Контрольно-измерительный прибор

Речь идет об удобной коробочке для милливольтметра работающего с токоизмерительным шунтом — в блоке питания небольшого стационарного электролизера для получения гремучего газа. Конструирование контрольно измерительных приборов (КИП) тесно переплетается и с эргономикой – наукой об удобной, для человека-оператора, эксплуатацией. Несколько слов об этой стороне дела.
Даже в простой конструкции реактора электролизера можно отметить целый ряд параметров пригодных для контроля, однако, при вдумчивом осмыслении, большая их часть может быть измерена либо на этапе запуска-отладки аппарата — разово, либо периодически, во время нечастого регулярного техобслуживания. Их изменение во время нормальной работы, при надлежащем исполнении конструктива и электромонтажа, маловероятно. Более того, обилие индикации и приборов, хотя и выглядит празднично, но затрудняет восприятие. Напротив, минимум больших информативных приборов позволяет оценить ситуацию издалека и даже при беглом взгляде.
В этом смысле волевым решением принят единственный стрелочный измеритель-«показометр» потребляемого реактором электрического тока. Измерительная часть амперметра – токовый шунт, установлен в управляемом выпрямителе блока питания (БП), часть индикаторная – милливольтметр, вынесен на недлинной штанге вверх, этаким светофорно-перископным образом. Своеобразная конструкция исходит из размещения реактора с БП в мастерской – вблизи рабочего стола, но за массивной кирпичной дровяной плитой. Это снизит вероятность душа из разлетающейся горячей концентрированной щелочи (электролит) при гипотетическом разрушении реактора от подрыва (обратный удар). Амперметр обращен лицом в сторону «оператора» и вынесен вверх. Достаточно чуть повернуть голову.
Что понадобилось для работы.
Кроме микроамперметра и нескольких резисторов, нетолстый листовой алюминий, набор некрупных слесарных и столярных инструментов, набор для электромонтажа, мультиметр, лабораторный регулируемый БП, клей, ЛКМ, крепеж, мелочи.
К делу.
В милливольтметр постоянного тока превратил микроамперметр с пересаженной магнитоэлектрической системой – добавив последовательно, рассчитанный резистор. Действовал так – имея выпрямитель с силовым трансформатором, подобрал подходящую мощную нагрузку, соединил нетонкими проводами. Последовательно с нагрузкой включил фабричный мультиметр в режиме амперметра (до 10 А). Вторым мультиметром замерил падение напряжения на встроенном измерительном шунте. Применив закон тов. Ома, рассчитал сопротивление шунта.
Зная сопротивление шунта и применив тот же закон Ома, рассчитал значения напряжений на шунте при больших токах в нужном диапазоне.
Зная ток полного отклонения стрелки микроамперметра и максимальное подаваемое от измерительного шунта напряжение, рассчитал добавочное сопротивление. Более-менее точно, удалось его подобрать из двух разных параллельно включенных МЛТ-2 (Фото 23).
Собрав из двух резисторов делитель напряжения и подавая через него регулируемое контролируемое стабилизированное напряжение от лабораторного БП (Фото 2), проградуировал шкалу прибора – записав показания, а после, забелив во вскрытом приборе имеющиеся цифры канцелярской замазкой-корректором, записал новые спиртовым маркером. Выделил соответствующим цветом сектора шкалы (Фото 3).

Фото 2. Градуировка микроамперметра.
Фото 3. Новая шкала прибора. Значения надписаны тонким спиртовым фломастером поверх старых, замазанных белой пастой. Цветные сектора сделал широкими художественными фломастерами реквизированными у дочери. Прозрачная лицевая крышка прибора с арретиром приклеивается, для этого конструкция имеет специальный конусный паз. После проверки работоспособности измерительной головки собрал ее. Заполнил паз китайским силиконовым герметиком для радиомонтажа (Фото 4).

Фото 4. Сборка микроамперметра на герметик. Штангу для измерительной головки сделал из отрезка нетолстой квадратной трубы. Притупил острые края железки, в два слоя покрасил ее сереньким грунтом-эмалью. Разметил и просверлил пару отверстий для крепежа к элементам конструкции БП электролизера. Понадобившиеся длинные винты М3 заменил на самодельные шпильки. Пару таких шпилек сделал из огарка электрода УОНИ (марки ESAB, Россия, г. Санкт-Петербург) – сбил с электрода обмазку, остатки удалил плоскогубцами. Зажав чистый хвостовик в патроне шуруповерта отшлифовал стержень-заготовку несколькими номерами некрупной наждачки, напильником сделал фаску. Подобрал лерку, нарезал резьбу (Фото 5…7).

Фото 5. Одна из готовых шпилек М3.
Фото 6. Применение крепежа в конструкции.
Фото 7. Примерно так это будет выглядеть. БП еще на стадии сборки.Боковые стенки коробки прибора сделал из нетолстой березовой дощечки (Фото 8…10).

Фото 8. Нарезка заготовок для боковых стенок коробки.
Фото 9. Боковые стенки коробки подготовленные к сборке. Нетолстые короткие гвоздики позволяют скрепить деревяшки предварительно, до прочного схватывания клея. В верхней детали под гвоздики размечены и просверлены отверстия.
Фото 10. Собранная на гвоздики и клей боковая часть коробки, примерка. Выступившие остатки столярного ПВА немедленно оттереть влажной тряпочкой.Лицевую и заднюю стенки сделал из нетолстого листового алюминия – остатков старых кровельных листов доставшихся по случаю. Толщиной около 1 мм. (Фото 11…14).

Фото 11. Заготовки торцевых стенок разметил и вырезал ножницами по металлу.

Фото 12. Простое и удобное крепление к дереву – мелкие короткие гвоздики. Сверление отверстий для крепежа. Предварительно – однообразная разметка и кернение.
Фото 13. Разметка передней стенки для установки прибора.
Фото 14. Слава ювелирному лобзику! На фото – экземпляр с рамкой увеличенной глубины. Пилочка №0.Перед сборкой коробки разметил и просверлил в деревянных боковых стенках три отверстия – пару для крепежа к штанге, одно для двух кабелей – напряжение с шунта и питание подсветки шкалы. Сверлил на станке, спиральным сверлом по дереву, на больших оборотах. При этом в плотной древесине получаются аккуратные отверстия без сколов и лохмотьев.

Фото 15. Примерка крепежа к штанге. Длинные винты М5 с парой широких (кузовных, усиленных) шайб, чтобы не проминалось дерево. Снаружи корпуса прибора на винтах затянуты гайки – чтобы удобнее крепить собранную закрытую коробку к штанге.
Фото 16. Приколоченная передняя стенка. Нетолстые гвоздики дополнительно укорачивал – откусывал у шляпки оставляя 6…7 мм. Их тупые концы – дополнительная страховка от раскалывания тонкого дерева, его волокна они не раздвигают а вминают. Держал пинцетом, работал маленьким молоточком на стальной плите.Козырек и подсветка прибора сделаны как для удобства наблюдения, так и как дополнительный индикатор работоспособности низковольтной сервисной части выпрямителя. Весь аппарат расположен в темном месте, более того, его основное применение – поставка гремучего газа для настольной стеклодувной горелки, комфортная работа на которой подразумевает полумрак (удобнее различать зоны пламени и цвета нагрева стекла). Козырек служит и основанием для маломощной светодиодной ленты и ее теплоотводом.

Фото 17. Заготовку – развертку козырька гнул прямо на коробке. Видны отверстия для крепления к деревянной части – теми же обрезанными гвоздиками.
Фото 18. Установленный козырек.
Фото 19. Наклеенный отрезок светодиодной ленты. Концы гибкой платы загнуты вверх – иначе, случается, замыкают на металлическом основании.
Фото 20. Работа подсветки прибора – светодиоды вопиюще отвлекают внимание, нужна шторка.
Фото 21. Готовая шторка для светодиодов подсветки. Согнута из того же листового алюминия, полки обрезаны в размер по месту.
Фото 22. Установленная на козырьке шторка. Крепление – тремя коротенькими вытяжными заклепками.

Фото 23. Вид на электромонтаж измерительной части. Кабель экранированный, экран присоединен к минусу «внизу» — в БП. Конец кабеля закреплен лужицей термоклея. Резистор – «добавочный», превращающий микроамперметр в милливольтметр.
Фото 24. Общий вид на электромонтаж. Готовая коробка в сборе установлена на ноге-штанге БП электролизера, кабели проложены по элементам конструкции и закреплены пластиковыми ремешками. Длина кабелей уточнена по месту, лишнее обрезано. Концы кабелей разделаны и подключены к нужным точкам выпрямителя.