Авометр — так называют комбинированный измерительный прибор, позволяющий измерять постоянный ток (а иногда и переменный), напряжение, сопротивление. Собственно, слово «авометр» составлено из названий трех приборов для измерения указанных параметров: амперметра, вольтметра, омметра.

Итак, авометр. Это не просто комбинированный измерительный прибор. Прежде всего это прибор первой необходимости для начинающего радиолюбителя. С его помощью можно проверять режимы работы каскадов собираемых устройств, «прозванивать» (проверять на соответствие принципиальной схеме) монтаж и выявлять некачественную пайку, проверять постоянные и переменные резисторы, диоды, выключатели и многие другие радиодетали.

Конечно, авометр можно приобрести в магазине, но интереснее все же собрать его самому, тем более что он содержит недефицитные детали. Вот, к примеру, самый простой авометр (рис. А-1), в котором всего четыре детали: стрелочный индикатор РА1, резисторы R1 и R2, гальванический элемент G1. Стрелочный индикатор применен типа М364 с током полного отклонения стрелки 5 мА. Подстроечный резистор R1 — СПЗ-16, постоянный резистор R2— МЛТ-0,25, гальванический элемент — 332 (можно 343, но возрастут габариты прибора).

Детали прибора прикреплены к верхней, съемной, стенке корпуса. На ней же укреплены и входные гнезда (XS1—XS4). Напротив движка резистора в стенке просверлено отверстие.

Для работы с прибором понадобятся щупы, которые могут быть готовые или самодельные. К примеру, хорошие щупы получаются из недорогих шариковых авторучек в пластмассовом корпусе. У использованного стержня такой авторучки вынимают медную головку, впаивают в нее гибкий монтажный провод в поливинилхлоридной изоляции, пропускают провод в трубочку стержня и надевают трубочку на головку. Затем сверлят вверху корпуса авторучки отверстие, пропускают в него провод и собирают авторучку-щуп. Конец провода подпаивают к вилке, которую будут вставлять в гнезда прибора.

Этим простейшим авометром можно измерять постоянный ток до 5 мА, постоянное напряжение до 15 В, сопротивление до 15 кОм. При измерении тока щупы вставляют в гнезда XS1 и XS2, сопротивлений — в гнезда XS1 и XS3, напряжений — в гнезда XS1 и XS4.

Для проверки точности показаний прибора понадобится образцовый прибор — вольтметр. Если такого прибора нет, можете считать, что* точность показаний авометра при измерении напряжений соответствует точности подбора резистора R2.

Чтобы отградуировать шкалу сопротивлений, достаточно иметь набор резисторов с известными сопротивлениями. Подключая щупы авометра к резисторам, составляют таблицу зависимости отклонения стрелки индикатора от сопротивления резистора. Но перед самой градуировкой нужно замкнуть между собой гнезда XS1 и XS3 (или включенные в них щупы) и установить резистором R1 стрелку индикатора на конечную отметку шкалы — условный «нуль» омметра.

Возможности прибора не исчерпываются указанными пределами измерений. Если нужно измерить больший ток, чем 5 мА, к гнездам

XS1 и XS2 следует подключить шунт (о расчете его сопротивления будет сказано позже). Для расширения верхнего предела измерения сопротивлений достаточно включить последовательно с гнездом XS3 дополнительный источник постоянного тока, напряжение которого зависит от выбранного предела измерения. Когда же потребуется измерить напряжение выше 15 В, нужно включить между гнездом XS4 и щупом добавочный резистор, сопротивление которого определяют из расчета 200 Ом на 1 В дополнительного напряжения. Скажем, для измерения напряжений до 30 В сопротивление добавочного резистора должно быть 3 кОм.

И еще. Шкалу омметра можно, конечно, написать на основной шкале индикатора. Но делать этого не следует во избежание случайного повреждения индикатора при его разборке. Проще начертить шкалу на корпусе прибора и перенести на нее результаты градуировки.

Входное сопротивление простейшего авометра невелико, поэтому область применения его при измерении напряжений ограничена. Чтобы повысить входное сопротивление, нужно использовать более чувствительный индикатор, стрелка которого отклоняется до конечной отметки шкалы при значительно меньшем токе, например 300 мкА. Таким индикатором может быть, скажем, микроамперметр М49 с сопротивлением рамки 300 Ом. Схема авометра на базе этого индикатора приведена на рис. А-2.

Возможности авометра расширены — теперь им можно измерять постоянные токи до 100 мА, постоянные напряжения до 30 В и сопротивления от 50 Ом до 50 кОм. При всех видах измерений один щуп вставляют в гнездо XS11, а другой — в одно из оставшихся гнезд в зависимости от вида измерения и выбранного предела. Так, при измерении сопротивлений второй щуп вставляют в гнездо XS1, а при измерении напряжений — в гнездо XS2, если измеряемое напряжение не превышает 1 В, в гнездо XS3 (до 3 В), XS4 (до 10 В) или XS5 (до 30 В).

Когда же нужно измерить ток в какой-то цепи, второй щуп вставляют в гнездо XS6 (при токе до 1 мА), XS7 (до 3 мА), XS8 (до 10 мА), XS9 (до 30 мА) или XS10 (до 100 мА), а уже после этого нажимают кнопку SB1 — ее контакты подключают универсальный шунт из резисторов R7—R11 к микроамперметру РА1.

Назначение переменного резистора R1 такое же, что и подстроечного в предыдущей конструкции: им устанавливают стрелку индикатора на условный «нуль» отсчета (конечное деление шкалы) при соединенных щупах, вставленных в гнезда XS1 и XS11.

Не все резисторы авометра удастся приобрести или подобрать из запасов, поскольку некоторых резисторов с указанными номиналами не существует. Поэтому часть из них придется составить, например, из двух, соединенных тем или иным способом. Например, резисторы R4—R7 могут состоять каждый из двух последовательно соединенных, a R8—R11 — из двух параллельно соединенных. Делают такой подбор либо во время налаживания прибора, либо заранее, пользуясь точным образцовым омметром.

Все постоянные резисторы могут быть типа МЛТ-0,25 или MЛТ-0,125, за исключением низкоомных R10 и R11 — они могут быть МОН-0,5, МЛТ- 0,5, проволочные (изготовленные из провода с высоким удельным сопротивлением). Переменный резистор— СП-I, СПО-0,5 или другой. Кнопочный выключатель (или просто кнопка) SB1—КМ1-1 или другая, даже самодельная. Источник питания — элемент 316 (332, 343).

Конструктивно авометр может быть выполнен аналогично предыдущему прибору (рис. А-3). Стрелочный индикатор, источник питания, переменный резистор, кнопка и гнезда прикреплены к лицевой стенке, являющейся крышкой корпуса.
В качестве гнезд XS1—XS10 использован разъем, к контактам которого припаивают резисторы.

Для стрелочного индикатора сразу же можно начертить на плотной лакированной бумаге шкалу (рис. А-4) и наклеить ее поверх имеющейся, совместив дугу шкалы омметра с дугой шкалы микроамперметра. Конечно, для этого придется осторожно извлечь из корпуса магнитоэлектрическую систему прибора. Но вполне подойдет способ, предложенный ранее, — начертить на плотной бумаге прямолинейные шкалы (в соответствующем масштабе) и наклеить бумагу на лицевую или боковую стенку корпуса.

Наступила пора проверки и калибровки вольтметра и миллиамперметра. Начнем с вольтметра и воспользуемся схемой, приведенной на рис. А-5. На ней вы видите источник питания, составленный из трех последовательно соединенных батарей 3336, переменный резистор Rp сопротивлением 2,2 кОм, образцовый вольтметр PV0 и калибруемый вольтметр PVK нашего авометра.

Сначала движок переменного резистора перемещают в нижнее по схеме положение, а на авометре устанавливают предел измерения 1 В. Затем перемещают движок резистора вверх и устанавливают на образцовом вольтметре напряжение ровно 1 В. Стрелка авометра должна отклониться на конечное деление шкалы, соответствующее такому же напряжению. Если это не так, более точным подбором резистора R3 добиваются нужного результата.

Аналогично калибруют авометр на пределах 3 и 10 В, подбирая (если это необходимо) соответственно резисторы R4 и R5. Калибруя последний предел измерения — 30 В, с движка резистора подают напряжение 10 В и подбором резистора R6 добиваются отклонения стрелки индикатора на отметку 10 В.

Миллиамперметр калибруют по другой схеме (рис. А-6), соединяя образцовый прибор РАо и калибруемый РАк последовательно. Источником питания G1 служит свежий элемент 373 (в крайнем случае 343). Ток в измерительной цепи устанавливают регулировочным резистором Rp, сопротивление которого для пределов 1, 3, 10 мА должно быть 2,2 кОм, а для пределов 30 и 100 мА — 100 Ом (обязательно проволочный). А чтобы при калибровке случайно не вывести приборы из строя (когда сопротивление переменного резистора окажется равным нулю), желательно включить последовательно с переменным резистором ограничивающий Rогр, сопротивление которого в первом случае должно быть 51 Ом, а во втором — 10 Ом.

Калибровку начинают с первого предела — 1 мА. Нажав кнопку SB1 авометра, перемещают движок переменного резистора из крайнего левого по схеме положения вправо до тех пор, пока стрелка индикатора образцового миллиамперметра не покажет ток 1 мА. Если показания индикатора авометра отличаются, придется подобрать точнее резистор R7.

Далее переходят на пределы 3, 10, 30 и 100 мА и при необходимости подбирают соответственно резисторы R8, R9, R10 и R11.

Шкалу омметра проверяют подключением к щупам резисторов с известными сопротивлениями. Но предварительно, конечно, устанавливают переменным резистором авометра стрелку индикатора на условный «нуль» отсчета.

Более совершенным, но и более сложным можно считать авометр, схема которого приведена на рис. А-7. Он позволяет измерять постоянный ток до 500 мА, постоянное и переменное напряжение до 500 В, сопротивление от 1 Ом до 5 МОм. Относительное входное сопротивление вольтметра постоянного тока значительно выше, чем у предыдущих авометров, — около 10 кОм/В. Стрелочным индикатором РА1 в авометре служит микроамперметр М24 с током полного отклонения стрелки 100 мкА и сопротивлением рамки 645 Ом.

По схеме авометр несколько напоминает предыдущий, поскольку в нем есть и универсальный шунт (резисторы R2—R9) для измерения токов, и добавочные резисторы (R14— R17) для измерения постоянных напряжений, и переменный резистор (R1) установки «нуля» отсчета сопротивлений. Но в отличие от предыдущего прибора, в этом введены диоды VD1 и VD2, которые совместно с добавочными резисторами R10—R13 образуют цепь измерения переменных напряжений. Кроме того, вместо одного гальванического элемента здесь три (G1—G3), что значительно расширяет пределы измерения сопротивлений и упрощает коммутацию. А для измерения весьма больших сопротивлений (миллионы омов) установлены гнезда XS18 и XS19, к которым подключают внешний источник постоянного тока напряжением 9 В.

И еще одно новшество — введены гнезда XS20 и XS21, соединенные с выводами стрелочного индикатора, что позволяет использовать индикатор авометра для работы с различными приставками.

Тот или иной режим работы авометра устанавливают переключателем SA1 с тремя положениями — средним и двумя крайними. В одном из крайних положений авометр работает как омметр, в другом — как миллиамперметр, а в среднем — как вольтметр. В любом случае один из щупов должен быть вставлен в гнездо XS17 — общее для всех измерений. Второй же щуп вставляют в одно из гнезд XS1—XS16 в зависимости от вида измерений и нужного предела.

Переменный резистор R1 может быть типа СП, СПО или проволочный, сопротивлением 2...3 кОм. Резисторы R6—R9 и R21 изготавливают из манганинового провода в эмалевой и шелковой изоляции (марки ПЭШОММ, ПЭШОМТ) диаметром 0,08...0,1 мм (для R6, R7 и R21) и 0,15...0,2 мм (для R8, R9). Провод нужной длины наматывают на «каркас» — резистор МЛТ-0,5 сопротивлением не менее 100 кОм. Длину провода определяют с помощью образцового омметра или моста для измерения сопротивлений. Желательно взять провод на 5...10% большей длины, чтобы можно было во время калибровки шкалы более точно подобрать сопротивление резистора. Концы провода припаивают к выводам резистора — «каркаса».

Остальные резисторы могут быть МЛТ-0,5. Нужные номиналы можно составлять из двух последовательно или параллельно соединенных резисторов, как это предлагалось в предыдущем приборе. Диоды — любые из серии Д9. Переключатель — тумблер с нейтральным положением и двумя группами контактов на переключение. Вместо него подойдет галетный переключатель на три положения (например, ЗПЗН с одной платой), но габариты прибора несколько возрастут. Элементы G1 — G3—332.

Значительную часть деталей авометра монтируют на плате (рис. А-8) из изоляционного материала (гетинакс, текстолит). Для подпайки выводов деталей в плату впрессовывают монтажные шпильки из толстого медного провода. Гальванические элементы вставляют между пружинящими металлическими пластинами-контактами, прикрепленными к плате винтами или приклепанными. Соединения между шпильками и пластинами-контактами выполняют монтажным проводом в поливинилхлоридной изоляции.

Плату с деталями укрепляют внутри корпуса (рис. А-9), к лицевой стенке которого прикреплены стрелочный индикатор, переключатель режимов работы, переменный резистор. Лишь два гнезда (XS18 и XS19) располагают на задней стенке, поскольку ими редко пользуются.

На шкалу микроамперметра предварительно наклеивают новую (рис. А-10), которую вычерчивают на листе ватмана в увеличенном масштабе, а затем фотографическим способом уменьшают до необходимых размеров. Можно поступить и иначе — сфотографировать шкалу с нашего рисунка, при фотопечати установить нужное увеличение, а затем на снимке прочертить (если это понадобится) линии и надписи тушью.

С калибровкой вольтметра и миллиамперметра вы уже знакомы — она ведется в такой же последовательности, что и для предыдущего авометра. Правда, на пределах 100 и 500 В вместо батареи придется подключить к переменному резистору Rp (он в этом случае должен быть сопротивлением 510 или 680 кОм) выпрямитель на 100...150 В.

Для калибровки вольтметра переменного тока вместо батареи к переменному резистору подключают автотрансформатор, работающий от сети переменного тока. На пределах 100 и 500 В переменный резистор устанавливают такой же, что и при калибровке вольтметра постоянного тока на таких же пределах.

Шкалу переменного тока желательно после калибровки проверить при промежуточных значениях напряжений (для первого предела на значениях 0,9, 0,8 В и т.д.). Если обнаружится существенная нелинейность шкалы, придется заменить диоды и подобрать такую пару, при которой нелинейность станет минимальной.

Следует иметь в виду, что напряжение свыше 30 В уже представляет опасность для жизни. Поэтому во время калибровки «высоковольтных» пределов (100 и 500 В) соблюдайте меры безопасности: не касайтесь оголенных частей щупов и выводов деталей авометра, а на время перепайки деталей обязательно отключайте от авометра напряжение.

Калибровка омметра сводится лишь к проверке шкалы измерением сопротивлений известных резисторов. Не забывайте всякий раз перед измерением устанавливать переменным резистором R1 стрелку индикатора на условный «нуль» отсчета — конечное деление шкалы.

Итак, Вы познакомились с тремя конструкциями авометра, в каждой из которых использован конкретный стрелочный индикатор со своими параметрами. А если у Вас такого индикатора не окажется, а будет другой, с иной чувствительностью и сопротивлением рамки? Тогда придется пересчитать сопротивления добавочных резисторов и резисторов универсального шунта. Для постоянных напряжений сопротивление добавочного резистора определяют по формуле

где Rд — сопротивление добавочного резистора, кОм; Uп — заданный предел измерения, В; Iи— чувствительность индикатора, мА; Rи — сопротивление рамки индикатора, кОм.

Для вольтметра переменного тока сопротивления добавочных резисторов аналогичных пределов измерения уменьшают примерно в 2,5 раза по сравнению с резисторами вольтметра постоянного тока и уточняют во время калибровки.

Расчет же универсального шунта ведется иначе. Взгляните на схему такого шунта, приведенную на рис. А-11. На первом пределе измерения (1 мА) весь шунт подключен параллельно индикатору, поэтому суммарное сопротивление резисторов R1 — R4 можно подсчитать по формуле

где Rш — сопротивление шунта, Ом; Rи — сопротивление рамки индикатора, Ом; Iп — выбранный предел измерения, мА; Iи — чувствительность индикатора, мА. Нетрудно подсчитать, что для указанных на схеме параметров индикатора суммарное сопротивление резисторов шунта должно быть 111 Ом.

Теперь можем определить сопротивления резисторов шунта:

где Iп1, Iп2, Iп3, Iп4 — соответственно первый, второй, третий и четвертый пределы измерения, мА.

Результаты вычислений приведены на схеме.