Глава 2
Инструмент и устройства
Еще до ознакомления со строением конструкций и приобретения деталей надо запастись инструментом. Отвертка, кусачки, плоскогубцы, круглогубцы, пинцет, складной перочинный ножик или в крайнем случае лезвие бритвы — вот что нам понадобится для начала. И, конечно, паяльник. Лучше, если у вас будет паяльник мощностью 40 Вт, но можно пользоваться и менее мощным 25 Вт).
А теперь мы займемся устройством рабочего места. В первую очередь понадобится подставка для паяльника. Вы можете изготовить ее сами из толстой проволоки или купить готовую. А вот с емкостью для хранения мелких деталей вам нужно будет немного потрудиться самим. Из спичечных коробков надо сделать кассетницу — небольшой шкафчик с выдвижными ящиками. Для любой кассетницы возьмите 24 коробка и составьте из них два ряда. Один используйте для резисторов, другой — для конденсаторов. Поставьте их рядом и свяжите нитями или изоляционной лентой. На передней стенке каждого ящичка сделайте надписи.
На первом ящике для резисторов нужно написать 100 Ом, на втором — 510 Ом, на третьем — 1 кОм и потом 5,1 кОм, 10 кОм, 30 кОм, 62 кОм, 100 кОм, 300 кОм, 620 кОм, 1 МОм, 10 МОм. Это значит, что в первом ящичке будут храниться резисторы сопротивлением до 100 Ом, во втором — от 100 до 510 Ом, в третьем — от 510 Ом до 1 кОм (1000 Ом) и т. д. (рис. 2.1).
Рис. 2.1. Кассетница для резисторов из спичечных коробков.
На ящичках для конденсаторов сделайте надписи 10 пФ, 51 пФ, 100 пФ, 300 пФ, 510 пФ, 820 пФ, 1000 пФ, 5100 пФ, 0,01 мкФ, 0,03 мкФ, 0,05 мкФ, 0,1 мкФ. Принцип размещения деталей такой же, как и резисторов. В качестве коробки для проводов можно использовать любой небольшой ящичек из металла или фанеры.
Без измерительного прибора вам не обойтись, так как придется проверять сопротивление резисторов, напряжение и ток в разных цепях конструкций. Измерительный прибор, в народе авометр, или тестер, — должен иметь каждый радиолюбитель. Сейчас наиболее популярны цифровые приборы (рис. 2.2).
Рис. 2.2. Некоторые виды современных цифровых приборов. Слева простой, справа более сложный.
Они многофункциональны, просты в использовании и сравнительно недороги.
Цифровые тестеры отличаются друг от друга функциями. Простым, дешевым тестером вы можете измерять сопротивление, напряжение, ток, а более сложным еще и проверять радиодетали. Но если вам в наследство от дедушки достался стрелочный прибор, то можно научиться пользоваться и им. Правда, для этого вам потребуются элементарные знания в математике для подсчетов.
Как правило, все цифровые тестеры производит Китай. И это совершенно не означает, что они плохие. Данные тестеры имеют режим прозвонки диодов, функцию определения коэффициента передачи биполярных транзисторов, измерения температуры, емкости конденсаторов и частоты.
Тестер, как и любой измерительный прибор, может измерять только сам себя. Запомните эту истину! Именно этот факт определяет способ подключения тестера в электрическую цепь для измерения величин.
Замечание. Во всех формулах, приведенных здесь, значения нужно подставлять в стандартной метрической системе. Мегаомы нужно переводить в омы, микрофарады — в фарады.
Измерение постоянного и переменного напряжения
Напряжением в радиотехнике называется разность потенциалов между двумя точками. Иногда применяется термин «падение напряжения». Прибор для измерения напряжения называется вольтметром. Как правило, на тестере режим вольтметра обозначается DCV и ACV, что расшифровывается как постоянное напряжение и переменное напряжение соответственно. Иногда эти режимы обозначаются как V и V~. Вольтметр подключается параллельно измеряемому участку цепи, то есть, если нам надо измерить падение напряжения на резисторе, контакты тестера подключаются к концам этого резистора без разрыва цепи.
Как известно из курса физики, при параллельном соединении проводников напряжение на них одинаково, и показания тестера, который, как мы помним, может измерять только сам себя, будут практически равны напряжению на измеряемом участке цепи. Но необходимые условия выполняются не всегда. Если показания не такие, как ожидалось, вспомните, что сопротивление тестера в режиме вольтметра очень велико и составляет около 10 МОм. Поэтому при измерении напряжения на сопротивлении, сравнимом уже с 1 МОм, тестер будет давать заниженные показания. Но в любительской радиотехнике такие сопротивления встречаются очень редко. Измерение напряжения между двумя несвязанными точками (например, напряжение в бытовой розетке) возможно в том случае, если источник напряжения может выдать ток значительно больший, чем U/10 МОм, где U — измеряемое напряжение. Для большинства источников это выполняется, но, скажем, при создании высоковольтных маломощных источников необходимо помнить об этом.
Есть еще одна проблема, и связана она с измерением переменного напряжения. Диоды, используемые для его выпрямления внутри тестера, имеют значительное падение напряжения и невысокую граничную частоту. Поэтому при измерении переменных напряжений в 1–3 В тестер будет выдавать заниженные показания. Это стоит помнить. Тестер также не умеет измерять высокочастотное напряжение и начинает «врать» (занижать реальные показания) уже с частот в несколько сотен килогерц.
Измерение постоянного тока
Ток есть число электрических зарядов, прошедших через проводник в единицу времени. Для того чтобы через тестер прошло такое же количество зарядов, как и через измеряемый проводник, авометр нужно включить последовательно с ним, то есть в разрыв электрической цепи. Как правило, для измерения больших токов у тестеров есть отдельный вход. Режим измерения постоянных токов обозначается, как правило, буквами DCA. Режим измерения больших токов обозначается как 10 А или 20 А. Здесь уместно напомнить, что хотя тестер используется для измерения токов в 10–20 А, подводящие провода для этого никак не предназначены и начинают греться и плавиться уже при токах в 4–5 А.
Переменный ток тестером измерить нельзя. В принципе, со значительной ошибкой это сделать можно, включив в разрыв измеряемого проводника резистор и измерив переменное напряжение на нем. Искомый ток находится по формуле:
I = U/R,
где U - переменное напряжение, a R - сопротивление резистора, на котором это напряжение измерено. Этим методом измеряют только очень большие или очень маленькие токи. Причем в любом случае резистор надо стараться брать как можно меньшим, в случае больших токов — доли ома.
Измерение сопротивления
Омметр (измеритель сопротивления) обозначается греческой буквой омега W. Сопротивление измеряется при отсутствии какого-либо тока через резистор. В работающей схеме сопротивление измерять нельзя, так как параллельно измеряемому резистору будет включена вся остальная схема, сопротивление которой неизвестно, и показания омметра будут абсолютно неверными.
Помните, что нелинейные элементы (диоды, светодиоды, транзисторы, тиристоры и др.) обладают лишь дифференциальным сопротивлением, то есть сопротивлением, зависящим от приложенного напряжения. Дифференциальное напряжение напрямую тестером измерить нельзя. Косвенно его можно измерить, строя вольт-амперную характеристику элемента, но это требует создания небольшой дополнительной схемы.