Instrumentul prezentat este destinat constructorilor amatori, putând fi folosit la măsurarea curenților și tensiunilor continue, a tensiunilor alternative și a rezistențelor.
La măsurarea tensiunilor alternative se folosesc pentru redresare patru diode montate în punte, avându-se grijă ca fiecare diodă să admită o tensiune inversă mai mare decât cea mai mare tensiune alternativă de pe scala aparatului (1N 4007, F 407, BA 159).
Rezistorul R, montat în paralel pe instrument și care are rolul unui șunt, este necesar pentru a permite trecerea prin diode a unui curent suficient (de 5 mA).
Funcționarea ca ohmmetru este posibilă în trei game de măsură, reglajul de zero făcându-se cu un potențiometru P = 10 kOhm. Alimentarea se face de la o baterie de 3 V. Pentru un reglaj cât mai fin pe gamele mici de măsură, s-au introdus în paralel cu P rezistențele R4 = 20 Ohm și R5 = 200 Ohm.
Schema a fost proiectată și realizată practic pentru un instrument de 50 uA și RA = 3 kOhm.
Pentru comutarea pe scala dorită se folosesc comutatoarele K, K1, K2, K3 cu două poziții și mai multe perechi de contacte. Schema este prezentată pentru situația cu comutatoarele neapăsate (vezi tabelul alăturat).
Când comutatorul K este neapăsat, instrumentul măsoară tensiuni alternative, iar cu K apăsat măsoară curentul, tensiuni continue și rezistențe. Din comutatoarele Ki (i = 1, 2, 3) se alege scala pentru curenți sau rezistențe.
Etalonarea se face cu ajutorul unui instrument cât mai precis, verificându-se fiecare scală în parte. Se recomandă ca în serie cu valorile standard ale rezistențelor ce vor fi folosite să se pună niște potențiometre (semireglabile) adecvate, care vor ușura mult etalonarea.
Explicație de funcționare
Circuitul reprezintă o schemă clasică de multimetru analogic multiscală (AVO-metru: Ampermetru, Voltmetru, Ohmmetru), construit în jurul unui microampermetru cu bobină mobilă foarte sensibil (50 uA cap de scală, având o rezistență internă RA de 3 kOhm).
- Funcția de Voltmetru de Curent Continuu (V DC): Pentru a măsura tensiuni continue (scalele de 0,5 V, 5 V, 50 V, 500 V, 1000 V), curentul din exterior trece printr-un lanț de rezistențe de mare precizie înseriate cu instrumentul (grupul Ra1, Ra2, Ra3, Ra4, R1, Ra5). Aceste rezistențe limitează curentul electric astfel încât instrumentul de 50 uA să atingă capul de scală exact la tensiunea nominală selectată.
- Funcția de Voltmetru de Curent Alternativ (V AC): Tensiunea alternativă din exterior trebuie redresată înainte de a ajunge la instrumentul analogic (care nu poate măsura direct curent alternativ). Redresarea se face prin puntea de diode D1 – D4. Șuntul rezistiv R (33,3 Ohm) montat în paralel pe instrument obligă puntea de diode să lucreze la un curent minim stabil de circa 5 mA, zonă în care diodele au o funcționare liniară, asigurând precizia măsurătorii pe scară.
- Funcția de Ampermetru (mA DC): Pentru măsurarea curenților mari (scalele de 10 mA, 100 mA, 500 mA, 1 A), curentul principal ocolește instrumentul fragil printr-o rețea de șunturi de valori foarte mici (Re1, Re2, Re3, Rm, Rr2, Rr3). Instrumentul măsoară de fapt doar o fracțiune (o cădere mică de tensiune de 150 mV) proporțională cu curentul total care traversează șuntul.
- Funcția de Ohmmetru (Rezistențe): Aparatul utilizează o baterie internă de 3 V. Când bornele de test sunt puse în scurtcircuit, se reglează potențiometrul P de 10 kOhm până când acul aparatului indică exact valoarea maximă (care corespunde valorii de 0 Ohm pe scala inversată de ohmmetru). Introducerea unei rezistențe necunoscute la borne reduce curentul din circuit, iar acul va cădea pe o diviziune corespunzătoare valorii acelei rezistențe.
Piese echivalente moderne
Deși designul multimetrelor analogice din anii ’70–’80 a fost înlocuit pe scară largă de multimetrele digitale (DMM), construcția sau restaurarea unui astfel de aparat se bazează pe rețele rezistive de foarte mare precizie:
- Diodele din puntea de curent alternativ (D1 – D4): În text se sugerează utilizarea vechilor piese românești F407 sau BA159. În prezent, înlocuitorul universal perfect este dioda de siliciu standard 1N4007 (1 A / 1000 V), extrem de ieftină și robustă. Pentru o precizie și mai bună la măsurarea tensiunilor alternative mici (sub 5V), se pot folosi diode Schottky moderne precum 1N5819 sau BAT43, deoarece au o cădere de tensiune de deschidere mult mai mică (0,2 V – 0,3 V față de 0,7 V la siliciul clasic).
- Rezistențele de calibrare (Ra, Re, Rm etc.): Succesul și precizia unui multimetru analogic depind în totalitate de toleranța rezistențelor. În trecut, electroniștii trebuiau să își selecteze manual piesele cu punți de laborator sau să folosească rezistențe scumpe de toleranță mică. Astăzi, se găsesc cu ușurință rezistențe cu peliculă metalică (metal film) cu o toleranță de 1% sau chiar de 0,1% din seria standardizată E96, eliminând erorile geometrice de citire. Pentru șunturile de curent de valori foarte mici (sub 1 Ohm), se pot cumpăra direct rezistențe metalice de putere (tip low-ohm sensor, de exemplu 0,15 Ohm la 1W sau 2W).
- Potențiometrul de calibrare de ZERO (P = 10 kOhm): În locul potențiometrelor vechi cu fir sau carbon care generau zgomot la rotire, se va folosi un potențiometru rotativ modern capsulat de 10 kOhm liniar sau, pentru o calibrare extrem de ușoară și precisă pe gamele mici de ohmmetru, un potențiometru multitură de panou (helipot).
- Instrumentul indicator (50 uA / 3 kOhm): Microampermetrele cu ac, de panou, având sensibilitatea crescută de 50 uA (microamperi) sunt piese de mecanică fină scumpe în prezent. Dacă piesa originală este defectă, se poate adapta un instrument modern standard de 50 uA sau 100 uA, recalculând rezistențele adiționale de pe ramura de voltmetru în funcție de noua rezistență internă a bobinei aparatului cumpărat
