Б. А. Давыдов
В настоящей статье мы даем описание одного из методов измерения емкости конденсаторов т.н. метода дифференциального трансформатора.
Главной частью прибора является упомянутый уже выше дифференциальный трансформатор, состоящий из двух катушек I и II (черт. 1).
Существенным установлением правильности и точности действия прибора является полная, по возможности, идентичность (одинаковость) этих катушек: они должны быть одинакового диаметра, должны быть намотаны из одной и той же проволоки, должны обладать одинаковым числом витков, одинаковым сопротивлением и коэффициентом самоиндукции.
Между катушками I и II трансформатора располагается катушка III (черт. 1), которую мы назовем "регистрирующей".
Здесь мы даем более или менее полное описание конструкции только этих главных частей прибора: трансформатора и регистрирующей катушки, ограничиваясь в остальном принципиальными схемами и представляя конструктивное выполнение прибора в целом самому любителю, в зависимости от имеющихся в его распоряжении средств и возможностей. Для устройства трансформатора и регистрирующей катушки необходимо изготовить три картонные трубки диаметром в 10 см и длиной в 3 см. На двух трубках наматывается по 20 витков (в один слой) звонковой проволоки. Намотку нужно производить тщательно и аккуратно, следя за тем, чтобы витки ложились ровно и плотно друг к другу.
Регистрирующая катушка наматывается на третьей трубке и состоит из 50 витков проволоки диаметром в 0,3 мм.
Все три катушки плотно надеваются на деревянную болванку (черт. 2) подходящего диаметра таким образом, что регистрирующая катушка помещается между катушками I и II дифференциального трансформатора. Катушки последнего располагаются так, чтобы витки их были направлены в противоположные стороны; если мы смотрим, например, на катушки по направлению стрелки (черт. 2), то если витки катушки I идут по часовой стрелке, катушка II должна быть надета на болванку так, чтобы витки ее шли против часовой стрелки.
Расстояние между средней и крайней катушками — около 1 см.
Укрепив на болванке катушки I и II трансформатора, собираем предварительную схему (черт. 1).
Здесь:
I и II катушки трансформатора,
III — регистрирующая катушка,
Д — детектор,
Т — телефон,
С — переменный конденсатор,
Е — элемент,
3 — зуммер,
К — ключ.
Замкнув ключ К, регулируем зуммер до получения чистого и ровного тона; найдя на детекторе чувствительную точку, в телефоне услышим слабый звук.
После этого необходимо, передвигая катушку III между катушками I и II, найти такое ее положение, чтобы звук в телефоне исчез совершенно. Положение это при полной идентичности катушек I и II находится довольно скоро, но, ввиду того, что практически намотать совершенно одинаковые катушки довольно трудно, возможно, что добиться полного уничтожения звука и не удастся; во всяком случае, нужно стремиться к тому, чтобы остающийся в телефоне звук был бы возможно более слабый. Звук в телефоне не должен появляться или усиливаться при вращении рукоятки конденсатора С.
Найдя положение катушки III, соответствующее минимальному звуку, ее закрепляют на болванке.
Действие этой схемы об'ясняется тем, что поля, создаваемые катушками I и II, направленные в противоположные стороны, разнятся по фазе на 180° и действие их на катушку III взаимно уничтожается; если бы мы катушку III расположили вплотную к катушке II, то поле этой катушки действовало бы на катушке III сильнее, чем поле катушки I, и в телефоне был бы слышен сильный звук; передвигая же катушку III между катушками I и II, мы находим такое ее положение, при котором действие на нее катушек I и II одинаково, что и вызывает уничтожение звука в телефоне.
Произведя предварительное испытание трансформатора, приступаем к сборке измерительного прибора, принципиальная схема которого дана на черт. 3; на этом чертеже сохранены те же обозначения, что и на черт. 1. Кроме того, в этой схеме имеются два конденсатора Сx и Сэт, из которых Сх — испытуемый, Сэт — заранее проградуированный конденсатор переменной емкости. Теоретическое обоснование действия этой схемы то же самое, что и схемы черт. 1.
Измерение емкости с помощью этой схемы производится таким образом: замыкают ключ и добиваются чистого и ровного звука зуммера. После этого вращают рукоятку конденсатора Сэт до тех пор, пока в телефоне звук совершенно не исчезнет или, в крайнем случае, не будет минимальным.
Тогда Сх = Сэт. В случае, если при вращении рукоятки Сэт все же не получается исчезновения звука, нужно параллельно Сэт включить добавочный конденсатор (заранее, конечно, промеренный) так, как это указано на черт. 3 пунктиром.
Таких добавочных конденсаторов - эталонов при емкости Сэт в 500 см. достаточно сделать 4 шт.
Емкости их: 500, 750, 1000 см. и 1500 см. При наличии этих конденсаторов, можно измерять емкости от 200 до 1750 см., т.-е. в диапазоне, наиболее часто встречающемся в радиолюбительской практике.
Для любителей, желающих произвести измерение более точно, можно рекомендовать следующий способ.
Находят минимум звука, при конденсаторах, включенных по схеме 3. Пусть емкость конденсатора Сэт, соответствующая этому минимальному звуку, будет С1; после этого переставляют конденсаторы Сэт и Сх один на место другого и снова ищут минимума звука, вращая рукоятку конденсатора Сэт.
Пусть емкость Сэт, соответствующая минимуму звука, в этом случае будет С2. Тогда искомая емкость Сx определяется по формуле:
