"Радио Всем", №19, октябрь, 1929 год, стр. 564-566

Г. В. Войшвилло

ДОБАВОЧНЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ И ШУНТЫ К МАГНИТНОЭЛЕКТРИЧЕСКОМУ ПРИБОРУ

Описанный в № 7 «Радио всем» ¹ магнитноэлектрический прибор предназначался для работы в качестве вольтметра. Рамки же амперметров должны обладать меньшим количеством витков более толстой проволоки, чтобы сопротивление прибора и падение напряжения в нем были возможно меньше. Для такого прибора с хорошо намагниченным магнитом (от индуктора) и пружиной от будильника число ампервитков подвижной обмотки, при полном отклонении ее, близко к 0,5. На основании этой цифры для данного размера поперечного сечения рамки и для эмалированной проволоки составлена таблица чисел витков для рамок на различные случаи работы. Радиолюбителю здесь придется руководствоваться желаемыми низшими пределами измерения (т. е. без шунтов и добавочных сопротивлений) и также имеющейся у него проволокой. Толще 0,25 мм проволоку на рамку наматывать неудобно. Уменьшить сопротивление рамки можно за счет убавления числа витков, но уменьшить падение напряжения в ней не удастся, так как во столько же раз должна возрасти сила тока (чтобы число ампервитков осталось прежним).

Но произведение силы тока, на сопротивление рамки как раз и дает нам внутреннее падение напряжения. Если падение в 0,02 в. все же велико, то рамку можно сделать и из более толстой проволоки (до 0,6), но без латунного каркаса, причем один виток делается короткозамкнутым и прикладывается отдельно. (Это делается для быстрого успокоения подвижной системы, так как индуктируемые в замкнутом витке токи тормозят движение рамки.) Самое малое падение (при проводе 0,6 и 10 витках) будет 0,006 в., а сила тока 0,5 / 10 = 0,05 А, что является пределом для тока через рамку, потому что более сильный ток может перегреть пружинку и волосок, подводящий ток ко второму выводу рамки. Вид рамки без каркаса, сборка которой дальше идет аналогично рамке с каркасом (напр. покрытие шеллаком и т. д.), показан на рис. 1. Боковым сторонам полезно придать вид цилиндрической поверхности.

Рис. 1

Из таблицы видно, что наибольшее измеряемое напряжение будет около 0,5 вольт, а наибольшая сила тока (при бескаркасной рамке) 0,05 А. Увеличение пределов измерений достигается обычным способом, т. е. включением добавочных сопротивлений и шунтов. Расчетные формулы те же, что и в ст. «Эл.-магн. амперметр» (№ 7 «Р. В.»), т. е.

Rg = (K — 1) и Rш =	R0	,
	K — 1

где R_g — добавочное сопротивление, R_ш — сопротивление шунта, К — коэффициент увеличения предела измерения (может быть и дробным числом, но больше единицы), R₀ — сопротивление рамки. R_g обычно имеет очень большую величину, а R_ш очень малую, так что их сравнительно трудно измерить, а поэтому они подбираются практически.

Таблица данных рамок магнитноэлектрического прибора ².

Диаметр про- вода мм	Число витков рамки	Падение на- пряжения Е в милли- вольтах	Сила тока J в милли- амперах	Сопротивле- ние рамки R в омах	Мощность в рамке W в милливат- тах	Для какой работы при- бор наибо- лее удобен
0,05	625	504	0,8	630	0,403	Вольтметр
0,06	465	358	1,1	325	0,390
0,07	360	269	1,4	192	0,376
0,08	280	198	1,8	110	0,360
0,09	230	159	2,2	72	0,350	Универсаль- ный прибор
0,1	190	130	2,6	50	0,338
0,12	135	87	3,7	23,6	0,322
0,15	90	57	5,6	10,1	0,318
0,2	52	31	9,6	3,28	0,302	Ампер- метр
0,25	35	20	14,3	1,41	0,289

До 5 000—10 000 ом R_g из манганиновой или никелиновой проволоки получается достаточно дешевым, дальше приходится применять графитовые сопротивления.

Рис. 2

Графитовые сопротивления выполняются в виде полосок из александрийской или иной бумаги, покрытой с одной стороны графитом (при помощи мягкого карандаша). Графит не должен осыпаться при свертывании полосок. Ширина полосок бумаги около 40 мм; ширина слоя графита около 30 мм. Нужную величину сопротивления подбирают следующим образом: на одном конце графитовой полоски (рис. 2) через латунную скобку со станиолевой прокладкой делается вывод, который соединен с источником тока, напряжение последнего устанавливается потенциометром до величины, которая должна быть пределом измерений для данного сопротивления; о величине этого предела судят по точному вольтметру-эталону V_ЭТ.

Оставшийся конец от потенциометра соединен со второй латунной скобкой, которая плотно прижата к графитовому слою и может по нему передвигаться. Движением скобки от конца полоски к началу находится положение, при котором стрелка прибора отклоняется на всю шкалу. В случае если даже в конце полосы отклонение будет слишком велико, длину полосы нужно увеличить (т. е. зачернить новую, более длинную). Во всяком случае полоса до 12 см длиной может дать сопротивление для предела в 200 в. Лишний конец полосы срезается и медная скобка (вторая) плотно зажимает предварительно покрытое станиолем место прикосновения графита со скобкой. Выводы, припаянные к латунным скобкам, делаются в разные стороны. Затем полоса свертывается в цилиндрик, который помещается в стеклянную трубку диам. 10—15 мм, длиной в 70 мм. Сопротивление закрывается двумя картонными кружками, и оставшиеся пустые места в стеклянной трубке заливаются сургучом (рис. 3). Нужно однако иметь в виду, что при свертывании полоски сопротивление может измениться, и поэтому заделанное сопротивление надо вновь проверить по эталонному вольтметру.

Рис. 3

Вследствие большой ширины слоя графита плотность тока не велика (сам ток тоже очень мал — порядка 1—5 мА), и так как сопротивления закрыты и защищены от влажности воздуха, то они получаются очень устойчивыми при ничтожной стоимости изготовления.

Рис. 4

Далее изготовляются из листовой латуни наконечники-патроны, которыми трубка удерживается на зажимах прибора. Трубка скрепляеттся с наконечниками алебастром. Через отверстия в донышках патрона, проходят выводы от сопротивления, которые коротко обрезаются и припаиваются. Снаружи на трубке наклеивается бумажка с указанием предела измерения, напр. 5 в., 120 в. и т. д. (см. рис. 4).

Рис. 5

Шунты изготовляются, также в стеклянных трубках, из никелиновой проволоки или жести, с тремя отводами. Для подбора длины проволоки или пластинки шунта собирается схема по рис. 5. Здесь сила тока устапавливается реостатом R по амперметру, а полное отклонение находится движением проводника от рамки вдоль полоски шунта (от начала к концу). Лишний отрезок удаляется, и шунт заключается в стеклянную трубку длиной 90 мм (рис. 6). Остальные размеры тождественны с размерами трубки сопротивления. Выводы 2 и 3 соединены между собой отрезком провода 1—1,5 мм. Шунт припаян к выводам 1 и 3.

Рис. 6

Схемы включения добавочных сопротивлений и шунтов к рамке даны на рис. 7. Пять зажимов для включения прибора и привинчивания шунтов и добавочных сопротивлений монтируются на специальной панельке, прилегающей к нижней части кожуха прибора (см. рис. 8). Панелька состоит из верхней крышки и деревянного основания. Крышка и основание после монтажа зажимов и соединительных проводов скрепляются между собой шурупчиками или гвоздиками. Панелька держится шурупами, пропущенными с внутренней стороны кожуха, в котором делаются еще отверстия для выводов к панельке. Снаружи панелька красится лаком. Вид панельки сбоку показан на рис. 9.

Рис. 7

Верхние зажимы (1, 2, 3) держат шунт или добавочное сопротивление, а помощью нижних (4, 5) прибор включается в схему. Присутствие последних не обязательно, так как зажимы 1 и 3 соединены с зажимами 4, 5. В этом случае размер панельки соответственно уменьшается. Кроме того, при желании работать только одной рамкой (для чувствительных измерений, напр. вместо антенного индикатора или гальванометра в цепи моста Уитстона) нужно сделать перемычку между зажимами 2 и 3.

Рис. 8

Шкалу прибора можно считать равномерной, и поэтому она делится на равное число частей. Большие удобства дает деление шкалы на 30 частей (см. рис. 10).

Наиболее удобные в практике пределы измерения прибора как вольтметра будут:

Рис. 9

6 в. (напряжение накала и зарядка аккумуляторов), 60 или 150 в. (анодная батарея, выпрямитель), 300 в. (анодное напряжение мощного усилителя или передатчика). Для измерения силы тока, пределы измерений могут быть более разнообразны. Желательно, чтобы они были кратны 3-м (для удобства отсчета). Напр. 6 или 30 мА (анодная цепь), 300 мА (накал микроламп), 1,5 А (зарядка аккумуляторов, накал мощных ламп и т. д.).

При таких пределах отсчет очень прост, так как число делений прибора (всего их 30) нужно множить или делить на 1 или 2 с 10-ю в какой-нибудь целой степеш.; напр.

2 ×	1	или 10 и т. д.
	10

Обычно бывает вполне достаточно сделать 2 добавочных сопротивления и 1 или 2 шунта.

Рис. 10

Для вольтметра можно посоветовать взять рамку с самым большим числом витков. (Если падение в 0,5 в. неудобства не представляет, то прибор прекрасно работает в качестве амперметра.) Универсальный прибор может иметь рамку из проволоки 0,1—0,15 мм — он будет требовать более сильного тока как вольтметр, но зато потеря напряжения значительно меньше.

Амперметр имеет совсем малое падение напряжения (предел 0,006 в.), но применение его как вольтметра неудобно (должны быть чересчур велики добавочные сопротивления).

Шкала прибора имеет надпись МАУ, что значит «мавометр» — милливольтамперметр ³.

Вид мавометра с панелькой для шунтов и сопротивлений показан на рисунке 9 и на фотографии.