Рис. 108. Условные обозначения на шкалах измерительных приборов:

_{а — магнитоэлектрический прибор с подвижной рамкой; б — прибор для измерения постоянного тока; в — рабочее положение прибора горизонтальное; г — рабочее положение прибора вертикальное; д — между корпусом и магнитоэлектрической системой прибора напряжения не должно превышать 2 кВ; е — класс точности прибора, проценты}

Так, например, прибор М24, внешней вид которого показан на рис. 107 (вверху) является микроамперметром (обозначение μА) и рассчитан для измерения постоянных токов не более чем до 100 мкА, т. е. до 0,1 мА. Сопротивление его рамки, судя по надписи на шкале, 720 Ом. Именно такой микроамперметр я и буду рекомендовать для твоего комбинированного измерительного прибора. Если такой микроамперметр использовался ранее как миллиамперметр, то на его шкале может быть надпись mА, как амперметр — буква А, как вольтметр — буква V.

Еще раз подчеркиваю: независимо от внешнего вида и названия механизмы и принцип работы магнитоэлектрических приборов совершенно одинаковы и отличаются они один от другого в основном только токами, при которых их стрелки отклоняются на всю шкалу.

Если магнитоэлектрический прибор используют для измерения сравнительно больших токов, например в амперметре, параллельно рамке присоединяют резистор, называемый шунтом (рис. 109, а). Сопротивление шунта R_ш подбирают таким, чтобы через него шел основной ток, а через измерительный прибор РА — только часть измеряемого тока. Если из такого прибора удалить шунт, то предельный ток, который можно будет им измерять, уменьшится. В том случае, когда магнитоэлектрический прибор используют в вольтметре, последовательно с его катушкой включают добавочный резистор R_д (рис. 109, б). Этот резистор ограничивает ток, проходящий через прибор, повышая общее сопротивление прибора.

Рис. 109. Подключение шунта и добавочного резистора к электроизмерительному прибору РА

Шунты и добавочные резисторы могут находиться как внутри корпусов приборов (внутренние), так и снаружи (внешние). Чтобы амперметр, миллиамперметр или вольтметр превратить в микроамперметр, иногда достаточно изъять из него шунт или дополнительный резистор. Именно такой, бывший в употреблении прибор магнитоэлектрической системы может оказаться в твоем распоряжении. И если его основные параметры I_и и R_и неизвестны, то измерить их придется самому. Для этого потребуются: гальванический элемент 332 или 343, образцовый (т. е. как бы эталонный) миллиамперметр на ток 1–2 мА, переменный резистор сопротивлением 5-10 кОм и постоянный резистор, сопротивление которого надо рассчитать. Постоянный резистор (назовем его добавочным) нужен для ограничения тока в измерительной цепи, в которую будешь включать неизвестный прибор. Если такого резистора не будет, а ток в измерительной цепи окажется значительно больше тока I_и проверяемого прибора, то его стрелка, резко отклонившись за пределы шкалы, может погнуться. Если ток очень велик, то может даже сгореть обмотка рамки.

Сопротивление добавочного резистора рассчитай, пользуясь законом Ома. Вначале, для страховки, полагай, что I_и проверяемого прибора не превышает 50 мкА. Тогда при напряжении источника питания 1,5 В (один элемент) сопротивление этого резистора должно быть около 30 кОм (R = U/I_и = 1,5 В/0,05 мА — 30 кОм).

Проверяемый измерительный прибор РА_п, образцовый миллиамперметр (РА_o), переменный регулировочный резистор R_р и добавочный резистор R_д соедини последовательно, как показано на рис. 110.

Рис. 110. Схема измерения параметров I_и  и R_и стрелочного прибора

Проверь, нет ли ошибок в полярности соединения зажимов приборов. Движок резистора R_p поставь в положение наибольшего сопротивления (по схеме — в крайнее нижнее) и только после этого включай в цепь элемент G — стрелки обоих приборов должны отклониться на какой-то угол. Теперь постепенно уменьшай введенное в цепь сопротивление переменного резистора. При этом стрелки приборов будут все более удаляться от нулевых отметок их шкал. Заменяя добавочный резистор R_д резисторами меньшего номинала и изменяя сопротивление переменного резистора, добейся в цепи такого тока, при котором стрелка проверяемого прибора установится точно против конечной отметки шкалы. Значение этого тока, отсчитанное по шкале образцового миллиамперметра, и будет параметром R_и, т. е. током полного отклонения стрелки неизвестного прибора. Запомни его значение.

Теперь измерь сопротивление рамки. Сначала, как и при измерении параметра R_и, переменным резистором R_p установи стрелку проверяемого прибора на конечную отметку шкалы и запиши показание образцового миллиамперметра. После этого подключи параллельно проверяемому прибору переменный резистор сопротивления 1,5–3 кОм (на рис. 110 он показан штриховыми линиями и обозначен R_ш. Подбери такое его сопротивление, чтобы ток через проверяемый прибор РА_п уменьшился вдвое. При этом общее сопротивление цепи уменьшится, а ток в ней увеличится. Резистором ^R_p установи в цепи (по миллиамперметру) начальный ток и точнее подбери сопротивление резистора R_ш, добиваясь установки стрелки микроамперметра точно против отметки половины шкалы. Параметр R_и твоего микроамперметра будет равен сопротивлению введенной части резистора R_ш.

Измерить это сопротивление можно омметром.

Теперь поговорим о том, как магнитоэлектрический прибор приспособить для измерения разных значений токов, напряжений, сопротивлений.

На практике тебе придется измерять постоянные токи в основном от нескольких долей миллиамперметра до 100 мА. Например, коллекторные токи транзисторов каскадов усиления радиочастоты и каскадов предварительного усиления звуковой частоты могут составлять примерно от 0,5 до 3–5 мА, а токи усилителей мощности достигать 60–80 мА. Значит, чтобы измерять сравнительно небольшие токи, нужен прибор на ток I_и не более 1 мА. А расширить пределы измеряемых токов можно путем применения шунта (см. рис. 109, а).

Сопротивление шунта можно рассчитать по такой формуле:

R_ш = I_иR_и(I_{и max} — I_и),

где I_{и max} — требуемое наибольшее значение измеряемого тока, мА. Если, например, I_и = 1 мА, R_и = 100 Ом, а необходимый ток I_{и max} = 100 мА, то R_ш должно быть: R_ш = I_иR_и(I_{и max} — I_и) = 1·100/(100 — 1) ~= 1 Ом.

Таким миллиамперметром можно измерять токи: без шунта — до 1 мА, с шунтом — до 100 мА. При измерении наибольшего тока (до 100 мА) через прибор будет течь ток, не превышающий 1 мА, т. е. его сотая часть, а 99 мА — через шунт. Лучше, однако, иметь еще один предел измерений — до 10 мА. Это для того, чтобы более точно, чем по шкале 100 мА, можно было отсчитывать токи в несколько миллиампер, например коллекторные токи транзисторов выходных каскадов простых усилителей. В этом случае измеритель токов можно построить по схеме, показанной на рис. 111, а. Здесь используется универсальный шунт, составленный из трех проволочных резисторов R1-R3, позволяющий увеличить пределы измерений миллиамперметра в 10 и 100 раз. И если ток I_и = 1 мА, то, применив к нему такой шунт, суммарное сопротивление которого должно быть значительно больше R_и, прибором можно будет измерять постоянные токи трех пределов: 0–1 мА, 0-10 мА и 0-100 мА. Зажим «—Общ.» — общий для всех пределов измерений. Чтобы узнать измеряемый ток, надо ток, зафиксированный стрелкой прибора, умножить на численное значение коэффициента возле соответствующего зажима. А поскольку ток I_и прибора известен, то возле зажимов вместо множителей «х1», «х10», «х100» можно написать предельно измеряемые токи. Для нашего примера это могут быть надписи: «1 мА», «10 мА», «100 мА». Более подробно о расчете универсального шунта я расскажу еще в этой беседе.