Teško da je preterano reći da svaki radio-amater ima tester porodice M-83x. Jednostavno, pristupačno, jeftino. Sasvim dovoljno za električara.

Ali za radio amatera to ima nedostatak u mjerenjima AC napon. Prvo, niska osjetljivost, a drugo, namijenjen je mjerenju napona frekvencije od 50 Hz. Često početnik amater nema druge instrumente, ali želi izmjeriti, na primjer, napon na izlazu pojačala snage i procijeniti njegov frekvencijski odziv. Da li je to moguće uraditi?

Na internetu svi ponavljaju istu stvar - "ne više od 400 Hz." Je li to istina? da vidimo.

Za testiranje je sastavljena postavka od testera M-832, generatora zvuka GZ-102 i
lampa voltmetar V3-38.

Sudeći po dostupnim podacima, brojni uređaji porodice M-83x ili D-83x sastavljeni su po gotovo istoj shemi, tako da postoji velika vjerovatnoća da će rezultati mjerenja biti bliski. Osim toga, u ovom slučaju me je malo zanimala apsolutna greška ovog testera, zanimala su me samo njegova očitavanja u zavisnosti od frekvencije signala.

Nivo je odabran oko 8 volti. Ovo je blizu maksimalnog izlaznog napona generatora GZ-102 i blizu napona na izlazu prosječne snage UMZCH.

Bilo bi bolje napraviti još jednu seriju mjerenja sa snažnim ULF-om napunjenim na pojačivaču transformatora, ali ne mislim da će se rezultati dramatično promijeniti.
Za praktičnost procjene frekvencijskog odziva u dB, odabran je nivo od 0 dB na granici od 10 V voltmetra V3-38. Kada se frekvencija signala promijenila, nivo je malo prilagođen, ali promjene nisu prelazile djeliće dB i mogu se zanemariti.

Rezultati

U tabeli ispod TO- koeficijent kojim se rezultat mjerenja testera na datoj frekvenciji mora pomnožiti, uzimajući u obzir pad frekvencijskog odziva.

Da bi se dobili tabelarni rezultati u dB, dobijeni nivo napona za svaku frekvenciju je postavljen na izlazu generatora, a razlika u dB je očitana i uneta u tabelu. Neke nepreciznosti zbog 0,5 dB zaokruživanja očitavanja voltmetra cijevi i zaokruživanja posljednje cifre očitanja testera. Mislim da je u ovom slučaju sistematska greška od 1 dB sasvim prihvatljiva jer je za uho neprimjetna.

Zaključak

Šta se desilo?

Frekvencijski odziv testera je ispravan ne do 400 Hz, već do 4...6 kHz iznad toga počinje pad, što se može uzeti u obzir pomoću tabele i, stoga, dobiti relativno pouzdane rezultate u opsegu; od 20...20000 Hz i više.

Da biste potvrdili da su izmjene prikladne za sve testere, potrebno je prikupiti statistiku. Nažalost, nemam torbu testera.

Ne smijemo zaboraviti da tester mjeri naizmjenični napon pomoću poluvalnog ispravljačkog kruga sa svojim nedostacima, kao što je mogućnost mjerenja samo sinusoidnog napona bez konstantne komponente pri niskom izmjerenom naponu, greška će se povećati.

Kako mogu poboljšati M-832 tester za mjerenje naizmjeničnih napona?

Možete instalirati dodatni "200-20 V" granični prekidač i drugi šant otpornik. Ali to zahtijeva rastavljanje i modificiranje testera, morate razumjeti sklop i imati uređaj za kalibraciju. Mislim da je ovo neprikladno.

Bolje napravite poseban priključak koji pojačava i ispravlja napon. Ispravljeni napon se dovodi u tester, koji se uključuje za mjerenje istosmjernog napona.
Ali ovo je tema za drugi članak.

Za mjerenje osjetljivost, izlazna snaga I harmonijsko izobličenje Pojačalo treba osciloskop, AC voltmetar, audio generator ( ZG) i ekvivalent opterećenja ispitivanog pojačala. Potonji je žičani otpornik čiji je otpor jednak ukupnoj impedanciji zvučne zavojnice dinamičke glave (ili zvučnika) pojačala. Njegova snaga disipacije ne smije biti manja od snage dinamičke glave (ako postoji nekoliko glava u zvučniku pojačala, onda njihova ukupna snaga).

Mjerenje harmonijske distorzije koju pojačalo unosi u signal procjenjuje se metodom pomoću bilo kojeg niskofrekventnog osciloskopa. U ovom slučaju mjerenja počinju uzimanjem amplitudnih karakteristika pojačala - ovisnosti izlaznog napona U out pojačan signal sa frekvencijom od 1000 Hz od ulaznog napona U in pri konstantnom opterećenju R n, jednak otporu njegovog ekvivalenta R.

Dijagram povezivanja mjernih instrumenata sa pojačalom, čija se amplitudna karakteristika mora izmjeriti, prikazan je na sl. 1, a. Pojačalo i generator zvuka moraju se napajati iz odvojenih izvora. Umjesto dinamičke glave (ili zvučnika), na izlaz pojačala je priključeno ekvivalentno opterećenje R e, a na njega "Y" ulaz osciloskopa. Kontrola jačine zvuka je postavljena na maksimum i signal frekvencije od 1000 Hz i napona od 30-40 mV se dovodi na ulaz pojačala iz generatora zvuka. Skeniranje horizontalnog otklona zraka osciloskopa postavljeno je tako da se na njegovom ekranu jasno vidi slika jedne oscilacije. Mjerenjem ulaznog napona U in, AC voltmetar P.U. prebaciti na ekvivalentno opterećenje R e i izmjerite izlazni napon pojačala U out. Rezultati mjerenja se snimaju (vidi tabelu).

Amplitudni odziv pojačala (uslovi mjerenja)

Uin, mV
Uout, m V	1200	1600	2000	2400	2800	3200	3600	3800	4000	4100

Rice. 1. Šema za mjerenje glavnih parametara AF pojačivača

Bez promjene frekvencije signala ZG, povećavajte njegov napon u koracima svakih 10 mV, a rezultate mjerenja unesite u tabelu. Ulazni napon se povećava sve dok se na ekranu ne pojavi odsječak "vrhova" sinusoida, vidljiv oku (slika 2, b). Ova pojava nastaje zbog simetričnog klipinga napona izlaznog signala i praćena je povećanjem harmonijske distorzije pojačala na približno 10%. To znači da je izlazna snaga dostigla maksimum P max. Nakon toga, ulazni signal ZG smanjite sve dok sinusna izobličenja vidljiva oku ne nestanu i uzmite u obzir da u ovom slučaju pojačalo isporučuje nazivnu izlaznu snagu opterećenju P nom. Izlazni naponi pri ekvivalentnom opterećenju koji odgovaraju maksimumu R ma x i nominalni R nom izlazne snage treba istaknuti u tabeli.

Rice. 2. Konstrukcija amplitudskih karakteristika 3CH pojačala

Zatim, na osnovu rezultata merenja unetih u tabelu, gradi se amplitudna karakteristika pojačavača (slika 2). Do tačke "a" je direktan, a zatim počinje odstupati prema dolje, što ukazuje na kršenje proporcionalnosti između ulaznog i izlaznog napona pojačala i pojavu izobličenja pojačanog signala. Sada, koristeći formulu P izlaz = U izlaz 2 / R n, može se izračunati izlazna snaga pojačala za različite vrijednosti U out. Na sl. 2 paralelno sa osom U out druga vertikalna os je postavljena sa leve strane P out, koji pokazuje procijenjenu izlaznu snagu pojačala u vatima.

Rice. 3. Krug za mjerenje harmonične distorzije

Tačka "a" na grafikonu, od koje počinje infleksija amplitudske karakteristike, obično odgovara nazivnoj izlaznoj snazi ​​pojačala. By amplitudna karakteristika Također možete odrediti numeričku vrijednost osjetljivosti pojačala - ona odgovara vrijednosti U in at R nom.

Numerički vrijednost harmonijske distorzije K g pojačalo AF može se meriti pomoću stop filtera L1C1C2 (slika 3), podešenog na osnovnu frekvenciju od 1000 Hz, koji je povezan između izlaza pojačala opterećenog ekvivalentnim opterećenjem R9 i AC voltmetra P.U.. Zavojnica L1 ovog filtera, koja sadrži 290 zavoja PEV-2 žice, namotana je na feritni prsten od 2000 NM veličine K20x12x6 pomoću šatla. Filter kondenzatori C1 i C2 tipa MBM ili KB.

Prvo, prekidač “S” je postavljen na položaj “1”, što odgovara isključenom filteru i voltmetru P.U. izmjeriti napon U out. recimo U out jednako 3 V (3000 mV). Zatim, okrećući prekidač “S” u položaj “2”, uključite filter barijere i izmerite harmonički napon U g. Pretpostavimo da će ovaj napon biti 70 mV. Harmoničko izobličenje K g izračunato koristeći prethodno datu približnu formulu:

K g ≈UG / Uvan ∙ 100% ≈ 70 ∙ 100 / 3000 ≈ 2,3%,

gdje:

K g– koeficijent harmonika,[ %];

UG– napon harmonika, [mV];

Uvan– izlazni napon[mV].

Koristeći ovu tehniku, moguće je precizno izmjeriti osjetljivost, izlaznu snagu i harmonijsku distorziju gotovo svakog AF pojačala. Za stereo pojačalo, parametri svakog kanala se mjere posebno, upoređuju i, ako je potrebno, niveliraju odgovarajućim odabirom dijelova i načina rada tranzistora.

Nije tako često potrebno saznati tačno frekvenciju naizmjenične struje, u usporedbi s pokazateljima kao što su napon i struja. Na primjer, da biste izmjerili jačinu struje, možete koristiti mjernu stezaljku za to ne morate čak ni doći u kontakt s vodljivim dijelovima, a bilo koji pokazivač ili digitalni multimetar provjerava napon. Međutim, za provjeru frekvencije kojom se mijenja polaritet u krugovima naizmjenične struje, odnosno broja njenih punih perioda, koristi se frekventni mjerač. U principu, uređaj sa istim nazivom može mjeriti i broj mehaničkih vibracija u određenom vremenskom periodu, ali u ovom članku ćemo govoriti isključivo o električnoj količini. Zatim ćemo vam reći kako mjeriti frekvenciju naizmjenične struje multimetrom i frekventomjerom.

Koji se uređaji mogu koristiti

Klasifikacija frekventnih mjerača

Svi ovi uređaji su podijeljeni u dvije glavne grupe prema području primjene:

1. Električna mjerenja. Koriste se za kućno ili industrijsko mjerenje frekvencije u krugovima naizmjenične struje. Koriste se za frekventnu regulaciju brzine asinhronih motora, jer je vrsta frekvencijskog mjerenja okretaja, u ovom slučaju, najefikasnija i najraširenija.
2. Radio merenje. Koriste se isključivo u radiotehnici i mogu mjeriti širok raspon visokofrekventnih napona.

Po dizajnu, mjerači frekvencije se dijele na panele, stacionarne i prijenosne. Naravno, prenosivi su kompaktniji, svestraniji i mobilnih uređaja, koje naširoko koriste radio-amateri.

Za bilo koju vrstu frekventnog mjerača najviše važne karakteristike, na koje u principu treba obratiti pažnju prilikom kupovine su:

• Raspon frekvencija koje uređaj može mjeriti. Kada planirate raditi sa standardnom industrijskom vrijednošću od 50 Hz, morate pažljivo pročitati upute, jer neće svi uređaji to moći vidjeti.
• Radni napon u krugovima u kojima će se obavljati mjerni rad.
• Osjetljivost, ova vrijednost je važnija za radiofrekventne uređaje.
• Greška sa kojom može da izvrši merenja.

AC frekvencijski multimetar

Najčešći uređaj pomoću kojeg možete saznati veličinu fluktuacija frekvencije i koji je besplatno i široko dostupan je multimetar. Morate obratiti pažnju na njega funkcionalnost, jer neće svaki takav uređaj moći izmjeriti frekvenciju naizmjenične struje u utičnici ili drugom električnom kolu.

Takav tester je najčešće napravljen veoma kompaktno da lako stane u torbu i što funkcionalniji, koji pored frekvencije meri i napon, struju, otpor, a ponekad i temperaturu vazduha, kapacitivnost i induktivnost. Moderan izgled Multimetar i njegovo kolo baziraju se isključivo na digitalnim elektronskim elementima za preciznija mjerenja. Ovaj multimetar se sastoji od:

• Informativni indikator s tekućim kristalima za prikaz rezultata mjerenja, koji se najčešće nalazi u gornjem dijelu strukture.
• Prekidač je u osnovi napravljen u obliku mehaničkog elementa koji vam omogućava brzo prelazak s mjerenja jedne veličine na drugu. Morate biti vrlo oprezni, jer, na primjer, ako mjerite napon i prekidač je na oznaci "I", odnosno jačini struje, onda će posljedica toga biti neizbježno, što neće dovesti samo do kvara uređaja, ali može uzrokovati i termičku štetu na rukama i licu osobe.
• Utičnica sonde. Uz njihovu pomoć postoji direktna električna veza između uređaja i mjerenog provodnog objekta. Žice ne bi smjele imati pukotine ili lomove u izolaciji, a posebno njihove vrhove, koji će biti u rukama osobe koja mjeri.

Također bih želio spomenuti posebne dodatke za multimetar, koji postoje i dizajnirani su posebno za povećanje broja funkcija konvencionalnog uređaja sa standardnim setom.

Kako se vrši mjerenje frekvencije

Prije korištenja multimetra, a posebno frekventnog mjerača, morate se još jednom pažljivo upoznati s parametrima koje može mjeriti. Da biste ih ispravno izmjerili, morate savladati nekoliko koraka:

1. Uključite uređaj odgovarajućim dugmetom na tijelu, najčešće je istaknut svijetlom bojom.
2. Postavite prekidač za mjerenje frekvencije naizmjenične struje.
3. Uzimajući u ruke dvije sonde i spajajući ih, prema uputama, u odgovarajuće utičnice, testirat ćemo mjerni uređaj. Prvo morate pokušati saznati frekvenciju napona u standardnoj mreži od 220 volti, ona bi trebala biti jednaka 50 Hz (odstupanje može biti nekoliko desetina). Ovu vrijednost strogo kontrolira dobavljač električne energije, jer ako se promijeni, električni uređaji mogu pokvariti. Snabdjevač je odgovoran za kvalitet isporučene električne energije i striktno poštuje sve njene parametre. Inače, ova vrijednost nije standardna u svim zemljama. Povezivanjem vodova frekventnog merača na vodove utičnice, uređaj će prikazati vrednost od oko 50 Hz. Ako se indikator razlikuje, to će biti njegova greška i to će se morati uzeti u obzir u sljedećim mjerenjima.

Druge alternativne metode mjerenja

Najefikasniji i najlakši način za provjeru frekvencije je korištenje osciloskopa. To je osciloskop koji koriste svi profesionalni inženjeri elektronike, jer na njemu možete vizualno vidjeti ne samo brojeve, već i sam dijagram. U tom slučaju obavezno isključite ugrađeni generator. Za početnike u elektronici bit će prilično problematično izvršiti ova mjerenja pomoću ovog uređaja. O tome smo pričali u posebnom članku.

Druga opcija je merenje pomoću kondenzatorskog frekventnog merača, koji ima opseg merenja od 10 Hz-1 MHz i grešku od oko 2%. Određuje srednju vrijednost struje pražnjenja i punjenja, koja će biti proporcionalna frekvenciji i mjeri se indirektno pomoću magnetoelektričnog ampermetra, sa posebnom skalom.

Druga metoda se naziva rezonantna i zasniva se na fenomenu rezonancije koja se javlja u električnom kolu. Takođe ima vagu sa mehanizmom za fino podešavanje. Međutim, industrijska vrijednost od 50 Hz ne može se provjeriti pomoću ove metode;

Također biste trebali znati da postoji frekventni relej. Obično u preduzećima, trafostanicama, elektranama, ovo je glavni uređaj koji kontroliše promene frekvencije. Ovaj relej utiče na druge uređaje zaštite i automatizacije da održavaju frekvenciju na potrebnom nivou. Jedi različite vrste frekvencijski releji s različitim funkcijama, o tome ćemo govoriti u drugim publikacijama.

Ipak, multimetri i elektronski digitalni frekventni mjerači rade na uobičajenom brojanju impulsa, koji su sastavni dio i impulsnog i drugog naizmjeničnog napona, ne nužno sinusoidnog u određenom vremenskom periodu, a osiguravaju maksimalnu preciznost, kao i najširi raspon. .

Mjerenje napona i struje na industrijskoj frekvenciji može se vršiti bilo kojim voltmetrima i ampermetrima koji rade na frekvenciji od 50 Hz, ali samo kada je objekt koji se mjeri moćan. Takva mjerenja se provode uglavnom elektromagnetnim i elektrodinamičkim voltmetrima i ampermetrima.

Za mjerenje napona na promjenjivoj frekvenciji koristite AC kompenzatori. Da bi se izmjereni napon u x =U x e jφ x uravnotežio sa kompenzacijskim naponom u k =U k e jφ k, moraju biti ispunjeni sljedeći uslovi: jednakost napona U x =U k u apsolutnoj vrijednosti; suprotnost njihovih faza (φ x -φ k = 180º); frekvencijska jednakost; isti oblik izmjerenih i kompenzacijskih napona. AC kompenzatori su manje precizni od kompenzatora DC, budući da ne postoji AC EMF standard.

II. Mjerenje napona na povišenim i visokim frekvencijama.

Mjerenja napona na povišenim i visokim frekvencijama vrše se voltmetrima koji rade u određenom frekvencijskom opsegu, kao i elektronskim osciloskopima.

Osciloskopi su instrumenti osjetljivi na napon, tako da su sva mjerenja koja vrše ograničena na mjerenje otklona snopa elektrona pod utjecajem primijenjenog napona. Za konkretnu studiju signala potrebno je pravilno odabrati tip osciloskopa, ispuniti uslov podudaranja, povezati osciloskop sa mjernim objektom, uzemljiti ga, a zatim odrediti vrstu sinhronizacije, njenu amplitudu, mod sweep moda, trajanje i koeficijent odstupanja. Preciznost dobijenih rezultata merenja zavisi od pravilnog razmatranja mogućih izobličenja i grešaka.

III. Mjerenje struje u visokofrekventnim i visokofrekventnim kolima.

Kako frekvencija raste, točnost mjerenja naizmjenične struje konvencionalnim elektromagnetnim i elektrodinamičkim ampermetrima opada. Posebno proizvedeni uređaji imaju prošireni frekvencijski opseg (do 10 kHz) i koriste se za mjerenje struja u strujnim krugovima velike snage.

Slika 7.

Mjerenje struja u kolima visoke frekvencije uglavnom izvodi termoelektrični ampermetri.

Termoampermetri su kombinacija termalnog pretvarača i magnetoelektričnog mjernog mehanizma. Termopar se sastoji od jednog ili više termoelemenata i grijača. Kada struja teče kroz grijač napravljen od materijala visoke otpornosti (nikrom, konstantan itd.), oslobađa se toplina pod čijim se utjecajem zagrijava vrući spoj termoelementa, a pri njegovom hladnom stvara se termo-emf. završava.

Termo-EMF zavisi od materijala provodnika termoelementa i proporcionalan je temperaturnoj razlici između toplog i hladnog kraja, tj. je proporcionalna temperaturi pregrijavanja θ: E T =kθ.

U prosjeku, ET je 30-40 µV po pregrijavanju od 1ºC. Zbog inercije grijača, temperatura pregrijavanja nema vremena da prati promjene u unosu topline i određena je njegovom prosječnom vrijednošću:

(5)

Ako su hladni krajevi termoelementa povezani na mjerni magnetoelektrični mehanizam, tada će struja I I =E T /R I =(k 1 I 2)/R I =k 2 I 2 teći kroz zatvoreni krug brojila, ( 6)

Gdje je I srednja kvadratna vrijednost struje R I je otpor mjernog kruga, uključujući termoelement, k 2 koeficijenti proporcionalnosti, u zavisnosti od svojstava termoelementa i podataka mjernog mehanizma;

Budući da je u (6) vrijednost izmjerene struje uključena u kvadrat, uređaj je pogodan za mjerenja u krugovima i jednosmerne i naizmjenične struje. Skala instrumenta je kalibrirana u efektivnim trenutnim vrijednostima.

Slika 8.

Ovaj tip uređaja omogućava mjerenje naizmjenične struje u frekvencijskom opsegu 50 Hz – 200 MHz i opsegu struje od 100 µA do desetina ampera. Osim toga, termalni ampermetri vam omogućavaju mjerenje direktne i nesinusoidne struje (u potonjem slučaju očitanja će približno odgovarati srednjoj kvadratnoj vrijednosti struje, tj.
).

PULSNO MERENJE NAPONA

Proces određivanja amplitudnih i vremenskih parametara impulsnih signala pomoću osciloskopa je dugotrajan i izvodi se sa velikom greškom. Analogni i digitalni pulsni voltmetri pružaju veću preciznost u mjerenju amplitude impulsa uz praktičan i brz prikaz. Zbog povećanja brzine impulsnih uređaja, raspon trajanja impulsa se smanjio sa mikrosekunde na nano- i pikosekunde, a istovremeno se amplituda impulsa smanjila na vrijednosti od 0,01 - 1 V, karakteristične za poluvodičke uređaje , mikromodularna i integrirana kola.

Opseg frekvencije ponavljanja impulsa proteže se od pojedinačnih impulsa (djelić brzine ponavljanja herca) do stotina megaherca. Svi specijalizirani nanosekundni pulsni mjerači napona imaju širokopojasne impulsne pretvarače na ulazu, koji ih proširuju, sužavajući tako frekvencijski spektar. Kao impulsni pretvarač koriste se osjetljive poluvodičke diode, koje imaju dijelove strujno-naponske karakteristike s najmanjim polumjerom zakrivljenosti, što karakterizira prijelaz iz zaključanog u otvoreno stanje. Pulsni voltmetri povezani nakon pretvarača mogu biti uskopojasni, jer rade sa već konvertovanim signalima.

Mjerenje impulsnog napona diod-kondenzatorskim voltmetrom.

Impulsni dioda-kondenzatorski voltmetar radi kao elektronski voltmetar sinusoidnog napona i izveden je prema kolu pretvarača vršne vrijednosti - DC pojačalo - magnetoelektrični mjerni uređaj.

Ako se na ulaz pretvarača primeni periodični niz pravougaonih impulsa (slika 9), tada se kondenzator C puni tokom t I postojanja impulsa na ulazu, a u intervalu između impulsa T -t I to polako se prazni na otpornik otpora R. Ako je vrijeme t I kratko, a T veliko, tada tokom kratkog impulsa kondenzator nema vremena da se potpuno napuni, a prosječna vrijednost napona U C av na kondenzatoru tokom perioda ponavljanja impulsa T može se značajno razlikovati od amplitude ( vršna) vrijednost U M izmjerenog impulsa.