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:

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

Исходная 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.

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.

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.

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.