Индикатор напряжения до 500 В
С. КОВАЛЕНКО, г. Кстово Нижегородской обл.

Чем проще, тем надежнее — именно этим руководствовался автор, предложив электрикам замену цифрового мультиметра стрелочным вольтметром с индикацией полярности светодиодными индикаторами. Нередко оценка значения напряжения в интервале 20... 50 В с погрешностью 10...20 % оказывается достаточной, в противном случае следует аоспольэоваться тем же мультиметром. Недостаток индикатора — относительно большой ток, потребляемый указателем полярности при высоком напряжении, оказывается несущественным при измерениях в цепях, для которых ток до 25 мА не является значительной нагрузкой.

Идея создания этого прибора возникла после того, как электрики в очередной раз принесли для ремонта мультиметр с выгоревшими переключателями, резисторами и микросхемами. В качестве исходной предпосылки для разработки индикатора было выбрано условие "несгораемости", конечно, в реальных условиях эксплуатации. Такой прибор не должен содержать переключателей и химических источников питания; важно автоматическое определение полярности или вида
измеряемого напряжения и его значение в интервале 20...500 В с погрешностью 10...20 %. Сначала был опробован вариант вольтметра со светодиодами и неоновыми лампами, но он получился громоздким и недостаточно точным, поэтому было принято решение использовать стрелочный микроамперметр и два светодиода, индицирующих полярность

Схема индикатора приведена на рисунке. Измеряемое напряжение подается со щупов через контакты ХТ1 и ХТ2 на узел определения полярности или вида напряжения, который состоит из резисторов R1—R6, стабилитронов VD1, VD2 и светодиодов HL1, HL2. Если на соединителе ХТ1 окажется плюс измеряемого постоянного напряжения, то светится светодиод HL1, если минус — HL2. Если к соединителям ХТ1 и ХТ2 приложено переменное напряжение, например, частотой 50 Гц, светятся оба светодиода; при низкой частоте (менее 10 Гц) станет заметно мерцание индикаторов. Стабилитроны VD1, VD2 служат для ограничения тока через светодиоды при больших значениях измеряемого напряжения.

Узел измерения напряжения собран на резисторах R7—R9, точечных германиевых диодах VD3—VD6 и микроамперметре РА1. Чувствительность индикатора определяют токозадающие резисторы R7, R8 и шунтирующий резистор R9. При измерении постоянного напряжения, в зависимости от его полярности, работает только одна пара диодов — VD4, VD5 или VD3, VD6. При измерении переменного напряжения диодный мост VD3—VD6 работает полностью; в этом случае определяется сред-невыпрямленное значение переменного напряжения, при калибровке приведенное к эффективному. Ток через резисторы R7, R8 зависит от входного напряжения и при напряжении 500 В не превышает 1,25 мА, однако общий ток, потребляемый индикатором, в этом случае достигает 25 мА. Сопротивление резисторов в цепи индикации полярности можно вдвое увеличить (их мощность соответственно снижается) при использовании более эффективных светодиодов и повышении нижней границы контролируемого напряжения.

Так как диодный мост работает в режиме, близком к короткому замыканию, в выпрямителе можно применить любые низковольтные точечные германиевые диоды, например, из серий Д2, Д9 или Д18. Резисторы — МЛТ или иные аналогичные.
Микроамперметр — магнитоэлектрической системы с равномерной шкалой, желательно на 500 мкА, иначе придется перечертить шкалу для удобного отсчета значения напряжения. Конструкция прибора во многом зависит от применяемого стрелочного индикатора, он же в основном определит и точность измерений.

Индикатор целесообразно калибровать на переменном напряжении, близком к номинальному значению 220 В. Для этого подключают индикатор к сети и, контролируя значение напряжения точным вольтметром, подбирают резистор R9, шунтирующий микроамперметр, так, чтобы показание индикатора соответствовало показаниям поверочного вольтметра. Сопротивление этого резистора зависит от внутреннего сопротивления микроамперметра и его чувствительности. Замену резистора при подборе следует проводить, отключая прибор от сети.

Шкала прибора получается близкой к линейной даже на начальном участке. Показания индикатора на постоянном токе и переменном токе синусоидальной формы практически совпадают в интервале значений 0...60 В. При большем напряжении показания на постоянном токе немного завышаются; на полной шкале разница достигает 8 %.