提高表头灵敏度的几点经验

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很多无线电爱好者都想自制万用电表。首先就需要灵敏度较高的表头。我们根据毛主席关于勤俭节约和自力更生的教导,对坏表头和几毫安的磁电表头进行了改制,使表头灵敏度大为提高,其中有的表头灵敏度达到80微安。

图1
图1 🔍原图 (558×479)

改制的根据是什么呢?我们先来研究一下磁电式表头的内部结构及其动作原理就知道了。图1就是这种表头的内部结构示意图。它有一个永久磁铁,在磁极NS之间有一对圆弧形的极掌,它与装在支架上的圆柱形铁心构成磁气隙,使磁力线集中并形成均匀辐射磁场,这样可使表头刻度是均匀的。动圈通过轴承固定在支架上,当线圈中流过电流时,在它周围就要产生一个磁场,这个磁场和永久磁铁的磁场相互作用产生一个转动力矩M,其公式为:

M=\(\frac{BNS}{9810}\)·I克·厘米

式中B——空隙中的磁感应强度,高斯;

N——动圈匝数;

S——动圈框架面积,厘米\(^{2}\);

I——通过线圈的电流,安。

力矩M使动圈转动,带动指针偏转。在动圈两端还装着两个互成反绕的游丝,线圈转动时两个游丝一松一紧,都产生与动圈转动方向相反的作用力矩,这个反作用力矩M\(_{α}\)的大小是和游丝扭转的角度α成正比的,即

M\(_{α}\)=W·α

式中M\(_{α}\)——反作用力矩,克·厘米;

W——游丝弹性系数,\(\frac{克·厘米}{弧度}\)

α——活动部分偏转角,弧度。

在平衡状态下,M=M\(_{α}\),即

\(\frac{BNSI}{9810}\)=W·α

因此,偏转角α为

α=\(\frac{BNS}{9810W}\)·I。

对于一个仪表而言,B、N、S和W是常数,所以通常把\(\frac{BNS}{9810W}\)称为磁电系仪表的灵敏度,并用S\(_{1}\)表示:

S\(_{1}\)=\(\frac{BNS}{9810W}\)。

有了上面这一个关系式,就可以给我们一个非常重要的启发:要想提高表头的灵敏度,就必须增加动圈圈数,增大磁感应强度和动圈框架的面积,减小游丝的弹性系数。由于受到结构的限制,动圈框架面积S不好再增大,但是我们可以用重绕线圈增加圈数,土法充磁提高磁感应强度,以及腐蚀游丝降低游丝的弹性系数这三项办法来提高表头灵敏度。

1.重绕线圈增加圈数

首先将原来已断线或线径较粗的线圈拆去。磁电系仪表的内部机件都非常细小而精致,拆卸时必须细心。首先分析结构组成形式和各零部件的作用。有些部件(如轴尖等)拆卸时应记住它原来的位置,组装时照原来位置装配。先取下刻度盘,注意不要碰弯指针。焊开电流引线,为防止碰坏线框应先将磁铁拿去,磁铁不能拿出的要在极掌的缝隙槽内装上保护叉,使在拿取支架的过程中保证铁心始终在中心位置,避免被磁铁吸向一方而压坏线框。松开固定螺丝,把支架连同磁心、线框一起从极掌中拿出。焊掉上、下游丝的外端,旋开上、下轴承螺丝取出线框。再用细尖头电烙铁从线框上焊下游丝。若没有这种电烙铁,也可用粗铜丝绕在电烙铁头上代用。撬去二轴座,然后把线框放在香蕉水、酒精或丙酮内溶去胶水,再拆去漆包线。

绕制线圈应力求平整。用线径0.045毫米~0.055毫米(48号~49号)高强度漆包线(越细越好),绕一些涂一些快干胶,直至绕满铝框,线圈在极靴中留有一定间隙为止,留出头尾,待干后再胶轴尖。胶轴尖时要特别细心,上下轴要同在线框的中心线上。为了使轴尖胶得牢固,可以在线框上先胶上一个小纸片以增大胶合面积,然后再胶上轴尖即可。

图2
图2 🔍原图 (584×448)

为了保证安装正确,可用梯形中心线尺检查轴尖是否在线圈的中心线上(如图2a)。检查的方法是:用眼睛沿着中心线看过去,轴尖的尖端刚好在中心线上,表示安装的位置正确。梯形中心尺可以自制,用2毫米厚的有机玻璃按图2(b)的尺寸制作。然后用0\(^{#}\)水砂纸轻轻磨去漆包线的漆层,涂上松香焊剂,绕在轴尖座焊片上用电烙铁焊接。轴尖座焊片与轴平行的一头焊上游丝,两盘游丝要一正一反。焊接的方法是:把线框架在镊子中(如图3),用台钳夹住镊子,然后用电烙铁将游丝焊在焊片上。焊接时间要短,以防游丝过热影响弹性。焊好的游丝螺旋平面应与转轴相垂直。把线框放在支架内,拧下轴承螺丝使线框既能自由转动,又不会落出轴承为度,再拧紧螺丝。把上、下游丝外端焊在支架焊片上,装好后能使指针指在刻度“0”左右。支架装入磁铁的方法与拆时相仿,但要更细心些,以防止线框碰坏。装好后必需重新校正平衡,以达到平放、竖放、侧放时,指针都能指在零点上。用这个办法对几mA的表头进行改制,一般能使表头灵敏度进入1mA以内;如果再对磁钢充磁,用酸腐蚀游丝,就能使灵敏度更为提高。

图3
图3 🔍原图 (507×224)

2.腐蚀游丝降低游丝硬度

用不锈钢镊子夹住游丝中心头,浸入稀硝酸内进行腐蚀,使其变软,几秒钟后(与硝酸浓度有关)立即镊起,迅速放入清水中进行漂洗,以免局部腐蚀过度,软硬不匀,在指针摆幅中产生非线性。如仍太硬,还可再一次腐蚀。如垂下太多,则说明游丝太软就不能使用。腐蚀好的游丝用清水漂洗后再放至碱溶液内中和,然后再用清水清洗几次即可。

3.土法充磁

这个方法可利用电子管收音机中的直流高压作电源,串一只限流电阻R对电容C进行充电。待电充足后进行放电,电磁铁磁化,对磁钢充磁(如图4所示)。电容器C的容量应该在200微法以上,耐压根据电源电压而定,但电源电压不得低于200伏,否则电容量需大大增加。R的作用是防止充电时电流太大烧毁整流元件,它的阻值取3k,这样当瞬时最大电流不超过100mA时,对5Y3整流管而言是绝对保险的。电磁铁可采用作演示用的中学物理教具,也可用粗的18号纱漆包线自绕一百余圈,利用瞬时大电流通过线圈产生强磁场达到对磁铁充磁的目的。充磁前要先用右手法则确定电磁铁的极性(如图5),并用指北针判断出磁钢的极性,然后按图4连接线路,使充磁能加强原磁性。充磁时,磁钢与电磁铁相距几毫米,利用电磁铁吸引磁钢的冲击作用振动磁钢使充磁效果更好。刚充好的磁钢磁性特别强,但不稳定,因此须搁置一段时间让它退化到稳定,然后测定表头的灵敏度比较可靠。(上海培光中学)

图4
图4 🔍原图 (734×311)
图5
图5 🔍原图 (459×270)