Эксплуатируя и настраивая различные устройства, которые питаются от сети 220 В, бывает нужно контролировать величину напряжения. В этом случае в ход обычно идет малогабаритный мультиметр, находящийся в данный момент на рабочем столе. Однако чтобы повысить эффективность работы и творчества, предлагается изготовить несложный вольтметр напряжения переменного тока на основе стрелочного индикатора, который бы непрерывно контролировал сетевое напряжение.
Принципиальная схема прибора показана на рисунке выше. Напряжение 220 В через выпрямительный диод VD1 и резистор R1 поступает на транзистор VT1, который в таком включении работает в режиме обратимого лавинного пробоя — как микромощный стабилитрон. От величины сопротивления подстроечного резистора R2 зависит чувствительность прибора. Пока напряжение на переходе эмиттер-база транзистора VT1 не превысит +6…9 В (зависит от типа и конкретного экземпляра транзистора), ток через этот переход слишком мал и напряжение между выводами база-эмиттер VT2 меньше +0,55 В, что недостаточно для его открывания. Как только напряжение на этих выводах станет больше 0,6…0,65 В, транзистор начнет открываться и стрелка микроамперметра уйдет с нулевой отметки. Этот транзистор работает как эмиттерный повторитель, что позволяет снизить температурную нестабильность показаний прибора и обойтись без специальных элементов термокомпенсации.
Усилитель тока на транзисторе VT2 получает питание от простого бестрансформаторного источника питания с параметрическим стабилизатором на диодах VD2, VD3 и светодиодах HL1, HL2, выполняющих роль стабилитрона с напряжением стабилизации 5,0…6,5 В, одновременно с функцией стабилизации выпрямленного напряжения они предназначены и для подсветки шкалы прибора. Оксидные конденсаторы C1, C3 сглаживают пульсации выпрямленного напряжения, конденсатор C2 гасит излишки тока сетевого питающего напряжения. От сопротивления подстроечного резистора R4 зависит насколько можно растянуть шкалу измерений.
Постоянные резисторы типов С1-4, С2-14, С2-23, МЛТ. Подстроечный резистор R4 типа СП3-29А или любой другой, желательно малогабаритный сопротивлением 4,7…10 МОм. Конденсаторы C1, СЗ серий К50, К52, К53 или их импортные аналоги. Неполярный конденсатор C2 типов К73-16, К73-24, К73-39 на напряжение не менее 630 В. Диоды 1N4006 можно заменить на любые из серий КД209, КД410, КД243Д, КД247Г, 1N4007. Сверхяркие светодиоды RL30-CB744D синего цвета свечения можно заменить на RL50-CB744D, DB5-448ABD-C, DB5-448ABD-B или аналогичными с прямым рабочим напряжением 2,8…3,6 В при токе 20 мА. Оба биполярных транзистора могут быть любыми из серий КТ3102, КТ6111, SS9014, ВС549, 2SC184. Указанные серии транзисторов имеют отличия в типе корпусов и цоколевке выводов. Транзистор VT2 желательно подобрать с коэффициентом передачи тока базы не менее 400. Микроамперметр можно применить любой малогабаритный от индикатора тока записи бытового магнитофона, например, М4387, М4762.1, М4761. Следует учитывать то, что от типа стрелочного индикатора зависит насколько можно растянуть шкалу измеряемого напряжения. Так, при сопротивлении резистора R5 равным 0 Ом с рамкой М68501 (ток полного отклонения 300 мкА) на шкале уложится диапазон напряжений в 15 В, а с чувствительными рамками М4260, М4204 с током полного отклонения 50 мкА шкала прибора сжимается до 8 В. Конечно, такой чувствительный прибор (216…224 В) может найти ограниченное применение, но он нагляден и интересен для различных экспериментов и испытаний.
Наладка осуществляется следующим образом. Подстроечным резистором R2 регулируется чувствительность прибора, а резистором R4 — ширина диапазона измеряемых напряжений, при увеличении его сопротивления диапазон шкалы расширяется. Благодаря наличию каскада усилителя тока на транзисторе VT2. прибор может работать практически с любыми измерительными рамками с током полного отклонения стрелки от 10 до 1000 мкА.
Для калибровки прибора желательно использовать точный цифровой вольтметр (не хуже ±1%) и автотрансформатор. Для постоянного контроля за напряжением сети рекомендуется установить диапазон измеряемых напряжений около 198…242 В (отклонение ±10%) или 176…242 В (-20…+10%). Если необходим более точный контроль, то можно изготовить шкалу на 215…225 В. После окончательной настройки прибора подстроечные резисторы рекомендуется заменить постоянными, такого же сопротивления, что значительно повысит стабильность показаний и надёжность прибора.
Пропорционально изменив сопротивление резистора R1 и ёмкость конденсатора C2, можно контролировать напряжение переменного тока, значительно отличающееся от 220 В. Светодиоды используются для подсветки шкалы прибора, что часто оказывается очень удобным. Если в подсветке нет необходимости, то их можно заменить одним стабилитроном на 5,6 В, например, 1N4734A, КС156Г.
