Как самому изготовить киловольтметр?


Как самому изготовить киловольтметр?

Простой киловольтметр для измерения напряжений до 50 – 100 киловольт и более можно изготовить самому. Такой прибор может пригодиться при регулировке режимов электронно-лучевых трубок, ионизаторов воздуха, флокаторов и прочих устройств, где используются высокие питающие напряжения.


Для изготовления киловольтметра потребуются следующие основные компоненты:

Мультиметр Резисторы Заготовка для щупа.
  1. Палка лыжная из стеклотекстолита полая (Такие палки когда-то продавались в комплекте с самыми бюджетными лыжами. Возможно, что такая палка валяется у вас на балконе).
  2. Резисторы высоковольтные типа С3-14-1-(Б) (Именно эти резисторы точно подходят под внутренний диаметр лыжной палки).
  3. Мультиметр «китайский» с входным сопротивлением 10 МОм. Мультиметры размером поменьше того, что изображён на картинке, как правило, стоят меньше и имеют входное сопротивление всего 1 МОм.
  4. Кое-какие мелкие детали.

Самые интересные ролики на Youtube

Смотреть на Youtube Смотреть на Youtube Смотреть на Youtube Смотреть на Youtube

Исходная схема киловольтметра.


Схема киловольтметра.
  1. Резисторы R1 – Rn - верхнее плечо делителя напряжения;
  2. Резисторы R*(грубо), R*(точно) и входное сопротивление измерительного прибора (10 МОм) – нижнее плечо делителя.
  3. Неоновая лампочка защищает киловольтметр от превышения безопасного напряжения в нижнем плече делителя при обрыве последнего. Если расчётное напряжение, подводимое к мультиметру, выше 50 Вольт (например, 100 Вольт), то последовательно следует подключить ещё одну неоновую лампочку.

О резисторах верхнего плеча делителя.


Резисторы С3-14-1 (группа Б) Это одноваттные резисторы, которые могут выдерживать напряжение до 10 киловольт. Диапазон сопротивлений от 470 МОм до 5,6 ГОм. При покупке, следует знать, что эти резисторы отличаются не очень высокой надёжностью, как в работе, так и при хранении. Поэтому, лучше приобретать их с некоторым запасом. Я бы рекомендовал купить раза в два большее количество, чем требуется.


Как рассчитать делитель высокого напряжения?


В любительской практике, чаще всего, приходится собирать подобные устройства исходя из имеющихся в наличии деталей. Поэтому, преступать к изготовлению щупа высоковольтного делителя следует только тогда, когда резисторы куплены и проверены. Исходя из имеющихся высоковольтных резисторов и следует производить окончательный расчёт делителя.


Примерный, предварительный расчёт верхнего плеча делителя.


Выбираем предельное напряжение, например, 50 киловольт. При таком напряжении, нам понадобится использовать 5 - 6 резисторов, каждый из которых выдерживает до 10-ти киловольт.

Рассчитываем делитель напряжения для шкалы мультиметра, например, 200 Вольт. Для удобства отсчёта, желательно, чтобы на 1 вольт шкалы приходился один киловольт измеряемого напряжения.

Входное сопротивление мультиметра 10 МОм. Однако для настройки делителя нам понадобится шунтировать это его плечо.

Поэтому, примем это плечо равным, например, 8 МОм.

8 (МОм) * 50 000 (Вольт) / 50 (Вольт) = Х+8 (МОм)

Х = 7992 МОм

7992 (МОм) / 6 (штук) = 1332 МОм

Конечно, найти требуемый номинал резисторов вряд ли удастся и возможно придётся выбирать из имеющихся в продаже резисторов. Делитель можно собрать и из разных номиналов резисторов, но тогда потребуется рассчитать падение напряжения для каждого резистора. Из своего опыта могу добавить, что резисторы С3-14-1-Б при своей длине 29мм могут выдерживать напряжение в полтора и даже в два раза превышает допустимое, однако их надёжность при этом уменьшается.

Для того чтобы уменьшить протекающий через киловольтметр ток, можно на порядок или два увеличить сопротивление верхнего плеча делителя. При этом нужно будет выбрать шкалу прибора, соответственно, 20 Вольт или 2 Вольта.

Предварительный расчёт шунта к мультиметру (R* грубо + R*точно).

R тестера + R шунта = 8 МОм;

R шунта = 10 * 8 / 10 - 8 = 40 (МОм)


Изображение части щупа киловольтметра в разрезе.


Щуп высоковольтный в разрезе.
  1. Наконечник;
  2. Гайка;
  3. Шайба гетинаксовая или стеклотекстолитовая (подойдёт от узла крепления резисторов ПЭВ);
  4. Втулка металлическая с резьбой внутри (подойдёт любая подходящая по размеру с внутренней резьбой М2,5 - М3(мм);
  5. Разъём «мама» подходящего размера для присоединения к выводу высоковольтного резистора. Разъём требуется для того, чтобы можно было в период эксплуатации прибора легко заменить вышедший из строя резистор;
  6. Первый резистор верхнего плеча делителя;
  7. Отрезок лыжной палки (длину заготовки рекомендую выбрать в зависимости от предварительно рассчитанного и уже имеющегося в наличии количества резисторов).


Приступаем к окончательной сборке.


Сначала изготавливаем узел крепление наконечника, для чего припаиваем разъём «5» к втулке «4».

Затем вклеиваем в торец трубки, с использованием эпоксидной смолы, детали «3» и «4».

При склейке нужно проследить, чтобы эпоксидная смола не затекла в разъём «5».

Резисторы верхнего плеча делителя спаиваем последовательно и вставляем внутрь лыжной палки так, чтобы первый резистор вошёл в разъём расположенный внутри. Последний резистор закрепляем пайкой у основания щупа.

Собираем остальные элементы схемы, расположив в подходящей металлической или пластмассовой коробке.


Расположение деталей в корпусе.
  1. Две клеммы для подключения заземления;
  2. Разъём СР-50 для подключения тестера или осциллографа;
  3. Резистор R*(грубо);
  4. Резистор R* (точно);
  5. Неоновая лампа;
  6. Сменный наконечник.

Калибруем делитель.


Для калибровки удобно использовать источник постоянного образцового напряжения на 1000 Вольт, так как это максимальное напряжение, которое можно измерить, обычно, имеющимися в распоряжении радиолюбителя приборами. Если такого не имеется, то можно воспользоваться другим менее высоковольтным источником.

Калибровка сводится к подбору резисторов в нижнем и верхнем плече делителя. Разброс параметров высокомегаомных резисторов велик, поэтому может понадобится сделать повторный расчёт по результатом предварительной калибровки, чтобы внести поправки.


Использование киловольтметра.


Киловольтметр Концы Пример использования
  1. Щуп киловольтметра в собранном виде;
  2. Провода для подключения заземления и мультиметра;
  3. Два варианта наконечников;
  4. Пример подключения киловольтметра к аноду кинескопа с использованием сменного наконечника в виде крючка.


При использовании прибора следует соблюдать меры техники безопасности.


Подключение и отключение киловольтметра следует производить при обесточенной аппаратуре, после снятия заряда с высоковольтных токоведущих частей.

При подключении киловольтметра к измеряемым цепям, заземление следует подключать в первую очередь!

При отсоединении щупа от измеряемых цепей, заземление следует отключать в последнюю очередь!

При подключении киловольтметра к аноду кинескопа следует одну клемму заземления соединить с графитовым покрытием кинескопа, а другую с общим проводом шасси телевизора.


Близкие темы.

Измерение тока и напряжения произвольной формы.





Нашли ошибку в тексте?Выделите ошибочный текст мышкой и нажмите Ctrl + Enter
Спасибо за помощь!

Комментарии (47)

Страниц: « 1 2 3 4 [5] Показать все

ФедорОктябрь 25th, 2011 at 19:53

Американцы и немцы в высоковольтных источниках используют эти стабилитроны http://www.datasheetcatalog.org/datasheet/eic/5KP6.0A.pdf
Измеряемое напряжение до 25 кВ
Напряжение на выходе 0-10В
Резисторы 20 МОм и 8 кОм

ФедорОктябрь 25th, 2011 at 20:02

У меня мультиметр Mastech MS8268. Кокое должно быть сопротивление шунта?

adminОктябрь 25th, 2011 at 21:09

Федор, я не очень-то понимаю, о чём Вы говорите. Стабилитроны предназначены для стабилизации напряжения. Дайте ссылку на реальную схему киловольтметра, о которой Вы говорите.

Что касается применения стабилитронов в цепях ограничения измеряемого напряжения. Конечно, применить стабилитрон можно и это повсеместно делается. Но, в нашем случае, нужно просто посчитать, какой ток будет течь в измерительной цепи, и какой потечёт через стабилитрон, чтобы узнать, какое влияние он окажет на точность измерения.

Что касается параметров делителя, то я, вроде, описал, как его рассчитать. Я могу посчитать делитель за Вас, если Вы предоставите все исходные данные, такие как входное сопротивление мультиметра и сопротивление верхнего плеча делителя.

Если Вы ещё не приобрели резисторы верхнего плеча, то Вы должны определиться с входным сопротивлением киловольтметра. Ведь от его значения будет зависеть не только точность измерения, но и величина влияния на измеряемую цепь.

Проще говоря, любой блок питания, а тем более высоковольтный имеет какое-то внутреннее сопротивление, а так же определённый максимально-допустимый выходной ток. Обычно, ток высоковольтных источников невелик и если ток, протекающий через измерительную цепь, будет сопоставим по значению с током генерируемым источником, то точность измерений будет крайне низка.

Желательно, чтобы ток измерительной цепи был на насколько порядков меньше, чем ток источника. Например, ток луча кинескопа измеряется в единицах миллиампер, поэтому, желательно, чтобы ток измерительной цепи был хотя бы в 1000 раз меньше.

Допустим, что нам нужно ограничить ток измерительной цепи одним микроампером при напряжении 25 киловольт, то резистор верхнего плеча будет равен:

25000(В) : 1(µA) = 25ГОм

Значит, чтобы использовать в качестве защитного элемента стабилитрон, его ток утечки должен быть так же на порядок или два ниже 1µA. А это уже будут наноамперы.

Если удастся найти такой стабилитрон, то, наверное, можно было бы его использовать в качестве защиты и одновременно одной из ветвей нижнего плеча делителя. Но, тогда, нужно быть уверенным, что у этого стабилитрона не поползут параметры при изменении температуры и приложенного напряжения.

ФедорОктябрь 26th, 2011 at 06:43

Слево американская схема справо немецкая.

http://i069.radikal.ru/1110/ae/dfeed464970d.jpg

adminОктябрь 26th, 2011 at 12:03

Федор, я ответил здесь.

ВАСЯАвгуст 23rd, 2012 at 17:56

у нас у всех обычно есть источник питания на 1000 В)) в каждом продуктовом магазине продаётся

adminАвгуст 23rd, 2012 at 18:34

ВАСЯ, на Ваш вопрос ответил здесь.

Лимит сообщений исчерпан. Просьба перейти в соответствующий топик форума для продолжения обсуждения и получения ответов на вопросы.

Страниц: « 1 2 3 4 [5] Показать все

Загрузка...