книги / Электронные приборы контроля и автоматизации нефтехимического производства

Для нормальной работы лампы требуется соответствие напря­ жения или тока накала номинальному с точностью ±10% , следо­ вательно, напряжение накала подогревных ламп нужно считать нормальным в пределах 5,7—6,9 в. Однако практика эксплуата­ ции электронных приборов показывает, что длительность работы ламп при всяком повышении напряжения накала ламп сверх 6,3—6,4 в уменьшается, а при некотором понижении напряжения накала (в пределах нормы) срок службы ламп увеличивается. Понижение напряжения накала сверх нормы также вредно

Рис. 102. Включение приборов при проиерке'режкма'усп лотельного каскада^

отражается на сроке службы лампы. Поэтому лишь в некоторых случаях применяют лампы с напряжением накала ниже нормы для получения особых качеств лампы.

И з м е р е н и е	а н о д н о г о	н а п р я ж е н и я произво­
дится вольтметром	постоянного	тока V-г, включенным между

катодом и анодом лампы. На практике чаще всего включают вольтметр между анодом п корпусом усилителя, т. е. минусом выпрямителя. Но это правильно только в том случае, когда катод лампы непосредственно соединен с корпусом, как это имеет место во II каскаде схемы рис. 102.

В I каскаде этой схемы катод соединен с корпусом не непо­

средственно, а через сопротивление	автоматического смещения
R Kl. Здесь анодное напряжение Uai	меньше напряжения между

191

анодом и корпусом на величину напряжения сеточного смеще­ ния Uc. Конечно, не будет большой ошибкой считать их одинако­ выми, поскольку Uа измеряется десятками вольт, a U0 редко превышает 1 в. При измерении анодного напряжения ламп, имеющих в анодной цепи высокоомные сопротивления, всегда нужно отчетливо представлять себе, какое изменение в режиме лампы вызовет присоединение параллельно ей данного вольт­ метра. Например, в каскаде усиления напряжения на лампе 6Н9С сопротивление самой лампы постоянному току обычно бывает

равно	300—400 тыс. ом, а сопротивление ее анодной цепи —
более	1 мгом.

Чтобы прибор, включенный между катодом и анодом лампы, т. е. параллельно указанному сопротивлению лампы, не изменил заметно анодного напряжения, его сопротивление должно быть не менее 10 мгом, т. е. приблизительно 100 000 ом/в. Такое сопро­ тивление может иметь лишь ламповый вольтметр или специаль­ ная схема с зеркальным гальванометром; стрелочных приборов таких не бывает.

Тестер ТТ-1, включенный как вольтметр постоянного тока, уменьшит анодное напряжение лампы почти в два раза (ТТ-1 имеет сопротивление ЪОООом/в). Но пользоваться приборами, которые имеют сопротивление не менее 5000 ом/в, т. е. имеют гальванометр с чувствительностью не ниже 200 мка на шкалу, можно, при этом нужно лишь учитывать вызываемое ими иска­ жение режима. Рекомендуется выбирать вольтметр с такой шка­ лой, чтобы стрелка отклонялась не более чем на половину шкалы. Например, на ТТ-1 нужно (при измерении анодного напряжения) использовать шкалу 200 в, а не 50 в. Лучше всего, конечно, поль­ зоваться ламповым вольтметром.

Рассмотрим на примере I каскада схемы рис. 102, от каких условий зависит величина анодного напряжения каскада и что может служить причиной несоответствия этой величины норме. Анодное напряжение Uat, т. е. напряжение между точками а и б, равно напряжению источника анодного питания каскада, т. е. напряжению между точкой в и корпусом, уменьшенному на ве-

.личину падения напряжения на сопротивлении анодной на­ грузки Да1 и сопротивлении автоматического смещения i?KiВеличина падения напряжения на этих сопротивлениях пропор­ циональна силе тока / а1, который протекает по этим сопротивле­

ниям (т. е. анодного тока каскада),		и величине сопротивлений.
Так как величина R Kl составляет		менее чем	сотую долю	R aь
падения напряжения на R Ki в данном случае			можно не	учи­
тывать.
Например, напряжение между точкой в и корпусом равно
200 в, анодный	ток I ai — 0,12 ма =	0,00012 а,	Да1 = 1 мгом =
= 1000000 ом.	Анодное напряжение каскада		будет

и л- 200 — /а,Да, = 200 — 0,00012 х 1 000 000 =

— 200 — 120 =- 80 в.

192

Как видим, анодное напряжение зависит от многих причин: величины напряжения выпрямителя, величины сопротивления анодной нагрузки и анодного тока. Анодный ток в свою очередь зависит от ряда причин, главные из которых качество лампы и величина напряжения смещения на сетке лампы каскада. Сле­ довательно, по одной величине (например, анодному напряжению) нельзя с уверенностью судить о правильности режима каскада, а тем более о причинах несоответствия данной величины норме.

И з м е р е н и е а н о д н о г о т о к а каскада / а1 произ­ водится миллиамперметром (пгАг), включаемым в анодную цепь каскада. Во многих случаях можно миллиамперметр включать и в цепь катода лампы (тАт), когда каскад работает на одинарном триоде или на двойном триоде с раздельными катодами. Прин­ ципиально и в этих случаях ток анода отличается от тока катода на величину тока управляющей сетки, но сеточный ток составляет незначительную часть анодного и в этом случае может не учи­ тываться.

В большинстве электронных приборов анодный ток ламп, работающих в усилителях напряжения, измеряется десятыми

долями миллиампера и	для измерения его	требуется	прибор
со Шкалой 1—2 ма. При	наличии лампового	вольтметра	можно

измерить анодный ток каскада, не разрывая анодной цепи. Для этого ламповым вольтметром измеряется падение напряжения на сопротивлении анодной нагрузки лампы, величина которого бывает примерно известна. Анодный ток каскада равен падению напряжения на сопротивлении анодной нагрузки URi, поделен­

ному на величину этого сопротивления 7?а.

Пример. Ra = 1	мгом,	URa = 150	в.
U =	1 оооpoo	= ° ’00015	а — °>15 м а -

Если анодного тока нет, следует искать причину в неисправ­ ности лампы, отсутствии накала или анодного напряжения из-за отсутствия напряжения выпрямителя или обрыва цепи катода или анода лампы. Анодный ток может уменьшиться при неисправ­ ности лампы (пониженная эмиссия), слишком большом сопроти­ влении автоматического смещения RK, пониженном анодном на­ пряжении. Следует иметь в виду еще одну неисправность, кото­ рая может отразиться на величине анодного тока лампы, — обрыв цепи сетки каскада. В случае, когда сетка лампы «висит», т. е. не соединяется с катодом лампы, анодный ток этой лампы может

ине измениться заметно. Но если на такую сетку поступит зна­ чительный сигнал, лампа будет «заперта», анодный ток упадет, так как электроны не имеют возможности стечь с сетки на катод,

ивысокий отрицательный потенциал несколько минут может держаться на сетке лампы. Чаще всего подобные явления наблю­ даются при обрыве высокоомных сопротивлений утечек сеток II

иIII каскадов стандартного усилителя напряжения. Внешне

13 Заказ 448.

193

это проявляется в прекращении анодного тока какого-нибудь каскада при подаче импульса напряжения на вход усилителя. Через несколько минут анодный ток опять появляется и исчезает при новом импульсе.

Увеличение анодного тока является следствием пониженного отрицательного напряжения смещения на сетку из-за малой вели­ чины или замыкания катодного сопротивления (например, при пробое блокировочного конденсатора). В каскаде без автомати­ ческого смещения (II каскад, рис. 102) увеличение анодного тока может произойти при замыкании сопротивления утечки сетки R c2 . Анодный ток каскада может также возрасти при замы­ кании сопротивления анодной нагрузки.

Способ измерения постоянного напряжения на сетке лампы (напряжения смещения) зависит от того, каким способом это смещение в данном каскаде подается, и от сопротивления сеточ­ ной цепи.

В I каскаде (рис. 102) напряжение смещения подается вслед­ ствие протекания анодного тока по сопротивлению й ь-4. В дан­ ном случае напряжение смещения удобнее всего определить, измерив падение напряжения на RKl или включив вольтметр Va между катодом и корпусом. Но можно измерить Ucl, включив вольтметр Vi между катодом и сеткой лампы. В III каскаде схемы такое включение возможно только при наличии лампового вольт­ метра, так как в цепи сетки III каскада стоит высокоомное сопро­ тивление R оз. Никаким, даже самым высококачественным, стрелочным прибором нельзя измерить напряжение на сетке лампы, когда в ее цепи включено сопротивление приблизительно 1 мгом. Во II каскаде схемы (рис. 102) смещение на сетку подается вследствие сеточных токов лампы, которые протекают по сопро­ тивлению утечки RcZ. В данном случае измерить величину напря­ жения смещения можно только ламповым вольтметром, а при отсутствии его можно лишь судить о величине смещения по вели­ чине анодного тока каскада.

Напряжения на сетках II и III каскадов могут сильно изме­ ниться при неисправности разделительных емкостей Гр1 и CvZ- Если в таком конденсаторе появляется большая утечка, т. е. его сопротивление постоянному току становится сравнимым с вели­ чиной сопротивления утечки сетки следующего каскада, то на сетке этой лампы появляется положительный потенциал, так как анодное напряжение предыдущей лампы распределяется между

сопротивлением				переходного		конденсатора и		сопротивлением
утечки. Например, если анодное напряжение II каскада									UaZ =
= 100 в,			=	1 мгом, а сопротивление конденсатора СР2					вместо
очень		большого		(порядка	сотен		мегом) стало	равным 10 мгом,
то	на	сетке III		каскада	будет		положительное	напряжение 9 в,
так	как		100 в распределяется			между сопротивлениями			10 мгом

(91 в) и 1 мгом (9 в). Лампа при таком потенциале на сетке рабо­ тать, разумеется, не будет. Это искажение режима сеточной цепи нельзя определить, измеряя падение напряжения на сопротив­

194

лении/?кз, нужно измерять напряжение непосредственно на сетке ламп. При отсутствии лампового вольтметра неисправность пере­ ходного конденсатора можно установить, разорвав цепь этого конденсатора в одной из точек, обозначенных на схеме значком X . При этом, если конденсатор неисправен, анодный ток III каскада заметно изменится, в чем можно убедиться, измеряя анодный ток или анодное напряжение. При исправном конденсаторе анод­ ный ток останется прежним.

В некоторых приборах напряжение смещения на сетки ламп подается от специальной батареи смещения или со специального делителя напряжения. В этих случаях напряжение смещения сле­ дует измерять на батерее или сопротивлении делителя. Когда при проверке режима каскада замечена какая-нибудь ненормальность, нужно измерить все напряжения на лампе данного каскада, анодный ток и уже на основании всех этих данных делать выводы о возможных причинах неисправности. При этом нужно помнить следующее.

1. Уменьшение анодного тока лампы вызывает увеличение анодного напряжения и наоборот (при наличии анодной на­ грузки). Резкое повышение анодного напряжения обычно является следствием отсутствия анодного тока и чаще всего следствием неисправности лампы, отсутствия напряжения накала или плохого контакта в ламповой панели.

2.Уменьшение напряжения выпрямителя вызывает умень­ шение анодного напряжения и анодного тока.

3.Уменьшение напряжения накала приводит к уменьшению анодного тока.

4.Анодный ток сильно зависит от напряжения смещения: возрастает с его уменьшением и наоборот.

5.Уменьшение анодного тока при нормальных напряжениях накала, анода и смещения свидетельствует о неисправности лампы.

После того как будет выяснено, какие детали служат причиной нарушения режима, эти детали должны быть проверены измере­ нием их параметров или, если это невозможно, заменены исправ­ ными. Если после смепы детали режим каскада стал нормаль­

ным, это в большинстве случаев достаточно убедительно говорит о неисправности этой детали. Но все же желательно убедиться в этом измерением, иначе может случиться, что истинная при­ чина неисправности не будет обнаружена и может впоследствии опять привести к остановке прибора.

Нормальный режим усилительного каскада еще не гарантирует его нормальной работы. Чтобы не сомневаться в работоспособ­ ности каскада, нужно измерить коэффициент усиления этого кас­ када. Для этого удобнее всего воспользоваться электронным осциллографом.

Измерение коэффициента усиления каскада состоит в том, что сравнивают между собой величину переменного напряже­ ния U„.c, поданного на сетку каскада, и переменного напряжения

13*

195

Umа, выделяемого на анодной нагрузке каскада. Отношение вто­ рой величины к первой показывает, во сколько раз переменное напряжение, подведенное к сетке, усилено каскадом, т. е. коэф­ фициент усиления каскада

j. _ Um а Um с

При наличии испытательной колодки, о которой говорилось в начале этого параграфа, усиление каскадов можно измерить, не снимая усилитель с его места в приборе. Если колодка отсут­ ствует, усилитель придется снять и удалить его крышку. Провода входа усилителя нужно отсоединить от схемы прибора и зако­ ротить. Все остальные провода остаются включенными нормально. Чтобы во время проверки не вращалась кинематическая система прибора, один конец сетевой обмотки реверсивного электродви­ гателя можно отключить от сети или предотвратить движение кинематики другим способом.

На сетку каскада, который проверяется, подается напряжепие от контрольного сигнала электронного осциллографа. Напряже­ ние это подается не полностью (2,5 в), а только незначительная часть его (10—50 мв), так как при подаче сигнала с большой ам­ плитудой в каскаде наступят искажения формы кривой сигнала, которые помешают правильно определить коэффициент усиле­ ния. Для понижения напряжения контрольного сигнала при­ меняется делитель, удобнее всего в виде переменного сопроти­ вления, лучше проволочного, величина которого не имеет значе­ ния (от сотен ом до нескольких мегом).

На рис. 103 показано подключение осциллографа ЭО-7 к уси­ лителю. Напряжение от контрольного сигнала подается через разделительный конденсатор Ci емкостью 0,01—0,02 мкф, кото­ рый служит для того, чтобы избежать искажения сеточного режима каскада при подключении низкоомного сопротивления цепи контрольного сигнала. Желателен разделительный конден­ сатор С2 емкостью 0,04—0,05 мкф и во входной цепи осцилло­ графа. Зажим осциллографа, соединенный с его корпусом, под­ ключается к корпусу усилителя, второй зажим осциллографа — к сетке лампы. Усилитель и осциллограф включаются в сеть, осциллограф настраивается обычным способом для измерения напряжений. Переключатель входного делителя осциллографа ставится в положение «1 : 1», подбираются такие положения регулятора чувствительности вертикального усилителя осцилло­ графа и движка делителя контрольного сигнала 7?д, чтобы высота изображения на экране была равна какой-нибудь легко запоминаемой величине (например, одному большому делению по измерительной сетке или 10 мм и т. д.). При этом указатель регулятора вертикального усилителя не должен стоять на цифре меньше 4—5 (т. е. напряжение, подаваемое на сетку лампы, не должно быть большим).

196

Затем переключатель входного делителя осциллографа пере­ водится в положение «1 : 10» и второй зажим осциллографа пере­ носится на анод проверяемого каскада. Положение регулятора вертикального усилителя не должно изменяться. Высота изобра­ жения на экране осциллографа измеряется возможно точнее и делится на величину, полученную при первом измерении (на сетке). Результат умножается на 10. В итоге получается коэффи­ циент усилеппя каскада.

Рис. 103. Измерение коэффициента усиления каскада при по­ мощи электронного осциллографа.

Пример. Высота изображения при измерении: на сетке 15 мм, на аноде 73 мм.

к = 73 Х l0- 5s 49.

15

На рис. 103 показан пример определения коэффициента уси­ ления каскада. Прп небольших коэффициентах усиления (меньше 10) сравнивать напряжения на сетке и аноде лучше при одном и том же положении переключателя входного делителя осциллографа (1 : 1); точность измерения при этом будет больше.

Для усилительного каскада на лампе 6Н9С (ц = 70) в том случае, если следующий каскад тоже усиливает напряжение, нормальной величиной нужно считать к = 40 -т- 50. Если кас­ кад на 6Н9С работает на фазочувствительный каскад, то к —

197

= 25 -г- 30.	В стандартном усилителе электронных потенцио­
метров, например		для I и II каскадов,	к = 40	-т-50, а для
III каскада	к — 25	30 (см. стр. 100).	каскадов	испытуемого
Обычно	проверяют поочередно к всех

усилителя. Измерив высоту изображения кривой на экране осцил­ лографа при подключении его к аноду лампы, переносят зажим осциллографа на сетку следующего каскада (точка а на рис. 103). Этим самым проверяется качество разделительного конденса­ тора Ср. Если конденсатор исправен, высота изображения умень­ шится очень мало (на 5—10%); большое уменьшение высоты изо­ бражения свидетельствует о неисправности Ср или сопротивления утечки следующего каскада i?c.

Можно проверять коэффициент усиления не каждого каскада, а сразу двух каскадов, но здесь могут встретиться значительные затруднения, связанные с очень большим усилением (два каскада на 6Н9С дают усиление приблизительно в 2000 раз).

Когда будет установлено, что усиление каскада мало, нужно тщательно проверить режим, если это не было сделано раньше. Причинами малого усиления могут быть:

1)неисправная лампа (поэтому в первую очередь нужно по­ пробовать ее сменить);

2)в каскадах с автоматическим напряжением смещения —

пониженная емкость блокировочного конденсатора СК;

3)недостаточная величина сопротивления анодной нагрузки;

4)замыкание на корпус цепи сетки следующего каскада или малая величина сопротивления утечки сетки; в большинстве случаев причиной малого усиления каскада является неправиль­ ный режим или неисправная лампа.

Проверяя коэффициент усиления каскада, обычно обращают внимание и на искажения, которые могут быть внесены усилите­ лем. Форма кривой усиливаемого напряжения на экране осцилло­ графа должна быть одинакова при включении его в разные цепи каскада. Когда проверка ведется по контрольному сигналу, кри­ вая должна быть строго синусоидальной. При проверке по рабо­ чему сигналу кривая может отличаться от синусоиды; например,

вэлектронных потенциометрах она близка по форме к трапеции. Чтобы установить, изменяется ли форма кривой напряжения на аноде по сравнению с напряжением на сетке, следует в обоих

случаях устанавливать одинаковую высоту изображения, так как на изображении малой высоты форма кривой кажется более ровной, «гладкой». Причиной искажений формы кривой напря­ жения может быть и сама лампа, если она работает при неправиль­ ном режиме. Но чаще искажения появляются в результате боль­ шой пульсации анодного напряжения вследствие плохого сглажи­ вания выпрямленного напряжения фильтром или в результате влияния на анодную цепь каскада других цепей.

При измерении коэффициента усиления и особенно при опре­ делении искажений в усилителе нужно тщательно выполнять все’правила работы с осциллографом, иначе можно получить оши­

198

бочные результаты. Часты случаи, когда	изображение кривой
на экране осциллографа не соответствует	форме напряжения

в исследуемой цепи вследствие плохой экрапировки проводов, идущих на вход осциллографа (экранирующая оплетка короче самого провода), отсутствия заземления корпуса осциллографа, воздействия на трубку осциллографа каких-либо посторонних магнитных полей (например, от автотрансформатора, располо­ женного в непосредственной близости).

Перед началом работы с осциллографом следует убедиться, что ни одна из упомянутых причин не исказит результатов изме­ рений. Для проверки можно применять такой прием: к концам проводов, служащих для подключения входа вертикального усилителя к прибору, подсоединяется сопротивление в 1—2 мгом, рукоятки вертикального усилителя ставятся в положение мак­ симальной чувствительности. В этом случае на экране осцилло­ графа должна быть видна лишь слегка волнистая линия (высота изображения не более 2—3 мм). Если на экране видна кривая значительной высоты, нужно установить причину этого.

Если во время измерений появляются сомнения в том, что наблюдаемое изображение соответствует форме исследуемого на­ пряжения, для проверки следует обесточить проверяемую цепь, например вынуть кенотрон. В этом случае на экране осцилло­ графа должна остаться лишь горизонтальная линия от генератора развертки. Также бывает полезно замкнуть на корпус цепь сетки лампы. Тогда никакого переменного напряжения на аноде лампы не должно быть, и если оно имеется, то это является следствием либо каких-нибудь неисправностей в схеме прибора, либо посто­ ронних воздействий на осциллограф.

Часто в усилителях возникает явление самовозбуждения, гене­ рации. Тогда в цепях усилителя, на вход которого не подается напряжение, появляется переменное напряжение, иногда до­ вольно значительное, в результате появления паразитных, вред­ ных связей между каскадами усилителя. Связи могут возникать при потере емкости электролитическими конденсаторами «раз­ вязки» анодных цепей или замыкания сопротивлений «развязок». Иногда генерация появляется в том случае, когда во время ре­ монта усилителя расположение проводов бывает изменено так, что появляются сильные связи между каскадами. При парал­ лельном расположении на близком расстоянии проводов, входя­ щих в цепи различных каскадов, всегда возникают паразитные, непредусмотренные связи, которые могут привести к самовозбу­ ждению усилителя. Чаще всего генерация происходит на высокой частоте.

Когда усилитель генерирует, работа прибора становится не­ устойчивой, теряется чувствительность, иногда прибор вообще перестает работать. Обнаружить генерацию легко при помощи электронного осциллографа. Если генератор развертки настроен на частоту 50 гц, на экране видно, что линия рабочего сигнала по всей длине или на отдельных участках имеет сильно размытые

199

очертания. При увеличении частоты генератора развертки ста­ новится заметно, что размытые места — это слившееся изобра­ жение кривой с очень малым периодом. Иногда генерация возни­ кает только тогда, когда амплитуда рабочего сигнала становится небольшой, например когда прибор скомпенсирует и остановится.

Нужно постараться найти причину возникновения генерации. Если не будет найдено никаких неисправностей в деталях «раз­ вязывающих» цепей и в расположении проводов, то в крайнем случае можно ввести в один из каскадов усилителя отрицательную обратную связь по высокой частоте, соединив сетку этого каскада с сеткой следующего при помощи конденсатора в 400—500 пф.

§ 5. Входная часть электронного нуль*индикатора (вибропреобразователь)

Четкая работа электронного нуль-индикатора зависит не только от коэффициента усиления и отсутствия искажений си­ гнала в усилителе переменного напряжения, но также и даже главным образом от качества преобразования постоянного напря­ жения небаланса в переменное, от работы фазочувствительного каскада и реверсивного электродвигателя. Нуль-индикаторы, которые предназначены для обнаружения переменного напряже­ ния небаланса (в электронных мостах переменного тока), преоб­ разователей на входе не имеют и обычно работают значительно надежнее.

Вибратор. Важнейшей частью вибропреобразователя является вибратор — механический переключатель, представляющий собой вибрирующую пластину с одним контактом, который попеременно замыкается на два неподвижных контакта. Вибрирующая пла­ стина (язычок) в вибраторах, применяемых в аппаратуре, приво­ дится в движение электромагнитным способом.

Конструкции вибраторов, применяемых в различных прибо­ рах, очень сходны между собой; лишь вибраторы, применяемые в приборах с высокоомным входом (pH-метры), имеют некоторые отличия. На рис. 104 изображен вибратор, применяемый в элек­ тронных потенциометрах. Металлическая упругая полоска 1 (якорь или язычок) имеет на одном свободном конце приклепан­ ную обойму 2 из мягкой стали, другой конец язычка неподвижно зажат в стойке 3. В средней части язычка имеется контакт 4, представляющий собой две круглые маленькие пластинки из специального сплава, припаянные симметрично с обеих сторон язычка. В стойке 3 зажаты и два боковых контакта, предста­ вляющих собой тонкие упругие пластинки 5, к которым при­ паяны цилиндрические контакты 6. Для регулирования положе­ ния боковых контактов имеются упругие пластины 7, к которым прижимаются боковые контакты и регулировочные винты с изо­ ляторами на концах 8, закрепленные в разрезных стойках 9. Для фиксации положения регулировочных винтов служат сто­ порные винты 10. Свободный конец язычка со стальной обоймой проходит внутри катушки возбуждения 11 и помещается над

200