Рис. 281. Мосты для измерения сопротивлений (а, б) и емкостей (в)
Поскольку сопротивления образцового Rэ и подбираемых резисторов R1 и R2 известны, сопротивление проверяемого резистора Rx нетрудно подсчитать по такой формуле: Rх = RэR1/R2.
Допустим, что Rx = 10 кОм, R1 = 2 кОм, a R2 = 1 кОм. В этом случае сопротивление измеряемого резистора Rx будет: Rx = 10·2/1 = 20 кОм.
Резисторы R1 и R2 можно заменить одним переменным резистором, как это показано на рис. 281, б. Здесь соотношение сопротивлений плеч моста, а значит, и его балансировка достигаются перемещением движка переменного резистора. А если против ручки этого резистора будет заранее размеченная шкала, отпадет необходимость в расчете сопротивления измеряемого резистора Rx. Переменный резистор в этом случае называют реохордом, а измерительный мост — реохордным мостом.
Рассмотрим рис. 281, в, на котором изображена схема такого же моста, но предназначенного для измерения емкостей конденсаторов. Здесь Сэ — образцовый конденсатор; Сх — измеряемый конденсатор, а переменный резистор (R1 + R2) — реохорд, которым балансируют мост. Источником питания моста служит генератор переменного тока G, обозначенный на схеме знаком синусоиды в кружке. На этот ток должен реагировать и индикатор моста. Емкости конденсаторов измеряют так же, как и сопротивления резисторов — путем балансировки моста и определения емкости по шкале реохорда.
Такой мост можно использовать и для измерения индуктивностей катушек колебательных контуров или дросселей высокой частоты, если в нем образцовый конденсатор заменить образцовой катушкой Lэ, а вместо конденсатора Сх включить в мост измеряемую катушку индуктивности Lx.
Как видишь, принцип измерения сопротивлений, емкостей и индуктивностей деталей одинаков. Разница лишь в источнике питания и индикаторе моста.
А нельзя ли, спросишь ты, при любых измерениях питать мост переменным током. Можно! Например, переменным током звуковой частоты. В этом случае роль индикатора могут выполнять головные телефоны: баланс моста фиксируют по наименьшему звуку или пропаданию его. Такой прибор я и предлагаю для твоей лаборатории.
Принципиальная схема измерителя RCL показана на рис. 282.
Рис. 282. Схема измерителя RCL
Транзисторы V1, V2 и относящиеся к ним резисторы R1-R4 и конденсаторы C1, С2 образуют знакомый тебе симметричный мультивибратор-генератор. Транзистор V3 является усилителем мощности, а его нагрузочный резистор R6 — реохордом измерительного моста, питающегося переменным током генератора. Резистор R5 ограничивает ток коллекторной цепи транзистора V3, возрастающий при измерении индуктивностей, и тем самым предотвращает тепловой пробой этого транзистора.
Конденсаторы С3-С5, резисторы R7-R9 и катушка L1 — образцовые элементы моста, от точности номиналов которых зависит точность производимых измерений. Резисторы Rx и катушки Lx, электрические параметры которых надо измерить, подключают к зажимам X1-Х2, а измеряемые конденсаторы Сх - к зажимам Х2 Х3. Головные телефоны В, являющиеся индикатором балансировки измерительного моста, подключают к разъему Х4.
Советую ту часть схемы, которая относится к измерительному мосту прибора, начертить в таком же виде, как на рис. 281, а. Это поможет подробнее разобраться в плечах моста и его работе в целом.
В приборе несколько образцовых конденсаторов и резисторов. Так сделано для того, чтобы расширить пределы измерений, что достигается включением в мост образцовых конденсаторов и резисторов, номиналы которых различаются в число раз, кратное 10. Показанное на схеме положение переключателя S2, когда в мост включен образцовый конденсатор С3 (100 пФ), соответствует поддиапазону измерения емкостей конденсаторов примерно от 10 до 1000 пФ. Во втором положении переключателя (включен конденсатор С4) можно измерить емкости конденсаторов от 1000 пФ до 0,1 мкФ, в третьем (включен конденсатор С5) — от 0,1 до 10 мкФ.