Саморобний мультиметр, електрика для початківців
Для будь-якого електрика простий саморобний мультиметр потрібен постійно. Під час ремонту обладнання не треба відволікатися на збереження дорогого цифрового приладу. а вимірювання будуть не гірші. Тим більше саморобний мультиметр, на відміну від оригіналу, завжди під руками.
Основа приладу - електромагнітний вимірювальний механізм (ІМ). Найкраще знайти міліамперметр магнітоелектричної системи зі струмом повного відхилення 10mA. Чому такий? Рівномірна шкала, легко зробити кілька діапазонів вимірювання. точність показань по всій шкалі однакова.
Струм відхилення можна вибрати будь-який, але дуже малі струми позначаться на вимірі опору (про це напишу нижче).
Займемося розрахунками. Розрахунки для всіх струмів повного відхилення однакові, тільки замість 10mA треба підставляти ток обраного вами амперметра. При обчисленні не забувайте переводити мікроампери і міліампер в ампер. Наприклад, 100мкА - 0,0001А; 100mA - 0,1A. Опір виразиться в Омасі, які переведемо в кілоомах: 1000Ом = 1кОм. Але зручніше запам'ятати, що вольти, поділені на мікроампери, дають мегаомах, а поділені на міліампер, дають кілоомах.
Зробимо 4 діапазону вимірювань змінного і постійного струму. Перемикати рід струму не доведеться завдяки діодному мосту D1-D4. Діапазони виберемо ближче до стандартних напруженням мережі: 25V, 110V, 250V і 400V.
Тепер згадаємо формули закону Ома:
I = U / R; R = U / I; U = I * R.
I. в нашому випадку, - струм повного відхилення 10mA. Напруження в діапазонах вибрали. Залишається обчислити опору для кожного діапазону вимірювань. Застосовуємо другу формулу.
Для першого діапазону R1 = 25V / 10mA = 2,5кОм.
Тобто, щоб при вимірі напруги 25V стрілка на шкалі відхилилася до останнього значення, послідовно міліамперметру треба підключити резистор 2,5кОм.
Для другого діапазону R = 110V / 10mA = 11кОм.
При повному відхиленні стрілки в послідовному ланцюзі має бути 11кОм. Але в цьому ланцюзі вже є резистор R1 = 2,5кОм, значить, треба додати тільки R2 = 8,5кОм.
Такі ж розрахунки робимо для 250V і 400V.
R = 250V / 10mA = 25кОм; R3 = 25кОм - 11кОм = 14кОм;
R = 400V / 10mA = 40кОм; R4 = 40кОм - 25кОм = 15кОм.
Резистори для всіх діапазонів розраховані. Тепер цікавить схема омметра. Яку величину опору буде заміряти саморобний мультиметр?
Електромонтерами частіше доводиться мати справу з малими опорами або, навпаки, визначати витік в ізоляції. Звичайно, замір опору ізоляції виконується мегаомметром. але якщо є витік, яка відключає УЗО, наш тестер її визначить.
Для виміру малих опорів досить підключити пальчиковую батарейку (ІП) 1,5V. Ось тут і згадаємо, чому малі струми відхилення ІМ позначаються на вимірі малих опорів. Для того, щоб прилад при вимірюванні не вийшов з ладу при замиканні щупів, треба послідовно з вимірювальним механізмом підключити резистор. Розрахунок той же:
R5 + R6 = U / I; U - це батарейка; 1,5V / 10mA = 150ом.
Якби обрали механізм з струмом відхилення 100мкА, R5 + R6 збільшилася б в 100 разів, і лінійка шкали малих опорів стиснеться в 100 разів. В результаті значення опорів будемо розглядати як би через лупу. Для замірів великих опорів цей варіант хороший, але в практиці монтера вимір таких опорів зустрічається значно рідше, ніж прозвонка електричних ланцюгів. Можете вибрати будь-який варіант - на любителя. А для замірів витоку можна збільшити напругу джерела живлення (ІП). Додамо додатковий ланцюг з двох пальчикових батарейок і резисторів R7, R8.
Напруга ІП стало 4,5V.
R7 + R8 = 4,5V / 10mA = 450Oм
Чому замість одного резистора підключені послідовно два - R5 + R6 або R7 + R8? Джерело живлення не нескінченний і з часом «сідає». Стрілка приладу не буде відхилятися до останнього значення, і свідчення спотворюються. Але батарейка може ще послужити, тільки треба підкоригувати опір її ланцюга за допомогою змінних резисторів R6 і R8. Ця корекція називається «установка нуля» омметра. Тобто для виміру малих опорів можна підключити R5 = 100Ом і R6 = 100Ом і за допомогою R6 при замкнутих щупах встановити стрілку на останнє значення шкали. Те ж саме виконати з другою ланцюгом омметра. Тільки R7 взяти 360Ом, а R8 = 150ом. Можна застосувати різні комбінації резисторів, в залежності від наявності, але їх сума не повинна бути менше, відповідно, R5 + R6 - 150ом і R7 + R8 - 450Ом. Ще один нюанс: «0» напруг знаходиться на початку шкали, а «0» омметра - в кінці.
Для тестера знадобиться набір резисторів, з яких необхідно зібрати
R1 = 2,5кОм; R2 = 8,5кОм; R3 = 14кОм; R4 = 15кОм;
R5 = 51 - 100Ом; R7 = 300 - 400Ом; R6, R8 = 100Ом - 1кОм.
Резисторам властивий розкид параметрів, тобто номінали, зазначені на них, можуть відрізнятися від дійсних. Тому з підгонкою точності показань тестера доведеться поекспериментувати. Зробіть тимчасову монтажну плату, на якій зручно змінювати резистори, і після підгонки можна переносити їх в корпус тестера.
Ще одна деталь, яку не варто ігнорувати. Одна з умов вибору перетину дроту при монтажі електропроводки - вибір за умовою нагріву. Так і з резисторами: виберемо крихітні - можуть згоріти, занадто великі займають багато місця. Які ж потрібні? Зробимо розрахунок по виділеної потужності резистора. Струм, проходячи через навантаження (наш резистор), нагріває її. При цьому виділяється потужність Р = U * I. Але U = I * R. звідси P = I * I * R. Візьмемо резистор з найбільшим опором - R4 = 15кОм. на ньому буде виділятися найбільша потужність. Так як по всьому резисторам проходить один і той же струм (в нашому випадку максимальний 10mA), то потужність, що виділяється на цьому резисторі P = 0,01A * 0,01A * 15000Ом = 1,5 Вт. Тобто наш резистор 15кОм повинен бути не менше 1,5 Вт. Але це для тривалого включення, а наші виміри тривають недовго. Тому вистачить 1Вт або 0,5 Вт. Якщо хочете тестер залишити на вимірі тривалий час, то доведеться виконати вимогу розрахунку.
Діоди D1 - D4 будь-які. В якості перемикача я вибрав галетний: на його висновках зручно паяти резистори. Можна замість перемикача вивести на кришку корпусу штепсельні роз'єми.
Одним словом, дизайн придумуйте самі. Бажаю успіху!