о вольтметрах, но, думается, его рассмотрение будет как интересно, так и полезно.
Амперметр состоит из токоизмерительного трансформатора Тр1 и все того же вольтметра. При прохождении нагрузочного тока через обмотку I трансформатора, в его обмотке II наводится напряжение, пропорциональное току. Это напряжение измеряется вольтметром, состоящим из неоновой лампы Л1 и проградуированного в амперах переменного резистора R1.
В качестве Тр1 используется трансформатор с коэффициентом трансформации 1:40 – 1:60. Подойдет, к примеру, выходной трансформатор от лампового приемника с сопротивлением II обмотки не более 0.5 Ом. В амперметре она исполняет роль обмотки I.
Для градуировки шкалы в цепь нагрузки включают эталонный амперметр переменного тока. Подключая нагрузку той или иной мощности, движком переменного резистора добиваются зажигания Л1. На шкале делается пометка и напротив нее наносятся показания контрольного амперметра.
Важно! Предел измерения будет зависеть от сечения провода и числа витков обмотки I (по схеме). Автор использовал выходной трансформатор от радиоприемника «Рекорд». При этом верхний предел измерений составил 4 А.
Вот вроде и все о нестандартном использовании неоновых ламп. Возможно, сегодня такие приборы неактуальны, но, согласитесь, интересны. А, возможно, кто-то и оснастит ими свою лабораторию.
В качестве Тр1 используется трансформатор с коэффициентом трансформации 1:40 – 1:60. Подойдет, к примеру, выходной трансформатор от лампового приемника с сопротивлением II обмотки не более 0.5 Ом. В амперметре она исполняет роль обмотки I.
Для градуировки шкалы в цепь нагрузки включают эталонный амперметр переменного тока. Подключая нагрузку той или иной мощности, движком переменного резистора добиваются зажигания Л1. На шкале делается пометка и напротив нее наносятся показания контрольного амперметра.
Важно! Предел измерения будет зависеть от сечения провода и числа витков обмотки I (по схеме). Автор использовал выходной трансформатор от радиоприемника «Рекорд». При этом верхний предел измерений составил 4 А.
Вот вроде и все о нестандартном использовании неоновых ламп. Возможно, сегодня такие приборы неактуальны, но, согласитесь, интересны. А, возможно, кто-то и оснастит ими свою лабораторию.
Следующая публикация
Комментарии 7