П.П.Головин,
СОШ с. Ишеевка, Ульяновская обл.
golovin_pp@mail.ru; www.golovin.mv.ru

Пётр Петрович Головин – народный учитель СССР, к.пед.н., директор ученической фирмы «Импульс» см. № 13/03; 1, 9/04. Печатается выборочно.

Изучение цифрового мультиметра М83

Физический практикум. 9–11-й классы

В последние годы наряду со стрелочными (шкальными) измерительными приборами в школьной практике находят применение цифровые измерительные приборы, как, например, цифровые мультиметры серии М83, рекомендуемые для использования учащимися при выполнении физического эксперимента (кратковременных опытов, лабораторных работ, физического практикума). Однако широкое их внедрение ограничивает отсутствие рекомендаций по измерению конкретных физических величин.

Назначение

Мультиметры серии М83 (830A, 830B, 830C, 830D, 831, 832, 833, 835, 837, 838) представляют собой портативный (70 х 126 х 24 мм, масса 170 г) электроизмерительный прибор с цифровым 3,5-разрядным жидкокристаллическим индикатором (дисплеем) 2 (максимальное показание1999) с автономным питанием. Они предназначены для измерения:

• постоянного (сектор DCV) и переменного (ACV) напряжений;

• постоянного тока (DCA);

• сопротивления ();

• коэффициента усиления транзисторов (hFE);

• температуры (°С);

а также для проверки цепей на обрыв , проверки целостности диодов и транзисторов . Прибор содержит генератор сигналов для испытания усилительных цепей . Режим работы прибора переключается ручкой 1.

Мультиметр включается в электрическую цепь через чёрный и красный провода, оканчивающиеся металлическими щупами. Чёрный провод всегда включается в общее гнездо «COM» 3. Красный провод в зависимости от рода измерений включается в среднее гнездо «VmA» 4 или в верхнее гнездо «10ADC» 5.

Проверка исправности диодов

Внимание! В режиме проверки диодов напряжение между щупами составляет около 3 В с полярностью «+» у гнезда «VmA».

Детали: макетная плата, диод кремниевый (КД209), диод германиевый (Д9).

Задание 1. Подготовка мультиметра для проверки диодов.

1. Подключите чёрный провод (щуп) к разъёму «СОМ» (нижнее гнездо), а красный – к разъёму «VmA» (среднее гнездо).

2. Установите ручку переключателя функций в положение «».

Задание 2. Проверка исправности диодов.

1. Коснитесь щупом красного провода, включённого в среднее гнездо «VmA», анода исправного диода, а другим щупом – катода (рис. 1). Это будет прямое подключение диода к щупам. При этом на дисплее высветится падение напряжения на p–n-переходе диода, выраженное в милливольтах: около 500–700 мВ для кремниевых диодов и около 150–350 мВ для германиевых.

Рис. 1

2. Смените полярность включения щупов к выводам исправного диода (рис. 2) – на экране появится знак перегрузки «1».

Рис. 2

Примечание. В диодах возможны следующие виды неисправностей: p–n-переходы пробиты и имеют малое сопротивление или эти переходы сгорели (дисплей в обоих направлениях показывает символ «1»).

Проверка исправности транзисторов

Внимание! Транзистор c p–n–p-структурой условно можно представить как два диода, включённых навстречу друг другу и соединённых катодами, которые можно рассматривать как базу (рис. 3). Эквивалент транзистора n–p–n-типа показан на рис. 4.

                                   

Рис. 3                                                        Рис. 4

Детали: макетная плата, транзистор p–n–p-типа (КТ209), транзистор n–p–n-типа (КТ315).

Задание 1. Подготовка мультиметра для проверки транзисторов.

1. Подключите чёрный провод (щуп) к разъёму «СОМ», а красный – к разъёму «VmA».

2. Установите ручку переключателя функций в положение «».

Задание 2. Проверка исправности переходов транзистора n–p–n-типа.

1. Коснитесь щупом красного провода базы транзистора, а другим щупом – поочерёдно коллектора (рис. 5, а) и эмиттера (рис. 5, б). Это будет прямое включение переходов «база–коллектор» и «база–эмиттер». Если переход исправен, то на дисплее высветится падение напряжения на переходе (в милливольтах).

Рис. 5

2. Смените полярность включения щупов к выводам «база–коллектор» и «база–эмиттер» (рис. 6). У исправных переходов на дисплее высветится символ «1».

Рис. 6

Задание 3. Проверка исправности переходов транзистора p–n–p-типа.

По примеру действий в задании 2 проверьте исправность переходов транзистора p–n–p-типа.

Примечание. В транзисторах, как и в диодах, возможны следующие виды неисправности: p–n-переходы пробиты и имеют малое сопротивление или эти переходы сгорели (дисплей в обоих направлениях показывает символ «1»).

Измерение коэффициента усиления транзистора

Внимание! Функцией измерения коэффициента усиления транзистора снабжены мультиметры марок M-830B, M-830C, M-830D, M-832, M-838.

Детали: транзистор p–n–p-типа (КТ209), транзистор n–p–n-типа (КТ315).

Задание 1. Подготовка мультиметра для измерения коэффициента усиления транзистора.

1. Подключите чёрный провод (щуп) к разъёму «СОМ», а красный – к разъёму «VmA».

2. Установите ручку переключателя функций в положение сектора «hFE».

3. Найдите на панели прибора связанные с сектором «hFE» гнёзда «NPN» и «PNP» для включения выводов транзистора n–p–n-типа и p–n–p-типа. Они обозначены буквами: «E» – эмиттер, «B» – база, «C» – коллектор.

Задание 2. Измерение коэффициента усиления транзистора.

1. Возьмите транзистор p–n–p-типа и его выводы «эмиттер», «база», «коллектор» вставьте в соответствующие гнёзда сектора «PNP». На дисплее прибора высветится число в диапазоне 0–1000, соответствующее коэффициенту усиления испытываемого транзистора, включённого по схеме с общим эмиттером.

2. Повторяя действия предыдущего пункта, определите коэффициент усиления транзистора n–p–n-типа. Выводы транзистора «эмиттер», «база», «коллектор» включите в одноимённые гнёзда сектора «NPN».

Испытание усилительных каскадов

Внимание! 1. Встроенный генератор импульсов содержат мультиметры марок М-830D, М-832, М-833, М-835, М-837. Частота сигнала 50 Гц или 1000 Гц.

2. В целях защиты прибора по постоянному току к исследуемым цепям его необходимо включать через разделительный конденсатор.

Детали: макетная плата, транзистор n–p–n-типа КТ315, резистор 360 кОм, конденсатор 1 (10) мкФ, телефонный капсюль ТОН-2, источник постоянного напряжения 4–6 В (например, «квадратная батарея»), соединительные провода (2 шт.).

Задание 1. Подготовка мультиметра для испытания усилительных каскадов.

1. Подключите чёрный провод (щуп) к разъёму «СОМ», а красный – к разъёму «VmA».

2. Установите ручку переключателя функций в положение сектора генератора импульсов « ».

Задание 2. Исследование электрических цепей сигналом генератора импульсов.

1. Соберите цепь по рис. 7, где сигнал генератора импульсов через разделительный конденсатор С подаётся на телефонный капсюль BF. При этом в капсюле слышен звуковой сигнал определённой частоты.

Рис. 7

2. Соберите усилительный каскад на транзисторе (рис. 8). На его вход (p–n-переход «база–эмиттер») подайте сигнал генератора мультиметра и на выходе (в телефоне) услышите усиленные звуки, соответствующие частоте генератора. Это свидетельствует об усилительных свойствах каскада.

Рис. 8

Измерение температуры

Внимание! 1. Функцией измерения температуры обладают мультиметры марок М-830С, М-837, М-838.

2. Диапазон измеряемых температур составляет от –20 (–40) °С до 1370 °С.

3. Для измерения температуры объекта прилагается термопара.

Задание 1. Измерение температуры окружающей среды.

Установите переключатель функций против сектора «С», и на дисплее появится температура окружающей среды в градусах Цельсия.

Задание 2. Измерение температуры объекта.

Установите переключатель функций против сектора «С», термопару подключите к разъёмам «COM» и «VmA». Коснитесь термопарой исследуемого объекта, и на экране появится его температура, выраженная в градусах Цельсия.