Н. В. Бронштейн и С. Э. Рексин.
В практике радиолюбительских измерений важно иметь прибор, обладающий большой точностью при удобных компактных размерах.
Предлагаемый мостик является к тому же универсальным, т. к. может служить как для измерения сопротивлений, так и емкостей. Общий вид мостика представлен на черт. 1.
Конструкция мостика.
Основанием мостика служит толстая доска размером 600х150 мм, на которой монтируется вся схема мостика.
На передней части доски помещена линейка АВ длиной 540 мм шириной 20 мм и высотой 10 мм. Эта линейка должна выступать над доской на 5 мм, для чего она укрепляется на более узком брусочке высотой 5 мм, как это видно на черт. 2.
На линейке АВ помещается шкала из полоски миллиметровой клетчатки. Шкала покрывается целлулоидом - очищенной кинолентой (смытой горячей водой). К латунным скобкам A и B припаивается полметра никкелиновой проволоки диаметром 0,15 мм. По этой проволоке, составляющей, собственно говоря, главную часть мостика, скользит ползун C, соединенный с остальной схемой посредством гибкого шнура длиной не менее 28-30 см. Ползун C изображен отдельно на черт. 2; там же показана его выкройка. Ползун вырезается из листовой жести. В середине прорезанного окна припаивается узкая жестяная полоска, сжатая посредине плоскогубцами. Ползун должен давать надежный контакт с проволокой мостика. Благодаря закраинам ползун плотно держится на линейке.
Монтаж мостика.
На доске мостика помещаются: батарея Б, зуммер З, сопротивление R, ограничивающее ток батареи, шлейфер Ш, переключатель П и телефонные гнезда T.
Вся основная схема монтируется толстым медным проводником не тоньше 1 мм, поверх доски; соединения, показанные пунктиром, сделаны под доской. Все соединения проводов с клеммами и между собой тщательно пропаиваются. Переключатель П служит для перезаключения с зуммера на шлейфер. В положении, показанном на чер. 1, включен шлейфер. В этом случае последовательно с батареей включается сопротивление R — около 10 омов; оно служит ограничителем тока при работе с аккумулятором, иначе возможно короткое замыкание аккумулятора.
Шлейфер.
Для того, чтобы избежать при измерениях сопротивлений дорого стоящего гальванометра при конструировании данного мостика, решено было в качестве токоуказателя воспользоваться телефоном. Как известно, при измерениях на мостике добиваются отсутствия тока в гальванометре и поэтому гальванометр служит только токоуказателем. Для того, чтобы обнаружить постоянный ток в телефоне, последний необходимо включить последовательно со шлейфером. Шлейфером в простейшем случае может служить металлическая пластинка, по которой водят штепсельным наконечником с припаянными к нему двумя-тремя канительками (елочный дождь). Необходим эбонитовый штепсельный наконечник, как у телефонного шнура, чтобы была хорошая изоляция от руки лица, производящего измерения. Шлейфер может быть устроен и более совершенно, состоя из металлического диска, приводимого во вращение рукой, на подобие волчка; контакт, скользящий по диску, также делается из тонкой проволоки или канительки. Подобный шлейфер изображен на черт. 2. Понятно, что можно его вращать и каким-либо механическим способом. Так как поверхность диска шероховата, то при вращении его получается неравномерный контакт между диском и канителькой, вследствие чего в телефоне возникают шорохи, отмечающие наличие тока. Без шлейфера постоянный ток не мог бы быть обнаружен телефоном. В случае отсутствия тока в цепи телефон-шлейфер шорох в телефоне исчезает. Таким образом, и при измерениях постоянного тока можно пользоваться телефоном в качестве токоуказателя,
Установка шкалы.
Когда монтаж мостика закончен, приступают к установке шкалы. Шкала вырезается из миллиметровой клетчатки в виде узкой полоски длиной 500 мм.
Деления отмечаются цифрами через каждые 10 мм.
Особенность шкалы данного мостика состоит в том, что цифры пишутся в два ряда друг под другом: в верхнем ряду ставятся цифры от 0 до 50 слева направо, в нижнем ряду те же цифры, но только справа налево. Таким, образом с левой стороны линейки мы читаем наверху 0 и внизу 50, а с правой — наоборот 50 и 0.
В середине шкалы у нас, следовательно, будет 25 и 25. Такая двойная шкала дает нам возможность сразу узнавать отношения плеч мостика. Если мы обозначим цифры верхней шкалы через A, а нижней через B, то отношение A / B показывает нам сразу во сколько раз измеряемое сопротивление X больше или меньше известного сопротивления ч (эталона). Например, на верхней шкале мы, установив ползушку, прочли 24, тогда на нижней будет 26; умножив величину эталона на 240/260, находим величину измеряемого сопротивления.
Для правильной установки шкалы и проверки мостика на место сопротивлений X и ч к их клеммам включены два каких-либо равных сопротивления, например, по полметра никкелиновой проволоки такого диаметра, как на мостике.
Клеммы 1-2 и 3-4 с боков мостика замыкаем накоротко латунными перемычками.
Включаем телефон и шлейфер; переключатель П в левом положении, как на чертеже 1. Ставим ползун приблизительно посредине линейки и передвигая его далее, вправо или влево, добиваемся отсутствия звука в телефоне.
Если монтаж мостика сделан правильно и толстые провода основной схемы симметрично расположены, т.-е. они равны и равны их сопротивления, то ползун окажется почти посредине линейки. Заметим его положение и переменим местами сопротивления X и ч. Положим, что ползун при этом пришлось несколько передвинуть, чтобы снова получить отсутствие звука в телефоне. Это покажет нам, что сопротивления эти не совсем равны между собой. Если отклонение ползуна от первого положения очень незначительно, то можно взять средину между двумя положениями ползуна и в этом месте поместить середину шкалы, т.-е. здесь должна быть цифра 25 нашей шкалы.
В случае более значительного расстояния между двумя измерениями, следует взять более точно сопротивления X и ч. Если же среднее положение придется не посредине линейки, то это покажет, что монтаж произведен недостаточно толстым проводником.
От выверки мостика и установки шкалы зависит вся точность этого прибора.
Обычно при тщательном монтаже ползун при проверке мостика, т.-е. включением строго равных сопротивлений X и ч оказывается посредине шкалы.
Удлинение мостика шлейфами.
Для того, чтобы при тех же размерах мостика можно было увеличить его в 3 раза, с обеих сторон помещены шлейфы, удлиняющие мостик до 1500 мм.
Шлейфы помещены на гвоздиках (по два гвоздика рядом) зигзагом и состоит каждый из 500 мм такой же, как и на мостике, проволоки.
Клеммы 1, 2, 3 и 4, будучи соединены перемычками, замыкают шлейфы накоротко (выводят их).
При установке левого шлейфа, клеммы 3 и 4 замыкаются накоротко, ползун ставится на 0 верхней шкалы, т.-е. в крайнее левое положение. Если в телефоне звук исчез — это покажет, что шлейф подобран правильно, в противном случае немного уменьшают или увеличивают его длину до исчезновения звука, не сдвигая ползуна.
При установке правого шлейфа поступают также, но замыкают клеммы 1 и 2 и ставят ползун в крайнее правое положение.
В обоих случаях ставятся на место X и ч равные сопротивления — по полметра проволоки, как указано выше.
Для того, чтобы пользоваться удлиненным мостиком, под первой двойной шкалой А—В помещается вторая двойная шкала А1—B1, начинающаяся в верхнем ряду с цифры 50 до 100 (слева направо), а во втором со 100 до 50 (тоже слева направо).
Таким образом, посредине линейки окажутся на второй шкале в обоих рядах цифры 75 и 75.
Чтение шкал.
Таким образом, мы имеем две двойных шкалы, а всего четыре ряда цифр А В и А1 B1, расположенных в таком порядке друг под другом. Укажем теперь, как читать на этих шкалах отношения плечь мостика при различных включениях шлейфов.
Всего возможны четыре случая: 1) оба шлейфа выключены, берется отношение A / B; 2) включен правый шлейф - берется отношение A / B1, т.-е. цифры в первом ряду верхней и во втором нижней шкалы; 3) включен левый шлейф - B /A1, т.-е. во втором ряду первой и в первом ряду второй шкалы и, наконец, 4) оба шлейфа включены — берется отношение A1 / B1 на второй шкале.
Общие указания.
При измерении сопротивлений пользуются, как уже указывалось, шлейфером и телефоном. Следует заметить, что для большей точности результата, необходимо, чтобы измеряемое сопротивление не слишком резко по величине отличалось бы от эталона; поэтому, если ползун для получения нуля звука приходится передвигать в одно из крайних положений на концах линейки, то лучше эталон заменить другим, так, чтобы пропадание звука получалось бы где-нибудь ближе к середине шкалы. В этом последнем случае точность измерения будет наибольшая.
Возможная точность измерений, какую можно получить при правильной и тщательной постройке данного мостика — 0,001 ома. Диапазон измерения сопротивлений от 0,1 до 10000 ом.
Для измерения больших сопротивлений лучше пользоваться способом вольтметра и амперметра.
При измерении емкостей необходимо иметь эталон - измеренный конденсатор. Переключатель ставится на зуммер, эталон на место сопротивления ч, измеряемый конденсатор на место X. Точно также, как при измерении сопротивлений, следует, передвигая ползун, добиваться исчезновения тока зуммера в телефоне, однако, отношения плеч в данном случае берутся обратные, т.-е. B / A при пользовании верхней шкалой (оба шлейфа выключены), при включении левого шлейфа A1 / B, правом B1 / A и когда оба шлейфа включены B1 / A1.
Умножив одно из этих отношений на значение емкости эталонного конденсатора, получим величину измеряемой емкости.
Для измерения самоиндукции приходится уравновешивать, кроме, того, омические сопротивления катушек, поэтому измерение самоиндукций методом мостика несколько сложно и не всегда дает точные результаты. Подробнее об измерении самоиндукции побеседуем в следующий раз.
