Instrumentos de medição em lâmpadas de néon. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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Em dispositivos de medição simples, descritos aqui, as lâmpadas de néon do tipo MN-3 com uma tensão de ignição de 50-60 volts servem como indicadores. A lâmpada de néon é ligada a uma fonte de tensão ou a um trecho do circuito onde se deve medir tensão ou corrente, através de um potenciômetro (divisor de tensão), que reduz a tensão medida à tensão de ignição da lâmpada de néon. O papel dos potenciômetros é desempenhado por resistores variáveis. Sua resistência entre a saída do meio e qualquer uma das extremas muda em proporção direta à mudança no ângulo de rotação do eixo.

A escala de cada um dos aparelhos é um disco de papelão com divisões ao longo da circunferência e um furo no centro por onde passa o eixo do potenciômetro. Um botão com uma seta é anexado ao eixo do potenciômetro.

Voltímetros. O voltímetro (veja o diagrama na Fig. 1) permite medir tensões diretas na faixa de cerca de 50 a 250-500 V. Com a ajuda de sondas conectadas aos terminais "Input", ele é conectado à fonte da tensão medida. Ao mover o controle deslizante do potenciômetro R1 de baixo para cima (conforme o diagrama), a lâmpada de néon é acesa. O valor da tensão medida é determinado pela escala do potenciômetro.

Fig. 1

O resistor R2 limita a corrente através da lâmpada neon, evitando a quebra entre os eletrodos quando uma alta tensão é aplicada a eles. O capacitor C contribui para um brilho mais forte da lâmpada no momento da ignição.

Para reduzir o erro de medição, a lâmpada neon é “treinada” com uma tensão constante, ligeiramente superior à sua tensão de ignição, antes de ser instalada no aparelho. Como resultado do "treinamento" que dura 50-70 horas, a tensão de operação da lâmpada e a tensão de ignição mudam em 10-15% e tornam-se mais estáveis. Durante o "treinamento" e após ele, deve-se observar a polaridade correta da lâmpada neon. O cátodo da lâmpada geralmente é retirado de seu eletrodo externo, que possui a maior área de superfície.

Para calibrar a escala do dispositivo, uma tensão constante de um retificador ou baterias é fornecida à sua entrada, paralelamente à qual um voltímetro de fábrica (referência) (Fig. 2) é conectado (Fig. 1), por meio de um potenciômetro adicional R . Movendo o controle deslizante do potenciômetro R de baixo para cima, a tensão nos terminais de entrada do voltímetro é gradualmente aumentada, conseguindo a ignição da lâmpada neon. Em seguida, na escala do potenciômetro R50, marque as posições da seta de seu cabo, correspondendo às leituras do voltímetro de referência. Assim, por exemplo, definindo a tensão de 1 V com o potenciômetro R de acordo com o voltímetro de referência e tendo conseguido a ignição da lâmpada neon com o potenciômetro R50, o número "XNUMX" é colocado na escala contra o ponteiro. Da mesma forma, outras tensões medidas são marcadas na escala de um voltímetro caseiro.

Fig. 2

Tanto durante a calibração quanto durante o uso de um voltímetro, com o aumento da tensão fornecida à sua entrada, deve-se primeiro desligar a lâmpada neon, colocando o botão do potenciômetro na posição correspondente à menor tensão medida.

O esquema na fig. 1 também pode ser usado para medir tensões alternadas dentro dos mesmos limites. A calibração e o uso de um voltímetro CA permanecem os mesmos de um voltímetro CC. Mas a ignição de uma lâmpada neon em um voltímetro de tensão alternada será em um valor de tensão de amplitude que é vezes maior que a tensão efetiva registrada pelo voltímetro de referência.

Um dispositivo para medir baixas tensões DC pode ser montado de acordo com o circuito mostrado na fig. 3. O dispositivo é alimentado por um retificador ou bateria, fornecendo uma tensão constante de 250-300 V. O controle deslizante do resistor variável R5 ligado pelo reostato é ajustado para zero de sua escala (na Fig. 3 - ao extremo posição correta), e os grampos de "entrada" estão em curto. O potenciômetro R3 consegue a ignição de uma lâmpada neon.

Fig. 3

Depois disso, os terminais de entrada são abertos e uma pequena tensão mensurável é aplicada a eles. Ao mesmo tempo, a lâmpada de néon se apaga. A lâmpada acende novamente se o resistor R6 aumentar a tensão nele pela quantidade da tensão medida fornecida à "Entrada" do dispositivo.

A leitura das tensões medidas é feita no momento da ignição da lâmpada neon na escala do resistor R5, graduado em volts.

Um voltímetro para medir tensões alternadas de 2 a 220 V (Fig. 4) é uma combinação de um autotransformador Atr com duas chaves P1 e P2 e o voltímetro de tensão alternada descrito acima. Contatos de derivação do autotransformador, marcados com os números 2-20; consulte a chave P1 e os contatos 0-200 para a chave P2.

Fig. 4

A indicação do aparelho é o momento em que a lâmpada neon acende, o que é feito pelas chaves P1 e P2. O valor da tensão medida em volts é determinado pela soma dos números próximos aos contatos de ambas as chaves. Assim, por exemplo, se o controle deslizante da chave P1 estiver no pino 6 e o ​​controle deslizante da chave P2 estiver no pino 120, a tensão medida será de 126 V.

Para evitar curto-circuito no circuito medido, os interruptores do instrumento antes da medição devem estar: P1 na posição 20 e P2 na posição 200.

Para o autotransformador do dispositivo, você pode usar o núcleo de um transformador projetado para uma potência de 10-12 W (seção transversal do núcleo 4-5 cm2). O enrolamento é enrolado com fio PEL 0,2-0,23. A parte do enrolamento, cujos condutores estão conectados aos contatos 2-20 da chave P1, contém apenas 200 voltas com derivações a cada 20 voltas, e a parte do enrolamento, cujas derivações estão conectadas aos contatos 0 -200 da chave P2 - 2000 voltas com torneiras a cada 200 voltas.

amperímetro AC (Fig. 5) consiste em um transformador Tr com uma relação de transformação de 1:40-1:60 (você pode usar o transformador de saída de um receptor de tubo, por exemplo, do tipo Record) e um voltímetro AC.

Fig. 5

Enrolamento I (abaixamento) o transformador do dispositivo é conectado ao circuito elétrico em série com a carga e o amperímetro de referência (mostrado na linha pontilhada na Fig. 5), e um voltímetro CA é conectado ao enrolamento II (aumento). Ao mover o controle deslizante do potenciômetro R1, a lâmpada neon é acesa e o valor atual do amperímetro de referência é anotado na escala do potenciômetro. Ao alterar a magnitude da carga no circuito, marcas de correntes de outros valores são colocadas na balança.

Os limites de medição com tal amperímetro dependem do número de voltas e da seção transversal do fio do enrolamento I do transformador: com diminuição do número de voltas e aumento da seção transversal do fio deste enrolamento , os limites de medição se expandem. Ao usar um transformador de saída do tipo "Record", o dispositivo pode medir correntes de até 3-4 A.

Wattímetro CA. Se a tensão da rede estiver estável, então o amperímetro AC (Fig. 5) pode ser usado para medir a potência atual. Para calibrar tal dispositivo (na ausência de um wattímetro de referência), uma carga ativa é conectada ao circuito - uma lâmpada incandescente, um fogão elétrico ou um ferro com valor de potência conhecido em watts. Em seguida, em série com a carga, ligue um amperímetro caseiro e, girando lentamente o botão do potenciômetro R1, aumente a tensão da lâmpada neon até que ela acenda. No momento do acendimento da lâmpada neon, o valor da potência consumida pela carga é anotado no local correspondente na escala do potenciômetro. Ao conectar várias cargas de potência conhecida, obtém-se uma escala calibrada em watts.

Assim, em um disco de papelão do potenciômetro amperímetro, você pode ter outra escala - a escala de potência CA.

Medidor RC. Este dispositivo (Fig. 6) foi projetado para medir a resistência de resistores de 10 Ohm a 10 MΩ e a capacitância de capacitores de 10 pF a 10 microfarads. Consiste em um gerador de frequência de áudio e uma ponte de medição. Os telefones são usados ​​como um indicador do dispositivo. Erro de medição 10-15%.

Fig. 6

O gerador, formado por uma lâmpada de neon, enrolamento I do transformador Tr, capacitor C4 e resistor R5, é alimentado por uma fonte CC externa (retificador) com tensão de 80-250 V. As oscilações elétricas geradas por ele com uma frequência de cerca de 1000 Hz são induzidas no enrolamento II do transformador e alimentam a ponte de medição, um dos braços dos quais está conectado ao resistor medido (terminais Rx) ou capacitor (terminais Cx) . A ponte é balanceada com um potenciômetro, focando no som mais fraco ou que desaparece completamente nos fones.

O transformador medidor é de pequeno porte, com a relação do número de voltas nos enrolamentos de 1:1 a 1:10. Para um transformador caseiro, você pode usar um núcleo com área de seção transversal de 3-3,5 cm2. Seu enrolamento primário pode ter 1000 voltas, e o secundário de 1000 (relação 1:1) a 10000 (relação 1:10) voltas de fio PEL 0,12-0,13. Os valores dos resistores R1-R3 e dos capacitores C1-C3 devem ser selecionados com a maior precisão possível, pois o erro de medição depende deles.

O potenciômetro R4 é fornecido com uma escala graduada por resistores e capacitores com os menores desvios possíveis das classificações.

Os designs dos dispositivos podem ser arbitrários. É importante apenas que sejam confortáveis ​​​​de usar.

Autor: V.Shilov

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