Вольтметр рисунок: что измеряет и как им пользоваться? Схема вольтметра и принцип работы. Какой у него класс точности? Особенности вольтметров постоянного и переменного тока — RC74 — интернет-магазин радиоуправляемых моделей

Содержание

описание устройства прибора, принцип работы, физические характеристики, обозначение на рисунке

Существует большое количество разных измерительных приборов. Одним из часто используемых устройств как в быту, так и в профессиональной сфере деятельности, является вольтметр. Предназначен он для измерения значения напряжения в любой точке электрической сети. Промышленность изготавливает несколько типов таких измерителей, отличающихся друг от друга принципом работы. При этом каждый из них имеет как достоинства, так и недостатки.

История изобретения

Итальянский учёный Алессандро Вольт, проведя ряд экспериментов с электричеством, приходит к выводу, что получить электрический ток можно используя соединение металлов с жидкостью. Поместив медные пластины, покрытые цинком, в кислоту, он в 1800 году создаёт первый электрохимический источник энергии, названный позже «вольтов столб».

Он также устанавливает, что при соединении двух разных металлов возникает сила, которая затрачивается на работу по перемещению электрического заряда из одной точки в другую.

При этом перемещённый заряд изменяет свой потенциал (величину энергии), которым он обладает. Разность между начальным потенциалом и конечным получает название «напряжение».

Для измерения количества электричества Вольт использует металлический стержень, вставленный в каучуковую пробку и помещённый в бутылку. На нижний конец, находящийся в бутылке, он надевает соломинки, а на другой — шар. Учёный наблюдает, что при контакте шара с наэлектризованным веществом соломинки отталкиваются. Это позволяет ему судить о степени заряженности материала.

Существование напряжения Вольт доказал проведя следующий опыт. На электроскоп (прибор регистрирующий заряд) был надет медный и цинковый диск. Между ними проложен тонкий слой диэлектрика. На короткое время физик замыкал металлы между собой проволокой. Лепестки на электроскопе немного раздвигались. Далее диски раздвигались на большее расстояние, при этом лепестки регистратора расходились ещё больше.

Фактически это был первый эксперимент, позволяющий измерить, хотя и в грубой форме, напряжение. В 1830 году английский учёный Майкл Фарадей открывает явление электромагнитной индукции, на котором впоследствии создаётся ряд электроизмерительных приборов.

В 1881 году французский физик Арсен Д’Арсонваль создаёт устройство, состоящее из катушки и стрелки, помещённых в постоянное магнитное поле. На катушку подавался электрический ток, в результате чего стрелка отклонялась от начального положения. В этом же году был проведён Международный электротехнический конгресс, на котором были приняты обозначения электрических величин. Прибор, предназначенный для измерения разности потенциалов, был назван вольтметром, а напряжение стало измеряться в вольтах.

Суть прибора

Вольтметр — это устройство, относящееся к классу электроизмерительных приборов, предназначенное для измерения электродвижущей силы (ЭДС) на участке электрической линии. Другими словами, вольтметр показывает разность потенциалов (напряжение) между двумя точками электрической цепи. Подключается он всегда параллельно к источнику тока или нагрузке.

При измерении устройство не должно никоим образом воздействовать на параметры электрической цепи, поэтому идеальным считается прибор, имеющий бесконечно большое внутреннее сопротивление. От этого параметра в первую очередь и зависит точность замеров. В зависимости от формы измеряемого сигнала, вольтметры разделяются на устройства, измеряющие постоянный или переменный ток.

Кроме того, по принципу измерения вольтметры бывают:

Диодно-компенсационные. Принцип их действия основан на сравнении измеряемого сигнала с эталонным, выдаваемым регулируемым источником. Основным элементом конструкции является вакуумный диод. Они используются только для измерения гармоничного (переменного) сигнала, но в широком диапазоне частот. Точность замеров довольно высокая.

Импульсные. Измеряют значение амплитуды сигнала периодических и одиночных импульсов с большой скважностью. Структурная схема устройства состоит из преобразователя уровня импульса, усилителя и отсчётного устройства.
Фазочувствительные. Характерным признаком такого устройства является наличие двух индикаторов, служащих для регистрации действительной и мнимой составляющих комплексного сигнала. Их используют для исследований амплитудно-фазовых характеристик.
Селективные. По своей схемотехнике похожи на супергетеродинные радиоприёмники. Способны выделять гармоники сигнала и измерять их среднеквадратичную величину амплитуды.

Универсальные. Многофункциональные приборы, умеющие измерять любой тип сигнала.

Все приведенные приборы применяются в лабораториях и на производствах для наладки работы той или иной техники. В быту же и радиолюбительстве чаще используются вольтметры, умеющие измерять среднеквадратичное напряжение переменного и постоянного тока. Поэтому все типы устройств, принято разделять на два вида: аналоговые и цифровые.

Обозначение и характеристики

Согласно единой системе конструкторской документации, на принципиальных и электрических схемах вольтметр принято обозначать в виде окружности, в середину которой вписывается латинская буква V. На рисунках и чертежах прибор подписывается русской буквой «В» или английской аббревиатурой PV.

Кроме того, первая цифра, стоящая в названии прибора после буквы «В», выпускаемого в странах бывшего СССР, обозначает тип устройства. Например, «B2» — постоянного тока, «B3» — переменного, «B4» — импульсного, «B7» — универсального.

Для оценки возможностей прибора принято использовать следующие технические характеристики:

Внутренний импеданс источника. Характеризуется сопротивлением, измеренным на выходе прибора. Чем больше это значение, тем прибор считается более качественным.

Диапазон измерений. Это область, ограниченная наименьшим и наибольшим значением, которое может измерить прибор. Большинство тестеров являются универсальными, измеряющими напряжение в диапазоне от десятков милливольт до киловольта. Однако в исследовательских центрах используются приборы, позволяющие определять мили или даже микровольты.
Точность показаний. Этим параметром обозначается погрешность между реальными значениями напряжения и измеренными. В зависимости от значений измеряемой амплитуды сигнала, эта погрешность изменяется, поэтому характеризуется она классом точности. Например, для прибора, работающего в диапазоне измерения от 0 до 60 вольт, класс точности, равный единице, будет обозначать, что погрешность прибора не может превышать 0,6 В, но на малых значениях такой допуск недопустим. Поэтому диапазон измерений и разбивается на небольшие участки.

Диапазон частот. Определяется чувствительностью электронных компонентов регистрировать сигнал той или иной частоты.
Рабочая температура окружающей среды. Обозначает условия, при которых погрешность измерения будет соответствовать заявленному классу точности.

Виды вольтметров

Кроме технических параметров, определяющих назначение прибора, в описаниях вольтметра часто указываются его физические размеры. Связано это с тем, что все устройства по виду конструкции

разделяют на три типа:

Переносные.
Стационарные.
Панельные (щитовые).

Первые обычно относятся к полупрофессиональным и любительским измерительным устройствам. Выглядят они в виде прямоугольных коробочек, сделанных из жёсткого пластика или карболита. Все они работают от мобильных источников питания, аккумуляторов или батареек. Для удобства определения амплитудного значения сигнала в наборе с вольтметрами идёт съёмная пара щупов.

Вторые запитываются от сети переменного напряжения, через встроенный в них блок питания. Чаще всего это узкоспециализированные тестеры, обладающие высокой точностью измерений. Используют их в профессиональной сфере деятельности для контроля напряжения в важных точках электрической цепи.

Третий же тип предназначен для использования в специально оборудованных шкафах для постоянного контроля величины напряжения. Обычно применяются в комплексе с защитными приборами. Такого вида вольтметром измеряют переменное однофазное или трёхфазное напряжение.

Аналоговое устройство

Отличительной чертой аналогового устройства является присутствие стрелочного индикатора. В основе принципа работы вольтметра такого типа лежит использование измерительной головки. Конструктивно она выполняется в виде алюминиевого контура, помещённого в магнитное поле. Стрелка прибора и оси приклеивается к рамке, на которую намотана проволока.

Через пружины или растяжки, удерживающие стрелку в начальном положении, на конструкцию подаётся ток. В зависимости от величины его силы, магнитное поле воздействует на рамку с разной интенсивностью. В итоге возникает крутящий момент, выводящий стрелку из нулевого состояния.

Для устойчивого положения стрелки используются демпферы. Под указателем располагается шкала, отградуированная по эталонным приборам. Поэтому каждое положение стрелки соответствует своему значению напряжения. Как только измерения заканчиваются, ток перестаёт поступать на измерительную головку и указатель под действием растяжек возвращается на своё первоначальное положение.

Структурную схему аналогового прибора можно подставить в виде последовательной цепочки, состоящей из входного устройства, усилителя тока, детектора, измерительной головки.

Технические возможности вольтметра во многом определяются чувствительностью головки. К достоинствам аналогового прибора относят инерционность и невосприимчивость к помехам. Он идеально подходит для отображения динамики сигнала. Такой измеритель мгновенно показывает изменение вольтажа. Например, при вычислении напряжения с пульсациями, тестер, интегрируя их, показывает среднее значение. Расширить диапазон измерения можно применив добавочные сопротивления или шунты. Но при своих достоинствах стрелочные вольтметры характеризуются большой погрешностью и сложность в интерпретации результатов измерения.

Цифровой прибор

Принцип действия цифрового вольтметра переменного тока, как и постоянного, основан на использовании аналогово-цифрового преобразователя (АЦП). Измеряемый сигнал поступает на вход микросхемы, преобразовывающей его в набор импульсов, передающихся дальше в блок обработки для формирования кода. Трансформированный сигнал направляется на цифровое отсчётное устройство, а с него уже и на дисплей.

Точность замеров электронного вольтметра зависит от качества преобразования сигнала в цифровой код. Попадая на компаратор, сигнал разбивается на группы единиц и направляется в ячейки памяти, сохраняющих информацию. Если код подать напрямую, то на экране показания будут неустойчивыми. Дисплеем управляет свой контроллер, обеспечивающий вывод данных из памяти и засвечивающий сегменты дисплея.

К достоинствам цифрового вольтметра относят высокое внутреннее сопротивление, что делает его измерения очень точными. А также он оснащён электронным усилителем, позволяющим проводить замеры даже слабых сигналов. Результат измерений отображается на табло сразу в виде числа, поэтому нет необходимости высчитывать значение по шкалам.

Электронный измеритель нечувствителен к магнитным полям и одинаково измеряет при любой полярности приложенного напряжения.

Порядок измерения

Чтобы провести измерения, вольтметр подключается с помощью измерительных щупов параллельно двум точкам, между которыми нужно измерить разность потенциалов. Принцип определения амплитуды будет одинаков для любого типа устройства. Порядок измерения напряжения можно представить в виде следующих действий:

Включить устройство.
Подключить штекера измерительных проводов в соответствующие гнёзда на панели прибора.
Установить нужный диапазон измерения.
Прижать измерительные щупы к исследуемому объекту.
Прочитать показания с экрана прибора.

Таким образом, при помощи вольтметра можно достаточно быстро измерить величину амплитуды между двумя точками электрической линии с любым типом сигнала. Прибор имеет высокое собственное сопротивление, поэтому пользоваться им довольно безопасно.

Вольтметр | Volt-info

Мы уже знаем, что такое электрическое напряжение, но пока не говорили, чем его можно обнаружить и оценить его величину. Сегодня речь пойдёт как раз о таком приборе.

Вольтметр — измерительный прибор, предназначенный для определения величины измеряемого напряжения. На схемах обозначается как на рисунке 1. Подключается параллельно элементу, напряжение которого нужно измерить (рисунок 2).

Рисунок 1. Схематическое обозначение вольтметра.

Рисунок 2. Схематические примеры подключения вольтметров для измерения напряжений.

Из рисунка 2 мы видим, что вольтметры покажут следующие напряжения:
PV1 — напряжение источника питания на его выходных клеммах;
PV2 — напряжение на базе транзистора VT1 относительно минуса источника питания;
PV3 — падение напряжения коллектор-эмиттер на транзисторе VT1;
PV4 — напряжение на нагрузке (на лампе HL1).

Измерение напряжения на любом открытом участке схемы обычно не вызывает осложнений, т.к. может производиться на рабочей схеме без внесения в неё каких либо изменений.

Основными характеристиками вольтметров являются:
— Внутреннее сопротивление;
— Максимальное измеряемое напряжение;
— Род измеряемого напряжения (постоянное, переменное, импульсное).
Внутреннее сопротивление вольтметров делается по возможности больше, что бы при включении прибора к цепи он не оказывал влияние на рабочие режимы схемы.
Максимальное измеряемое напряжение — предел напряжения, выше которого вольтметр не отобразит или отобразит величину некорректно (зашкалит).
Род измеряемого напряжения так же имеет важное значение. Например, если измерять переменное напряжение вольтметром для постоянного, он покажет ноль или около нуля вместо реального действующего значения.

Это основные характеристики вольтметров. Существует ещё ряд характеристик, соответствующих приборам различных категорий и назначения, но в рамках “знакомства” с вольтметром мы рассматривать их не будем. При желании или необходимости можно изучить данный вопрос отдельно, благо Интернет даёт нам для этого практически безграничные возможности.
В рамках данной статьи можно привести ещё классификацию вольтметров, опубликованную в википедии:

Классификация

По принципу действия вольтметры разделяются на:
- электромеханические — магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические, электростатические, выпрямительные, термоэлектрические;
- электронные — аналоговые и цифровые
По назначению:
- постоянного тока;
- переменного тока;
- импульсные;
- фазочувствительные;
- селективные;
- универсальные
По конструкции и способу применения:
- щитовые;
- переносные;
- стационарные

Приведённая классификация позволит Вам умозрительно сформировать представление о том, какие вольтметры вообще бывают и под какие цели.

Всего доброго и до новых встреч.

Дополнительные ВНЕШНИЕ приборы

Вольтметр (вольт + гр μετρεω измеряю) – это измерительный прибор непосредственного отсчёта для определения напряжения или электродвижущей силы в электрических цепях. Подключается параллельно нагрузке или источнику электрической энергии.

Идеальный вольтметр это тот, что обладает бесконечным внутренним сопротивлением. Сопротивление вольтметра должно быть как можно выше. Считается, что чем выше внутреннее сопротивление в вольтметре, тем меньше влияния прибор будет оказывать на измеряемый объект и, следовательно, тем выше будет точность и разнообразнее области применения.

Все вольтметры по принципу действия делятся на электромеханические и электронные. К первым относятся: магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические, электростатические, выпрямительные, термоэлектрические. Ко вторым: аналоговые и цифровые. К цифровым относятся Вольтметр цифровой 8801. Их принцип работы в том, что они преобразовывают измеряемое постоянное или медленно меняющееся напряжение в электрический код, отображающийся на табло в цифровой форме с помощью аналого-цифрового преобразователя.

Аналоговые электромеханические вольтметры, такие как: Вольтметр 7701 и Вольтметр 7701-02 представляют собой измерительные механизмы с показывающими устройствами.

Вольтметр входит в число измерительных приборов, и помимо него существуют еще: амперметр (измеряет силу постоянного и переменного тока в амперах), токовые клещи (измеряют переменный ток без разрыва цепи, в которой измеряется ток), осциллограф (исследует, измеряет, записывает, наблюдает амплитудные и временные параметры электрического сигнала, подаваемого на его вход либо непосредственно на экране, либо записываемого на фотоленте). А также частотомер — определяет частоту периодического процесса или частоты гармонических составляющих спектра сигнала и омметр, определяющий электрические активные сопротивления. Различают мегаомметры (измеряют большие значения сопротивлений). Мультиметр или тестер это комбинированный электроизмерительный прибор, объединяющий в себе несколько функций: определение силы тока, напряжения и сопротивления цепи. Манометр измеряет давление жидкости и газа, напоромер измеряет избыточное давление, термометр измеряет температуру воздуха, почвы, воды и так далее, барометр атмосферное давление, пикнометр плотность веществ в газообразном, жидком и твердом состояниях, электромер электрический потенциал. Существует еще электроскоп – прибор, предназначенный для обнаружения электрических зарядов и приблизительного определения их величины.

Что же показывает вольтметр? Вольтметр показывает напряжение в электрических цепях. Нужно обращать особое внимание на показания вольтметра.

Если Вас заинтересовал прибор вольтметр, Вы можете вольтметр купить в нашем Интернет-магазине «НПП Орион». Мы ждем Вас!

Вольтметры переменного напряжения

Вольтметры переменного напряжения строятся по двум схемам: с детектором на входе и с детектором на выходе.

На рисунке 3.5.3 представлена схема вольтметра с детектором на входе.

Рисунок 3.5.3 – Структурная схема вольтметра постоянного напряжения с детектором на входе.

Схема с детектором на входе не имеет ограничения по диапазону частот измеряемых напряжений (от 20 Гц до 500 МГц, даже до 1000 – 3000 МГц), но обладает низкой чувствительностью (несколько делений на мВ).

На рисунке 3.5.4 представлена схема вольтметра с детектором на выходе.

Рисунок 3.5.4 – Структурная схема вольтметра переменного напряжения с детектором на выходе.

В вольтметрах с детектором на выходе уже полоса частот измеряемого напряжения, которая ограничивается полосой пропускания усилителя переменного тока (не более 50 МГц), но выше чувствительность.

У обеих модификаций вольтметров может быть широкий диапазон измеряемых напряжений (за счет изменения коэффициента деления входного устройства и коэффициента усиления усилителя).

Внимание!

Если вам нужна помощь в написании работы, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 авторов готовы помочь вам прямо сейчас. Бесплатные корректировки и доработки. Узнайте стоимость своей работы.

В аналоговых вольтметрах переменного напряжения в качестве детекторов используются термоэлектрические и выпрямительные преобразователи. Тип детектора определяет вид измеряемого напряжения. Следовательно, показания вольтметра могут быть пропорциональны среднеквадратическому, пиковому и средневыпрямленному значениям переменного напряжения, что соответствует классификации вольтметров: вольтметры средневыпрямленного, среднеквадратического и амплитудного значения (импульсные).

В вольтметрах среднеквадратического значения используются бесконтактные вакуумные термопреобразователи (рисунок 3.5.5).

Рисунок 3.5.5 – Детектор среднеквадратического значения.

Вольтметры такого типа обычно выполняются с усилителем на входе, а усилитель постоянного тока имеет большой коэффициент усиления.

Основная погрешность преобразования зависит от неидентичности параметров термопреобразователей и увеличивается с их старением до 2,5 – 6 %.

Рассматриваемые вольтметры обеспечивают измерение сигналов, имеющих большое количество гармонических составляющих. Недостатком их является сравнительно большое время измерения (1 – 3 с), определяемее инерционностью термопреобразователей.

Вольтметры амплитудного значения могут выполняться по схеме с открытым или закрытым входом (рисунок 3.5.6).

Рисунок 3.5.6 – Детектор пикового значения (а – с открытым входом; б – с закрытым входом).

Преобразователь с открытым входом (рисунок 3.5.6, а) работает при определенной полярности постоянной составляющей (+ должен быть приложен к аноду диода) Для измерения напряжения с отрицательной постоянной составляющей диод включают наоборот.

Измеряемое напряжение Ux~ будет равно сумме постоянной U0 и переменной составляющих сигнала:

Ux~ = U0 + Um×Sin wt.

Когда к преобразователю приложено переменное напряжение, через диод протекает ток, и конденсатор зарядится до некоторого напряжения Uс. Значение сопротивления резистора R должно быть большим для обеспечения большой постоянной времени tс. Относительная погрешность преобразования будет равна

, где Т – период исследуемого колебания.

Детектор с закрытым входом (рисунок 3.5.6, б) работает следующим образом. Если на вход преобразователя подано гармоническое напряжение, то конденсатор зарядится за счет постоянной составляющей до уровня U0, и преобразователь будет реагировать только на переменную составляющую. Во время действия положительной полуволны выходное напряжение Uпик » Um+, а при отрицательной — Uпик » Um-. Напряжение на резисторе R является пульсирующим, и на низких частотах стрелка индикатора будет колебаться. Для уменьшения пульсация на выходе такого преобразователя ставится RC-фильтр.

Вольтметры с закрытым входом используются для измерения пульсаций напряжения источников питания, определения симметричности амплитудной модуляции, наличия ограничения сигналов и т.д.

Шкалы вольтметров с амплитудными преобразователями градуируются в среднеквадратических значениях при синусоидальной форме напряжения на входе. При измерениях напряжения любой формы Uпик = Uv××kа.

Вольтметры средневыпрямленного значения выполнятся по выпрямительной схеме с двухполупериодным выпрямлением. Шкала вольтметра градуируется в среднеквадратических значениях синусоидального напряжения. При измерениях напряжения несинусоидальной формы пользуются соотношением .

Поможем написать любую работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Узнать стоимость

Как подключить вольтметр: как включается в цепь, схема

На чтение 26 мин. Просмотров 68

Типы вольтметров

Существуют электромеханические и электронные устройства. Каждое из них имеет свои особенности. Общим является то, что при измерении напряжения не используется последовательное подключение таких приборов в цепь. На схеме вольтметр обозначается кружком с буквой «V» внутри него.

Электромеханические устройства

Существуют приборы для определения напряжения для постоянного тока и переменного. Их работа основана на применении магнитоэлектрического принципа. Прибор состоит из постоянного магнита и стального сердечника. Стрелка крепится к рамке, на которую намотан тонкий провод. Когда через него проходит ток, возникает электромагнитное поле, отклоняющее стрелку.

Угол поворота рамки соответствует разнице потенциалов на клеммах. Чтобы уменьшить колебания стрелки в приборе применяется компенсатор. Это может быть индукционный или воздушный демпфер, система противовесов и др. Подобные элементы способствуют повышению точности результата измерения и компенсируют влияние силы тяжести на стрелку.

Электронные приборы

Такие устройства бывают двух видов — аналоговые и цифровые. В первом случае в схеме присутствует преобразователь измеряемой величины в угол поворота стрелки. Когда аналоговый вольтметр включается в электрическую цепь, то происходит преобразование переменного напряжения в постоянное. Сигнал поступает на детектор. Он воздействует на стрелку и та отклоняется на определенный угол.

Цифровые приборы по сравнению с аналоговыми являются более точными, поэтому последние в настоящее время практически не используются. У цифрового вольтметра есть дисплей и преобразователь, с помощью которых измеряемый параметр приобретает цифровой вид. На табло устройства, включенного в сеть с постоянным током, отображается полярность подключения. Точность показаний при измерении напряжения цифровым вольтметром во многом зависит от качества работы преобразователя.

Почему вольтметр имеет большое сопротивление?

Вольтметр имеет очень высокое внутреннее сопротивление, потому что он измеряет разность потенциалов между двумя точками цепи. Вольтметр не влияет на ток измеряемой цепи.

Если измерительный прибор имеет низкое сопротивление, через него будет проходить ток (согласно первому закону Кирхгофа ток будет распределяться между двумя ветвями цепи — часть тока будет протекать через нагрузку, а часть через вольтметр, именно поэтому его сопротивление должно быть как можно больше — чтоб минимизировать ток), и на выходе мы получим неверный результат. Большое сопротивление вольтметра не позволяет току проходить через него (разрыв цепи), и, таким образом, получают показания напряжения.

Какие устройства нельзя подключать к трансформатору напряжения?

Его основное отличие от стандартного вида автотрансформаторов том, что преобразования мощности не происходит, он не питает сопутствующие приборы, подключенные далее в цепи.

Это довольно сложное с конструктивной точки зрения оборудование, поэтому необходимо точно знать, какие приборы можно подключать к цепи. Используется для преобразования высоких характеристик в низковольтные, которые удобны для потребителей электроэнергии.

ТС напряжения не используется для передачи сущностных характеристики, привычный режим работы — это режим холостого хода. Именно от этого параметра стоит отталкиваться думая над вопросом, какое устройство допустимо подключить. Подключать к нему не следует нагрузку, так как это просто не входит в сферу использования.

Советуем изучить — Расшифровка обозначений пускателей ПМЛ

Вольтметры

Предназначен для расширения измерительных данных приборов, в том числе и амперметра, вольтметра. Использовать допустимо. Основное отличие — это наличие сопротивления вторичных обмоток небольшого показателя (в отличии от токового, который работает в режиме короткого замыкания оно имеет малые показатели).

Обмотки напряжения ваттметров

Обмотки присоединяют таким образом, чтоб ток был направлен на встречу. Обязательно фазное деление, так как потоки, которые имеются в наличии, советуют фазам. Используются измерительные тс для включения обмоток, но также они применяются аналогичным образом для счетчиков и частотометров.

Высокоомные обмотки реле

ТС предназначен не только для измерения, но и для питания оборудования. Их применяют с успехом во время проведения работ оперативных цепей сигнализации и релейной защиты.

Выбор автомобильного вольтметра

Аналоговый стрелочный вольтметр в машину

Абы какой прибор не подойдёт. Аналоговые или стрелочные отпадают сразу. Они прикольно выглядят, но толку от них очень мало. Нужен цифровой вольтметр со следующими параметрами:

Диапазон измерений — до 30 В. Чем ближе эта цифра будет к измеряемому напряжению, тем точнее прибор. Например, вольтметры, которые могут измерять до 100 В, в диапазоне от 10 до 15 В менее точны, чем модели до 30 В.
Количество знаков после запятой — 2. Обязательно при напряжении выше 10 В. Хитрые китайцы часто фотографируют свои вольтметры при напряжении 5-7 вольт, и после запятой реально есть 2 знака. Но стоит только подать более 10 В, и один знак после запятой исчезает, так как для него уже нет места.
Скорость обновления показаний — до 25 миллисекунд. Быстрый вольтметр позволит проводить более обширную диагностику.
Отдельное питание. Дешёвые модели питаются от того же напряжения, которое измеряют. А оно скачет. Чтобы показания на дисплее не гуляли, вольтметру нужно обеспечить отдельное, стабилизированное питание.
Наличие калибровки. То ли китайские вольты отличаются от наших, то ли есть какие-то другие причины, но без калибровки практически невозможно найти два одинаково показывающих вольтметра.

Достойный вольтметр для автомобиля

Если выбранная вами модель не соответствует ни единому требованию из перечисленных, то делать расширенную диагностику не получится. Хотя кое-что и такие вольтметры в машине могут показать.

Как правильно записывать показания измерительных приборов с учетом погрешности

При записи величин (с учетом погрешности) следует пользоваться формулой:

где A — измеряемая величина, a — результат измерений, Δa — погрешность измерений.

Погрешность измерений равна половине цены деления шкалы измерительного прибора, если в задаче не указана другая величина погрешности.

Цена деления шкалы — разность значений величины, соответствующих двум соседним отметкам шкалы. Чтобы найти цену деления шкалы, нужно:

Найти два ближайших штриха шкалы, возле которых написаны значения величин.
Вычесть из большего значения меньшее.
Полученное число разделить на число делений (промежутков), находящихся между ними.

Пример №1. Определите показания вольтметра (см. рисунок), если погрешность прямого измерения напряжения составляет половину цены деления вольтметра.

Видно, что стрелка вольтметра встала на значении «2,0» Вольт. Она немного не дотягивает до штриха «2», но к нему она находится ближе, чем к предыдущему штриху.

Два ближайших штриха шкалы с указанными значениями имеют значения 1 и 2 В. Всего между ними 5 промежутков. Следовательно, цена деления шкалы равна: (2 – 1)/5 = 0,2 (Вольт).

Так как по условию задачи погрешность равна половине цене деления шкалы, то она равна 0,1 Вольтам. Следовательно, вольтметр показывает: 2,0 ± 0,1 В.

Задание EF18821 Определите показания вольтметра (см. рисунок), если погрешность прямого измерения напряжения равна цене деления вольтметра.

Как заряжать аккумулятор

Протрите аккумулятор тряпицей смоченной в растворе соды, затем насухо. Выверните пробки и проконтролируйте уровень электролита, если необходимо, долейте дистиллированную воду. Пробки во время заряда должны быть вывернуты. Внутрь аккумулятора не должны попадать мусор и грязь. Помещение, в котором происходит заряд аккумулятора должно хорошо проветриваться.

Подключите аккумулятор к зарядному устройству и включите устройство в сеть. Во время заряда напряжение будет постепенно расти до 14.5 вольт, ток будет со временем уменьшаться. Аккумулятор можно условно считать заряженным, когда зарядный ток упадет до 0.6 – 0.7 А.

Схемы и способы подключения

Часто возникает вопрос, как подключать амперметр, последовательно или параллельно. Соединить рассматриваемое устройство в разрыв электроцепи не составит труда. В целях безопасности такая процедура выполняется, когда отключен источник питания. Заранее нужно удостовериться, что максимальный ток не будет превышать допустимые значения прибора. Такие шкалы дублируются в сопроводительной техдокументации. Когда подается питающее напряжение, снимаются показания. Необходимо выждать, когда прекратит колебаться стрелка. Когда она смещается в обратную сторону, то меняется полярность подключения. При чересчур сильном токе используется допшунтирование.

Схема подсоединения приспособления бывает прямой либо косвенной. В первом случае устройство непосредственно подключают в электроцепь меж источником питания и нагрузкой.

До того, как подключить приспособление необходимо учитывать:

постоянный либо переменный ток в электросети;
соблюдена ли полярность устройства;
стрелка приспособления должна располагаться за серединой шкалы;
границы измерения максимально возможных скачков тока в схеме;
соответствует ли внешняя среда рекомендованным показателям;
находится ли место измерений без влияния вибрации.

Подключение устройства

В цепь постоянного тока

Постоянный ток может проходить через разные электросхемы. В качестве примера можно привести всевозможные зарядные устройства, блоки питания. Чтобы ремонтировать подобные устройства, мастер должен иметь понимание, как подключается амперметр в электроцепь.

В домашних условиях такие навыки также не станут лишними. Они помогают человеку, который не слишком увлекается радиоэлектроникой, самому определять, например, время, на которое хватает зарядки батареи от фотоаппарата.

Чтобы провести эксперимент, понадобится в полной мере заряженный аккумулятор с номинальным напряжением, к примеру, в 3,5 В. Кроме того, нужно использовать лампу такого же номинала, чтобы создать последовательную схему:

аккумулятор;
амперметр;
лампочка.

Запись, которая обозначена на измерительном устройстве, фиксируется. К примеру, осветительный прибор будет потреблять электроэнергию мощностью в 150 миллиампер, а батарея имеет вместимость в 1500 миллиампер-часов. Следовательно, она будет работать в течение 10 часов, выдавая ток в 150 мА.

Цепь постоянного тока

К зарядному устройству

Часто возникает вопрос, как правильно подключать амперметр к зарядному устройству. В процессе применения зарядного устройства возникает надобность в измерении силы тока. Подобное даст возможность осуществлять контроль процесса накопления электроэнергии батареей, и избежать перезарядки с недозарядкой. Вследствие этого сроки эксплуатации аккумуляторной батареи существенно увеличатся.

Во время работы большого количества технических приспособлений появляется необходимость в контроле силы тока. Стрелки амперметра либо показатели на мониторе дискретного устройства покажут оператору такой физический параметр. Проводимые замеры нужны, чтобы поддержать рабоче состояние и для сигнализации о появлении аварийной ситуации.

Подсоединение к зарядному устройству

Как подключить вольтметр в машине?

Как уже было сказано выше, самый простой в плане подключения вольтметр – рассчитанный под установку в разъем прикуривателя. Такой прибор достаточно просто воткнуть вместо собственно прикуривателя, и все. Также для его установки можно воспользоваться удлинителем или тройником для этого же разъема. Это будет удобно, если розетка прикуривателя используется вами еще для чего-либо – для питания видеорегистратора, зарядки смартфона, или по прямому назначению.

С проводными моделями придется повозиться. Сначала рассмотрим вольтметр, у которого есть только два провода. Как правило, они всегда идут двух разных цветов, например, красный и черный. Если купленный вами вольтметр не откровенная подделка, то красный провод – это «плюс», а черный, соответственно, «минус» или «масса».

Любой вольтметр в машине подключается непосредственно к аккумуляторной батарее. Лучше, если через плавкий предохранитель. Так, кстати, подключены практически все розетки прикуривателя – прямо к АКБ через предохранитель. Соответствующие провода для подключения вольтметра лучше всего протянуть к аккумуляторной батарее самостоятельно. В качестве альтернативы можно попытаться найти «плюс» и «минус» под обшивкой панели приборов, либо в том месте, где подключена автомагнитола. Однако, повторимся, лучше всего – протянуть отдельные два провода прямо к АКБ, установив в разрыв плюсового провода плавкий предохранитель.

Что делать, если оба провода, выходящих из купленного вольтметра, имеют одинаковый цвет? Какой куда подключать? Все очень просто. Чтобы определить, какой из проводов соответствует «плюсу», а какой «минусу», попытайтесь измерить при помощи вольтметра напряжение обычной 9-вольтовой батарейки, именуемой в народе «крона». Если подключить провода правильно, то на дисплее отобразится корректный вольтаж без знака «минус» и других ошибок. Остается только наметить провода в соответствии с полярностью батарейки, и в таком же порядке тянуть их к АКБ.

На многих автомобильных вольтметрах узнать полярность проводов при помощи пальчиковой батарейки невозможно. Прибор просто не отреагирует на ее подключение. Происходит это потому, что сам вольтметр питается от источника, напряжение которого измеряет. И для его работы требуется обычно, как минимум, 3-5 вольта, которых в пальчиковой батарейке просто нет (там только 1,5 В).

Как подключить вольтметр в машине, если из него выходит три провода? Начать надо с идентификации двух основных проводов – плюсового и минусового. Ориентироваться можно либо по цветовой маркировке, либо (что более надежно) по измерению напряжения кроны. Третий оставшийся провод – сигнальный. Если его подключить к соответствующему проводу в машине, то вольтметр будет автоматически выключаться и включаться при повороте ключа в замке зажигания. По этому же принципу подключается сигнальный провод к автомагнитоле. Туда, кстати, его и можно подсоединить. Обозначается он буквами АСС.

Аналоговые вольтметры подключаются так же. Сначала определяется полярность проводов, после чего они подсоединяются к соответствующим клеммам АКБ. Предохранителем тоже не следует брезговать. Если с прибором что-либо случится, предохранитель предохранит ваш автомобиль от пожара.

Устройство и принцип действия

Если говорить о принципе действия, то все устройства такого типа, что позволяют осуществлять различные замеры в электрических сетях, бывают 2 видов:

Первая категория представляет собой стрелочные устройства. В них стрелка крепится к специальной раме, куда намотан кабель. Такая катушка будет располагаться рядом с магнитом в тех устройствах, что обычно применяются для сетей с постоянным током. Или рядом с другой катушкой – если прибор предназначается для тока переменного типа.

Тут следует уточнить, что модель, рассчитанная для сетей с переменным характером тока, в сети постоянного работать не будет.

Но если для подключения использовать диодный мост, то осуществить необходимые измерения в сети переменного тока он сможет, но с небольшой потерей точности.

Когда электрический ток проходит через обмотку, то в ней появляется электромагнитное поле, которое осуществляет взаимодействие с магнитом либо иной обмоткой, и происходит поворот рамки. Вращаться катушке, где расположена стрелка, не дает пружина. По этой причине угол поворота рамки будет соответствовать току, который через нее идет, и потенциалу на клеммах.

Для снижения стрелочных колебаний в устройстве присутствует электромагнитный демпфер.

Он может быть поршневым, выполненным из цилиндра и поршня, или сделанным из алюминиевой пластины. Чтобы увеличить точность показаний, стрелка имеет специальные противовесы, что сводят к нулю влияние силы тяжести. Да и сама система делается из такого типа стали, как легированная, чтобы уменьшает ее износ.

Особенности применения вольтметров в различных случаях

Чтобы получить точное значение напряжения, нужно правильно включить измерительный прибор. Соединение должно быть только параллельным. При этом важно соблюдать полярность. Её можно определить по схеме, где указано, как правильно подключить измерительные приборы. Теоретически идеальный вольтметр будет максимально точным при очень большом внутреннем сопротивлении. В таком случае через него будет проходить минимальный ток.

В реальной ситуации это условие не соблюдается, поэтому измерение производится с учётом предполагаемой величины напряжения. В данном случае требуется установить переключатель вольтметра в соответствии с нужным диапазоном.

Выбор вольтметра для измерения постоянного напряжения зависит от величины последнего:

Если напряжение не превышает 1 милливольта, то используют аппараты со встроенным усилителем.
До 1000 вольт можно применять обычные измерительные приборы разных видов.
Если нужно проверить этот параметр на высоковольтном участке, то необходимо использовать специальные электростатические приборы, предназначенные для работы в электросетях с напряжением свыше 1000 В.

Чтобы увеличить предел измерения, можно применять последовательное соединение добавочного сопротивления с прибором. В этом случае наблюдается прямо пропорциональная зависимость, то есть, чтобы увеличить предел измерения в N раз, следует сопротивление также увеличить в N раз.

Тип вольтметра для сети с переменным током выбирается в зависимости от значения напряжения и частоты тока:

Для измерения разности потенциалов менее 1 В подключается вольтметр с усилителем.
Напряжение до 1 кВ и до 10 кГц в электрической цепи измеряется с помощью обычных приборов.
При измерении высокочастотного переменного напряжения используются электростатические и термоэлектрические аппараты.

При измерении переменного напряжения прибор отображает значение, указанное на схеме. Оно примерно в 1.7 раз меньше амплитудного. Если используется правильная схема подключения, вольтметр будет показывать максимально точное значение. При проведении измерений в электросетях с переменным током в качестве добавочного сопротивления можно применять как резисторы, так и трансформаторы напряжения.

Правила подключения вольтметра

Перед тем как приступать к определению напряжения в электросети, следует сделать правильный выбор типа вольтметра с учетом особенностей использования различных моделей. Необходимо также учитывать ряд параметров:

Внутреннее сопротивление измерительного прибора. Чем оно выше, тем точнее результат измерений. Определить эту характеристику поможет схема применяемого вольтметра. На практике важно, чтобы его рабочий диапазон был больше, чем значение измеряемого параметра. На приборе должно быть соответствующее обозначение.
Диапазон напряжений, который подлежит измерению. Обычно подключение вольтметра происходит после выбора необходимого варианта. Измерение очень малых или больших напряжений осуществляется с помощью специальных устройств — усилителей или трансформаторов.
Если нужно узнать величину переменного напряжения, необходимо учитывать не только разность потенциалов, но и рабочую частоту. Каждый вольтметр включается при условии соблюдения определённых допустимых пределов, при которых он должен применяться.
Важной характеристикой является погрешность измерения. Идеальной точности измерений, подсоединив прибор, добиться практически невозможно. Поэтому мастер должен точно знать максимально допустимую погрешность. Обычно она указывается на приборе.

Важно! Для определения напряжения включайте вольтметр в цепь параллельно, иначе вы сможете определить только ЭДС источника, если он есть.

Амперметр и вольтметр. Правила включения.

Измерение напряжения.

Прибор, предназначенный для измерения напряжения называется вольтметр, и, в отличие от амперметра, в цепь он включается параллельно участку цепи, напряжение на котором необходимо определить. И, опять же, в противоположность идеальному амперметру, имеющему нулевое сопротивление, сопротивление идеального вольтметра должно быть равно бесконечности. Давай разберемся с чем это связано:

Если бы в цепи не было вольтметра, ток через резисторы был бы один и тот же и определялся по Закону Ома следующим образом:

Итак, величина тока составила бы 1 А, а соответственно напряжение на резисторе 2 было бы равно 20 В. С этим все понятно, а теперь мы хотим измерить это напряжение вольтметром и включаем его параллельно с
. Если бы сопротивление вольтметра было бы бесконечно большим, то через него просто не потек бы ток (
), и прибор не оказал бы никакого воздействия на исходную цепь. Но поскольку
имеет конечную величину и не равно бесконечности, то через вольтметр потечет ток и, в связи с этим напряжение на резисторе
уже не будет таким, каким бы оно было при отсутствии измерительного прибора. Вот поэтому идеальным был бы такой вольтметр, через который не проходил бы ток.

Как и в случае с амперметром, есть специальный метод, который позволяет увеличить пределы измерения напряжения для вольтметра. Для осуществления этого необходимо включить последовательно с прибором добавочное сопротивление, величина которого определяется по формуле:

Это приведет к тому, что показания вольтметра будут в n раз меньше, чем значение измеряемого напряжения. По традиции давайте рассмотрим небольшой практический пример

Здесь мы добавили в цепь добавочное сопротивление
. Перед нами стоит задача измерить напряжение на резисторе
:
. Давайте определим, что при таком включении будет на экране вольтметра:

Подставим в эту формулу выражение для расчета сопротивления добавочного резистора:

Таким образом:
. То есть показания вольтметра будут в n раз меньше, чем величина напряжения, которое мы измеряли. Так что, используя данный метод, возможно увеличить пределы измерения вольтметра

В завершении статьи пару слов об измерении сопротивления и мощности.

Для решения обеих задач возможно совместное использование амперметра и вольтметра. В предыдущих статьях (про мощность и сопротивление) мы подробно останавливались на понятиях сопротивления и мощности и их связи с напряжением и сопротивлением, таким образом, зная ток и напряжение электрической цепи можно произвести расчет нужного нам параметра. Ну а кроме того есть специальные приборы, которые позволяют произвести измерения сопротивления участка цепи – омметр – и мощности – ваттметр.

В общем-то, на этом, пожалуй, на сегодня закончим, следите за обновлениями и заходите к нам на сайт! До скорых встреч!

Общие рекомендации по подключению

Теперь приведем небольшие рекомендации, как правильно подключить вольтметр, чтобы он показал максимально точные данные. Первый момент состоит в том, что подключение прибора в электроцепь нельзя осуществлять последовательно, иначе он поломается из-за снижения тока. Подключение должно осуществляться лишь параллельно, ведь это не влияет на течение тока. И сопротивление должно быть большим.

Многие очень часто путают вольтметр с амперметром, в котором все будет наоборот.

Схема подключения прибора будет выглядеть так, что для замера напряжения, которое присутствует в цепи между 2 точками, он подсоединяется так, чтобы включение было расположено напротив источника питания. Устройство влияния на ток не оказывает по причине того, что пропускает его через себя. Поэтому его сопротивление так велико.

Для расширения диапазона замеров можно подсоединить к обмотке устройства дополнительный резистор.

Тогда на измеритель пойдет лишь часть тока, что будет пропорциональна сопротивлению прибора. Если нам известно сопротивление резистора у вольтметра, то можно будет определить показатель напряжения.

Сам резистор устанавливается внутрь вольтметра и одновременно используется с целью снижения влияния различных факторов на результаты измерений. Поэтому он делается из материала, который имеет максимально низкий температурный коэффициент. Его сопротивление будет меньше, чем в катушке, из-за чего общее сопротивление не будет зависеть от температурного режима.

Постоянное напряжение

Если говорить о напряжении постоянного типа, то для замера показателей электрической цепи следует иметь так называемый постоянный тококомпенсатор. Хотя более простым решением будет использование обычного цифрового устройства. Чтобы измерить значения, начинающиеся от десятков милливольт и заканчивающиеся сотнями вольт, применяют такие устройства:

электродинамические;
электромагнитные;
магнитоэлектрические.

При таком типе измерений можно использовать и добавочные сопротивления.

Если осуществляется измерение такого типа напряжения в несколько киловольт, то обычно используются вольтметры электростатического типа. Реже – другие типы устройств, что подключаются через делитель.

Переменный ток

Чтобы правильно замерить характеристики переменного тока рассматриваемым устройством, нужно иметь так называемый измерительный трансформатор. Он используется для осуществления подобных замеров и повышения безопасности людей за счет того, что позволяет получить гальваническую развязку от цепи высокого напряжения. Кстати, этот способ будет единственно правильным вообще, ведь по технике безопасности запрещено проводить измерения без таких трансформаторов.

Использование подобных трансформаторов даст возможность увеличить пределы измерения устройств, то есть можно замерять большие напряжения и токи посредством низковольтных и слаботочных приборов. Если измеряется переменный ток до значений в единицы вольт, то применяют:

цифровые вольтметры;
выпрямительные;
аналоговые.

Если до сотен вольт – электродинамические, выпрямительные и электромагнитные. Если же до нескольких десятков мегагерц, то измерения нужно проводить электростатическими и термоэлектрическими вольтметрами.

Вольтметр. Прибор для измерения напряжения в электрической цепи

Все мы знаем, что напряжение в бытовой розетке 220 В (стоит помнить, что не во всех странах). Но ведь оно иногда может быть больше или меньше и возникает логичный вопрос — а как померять напряжение? Для этого нам и нужен вольтметр.

И так, вольтметр — это прибор, который измеряет разность потенциалов (в Вольтах) или напряжение. Принцип работы классического вольтметра довольно прост — ток, который индуцируется в катушке при подключении к источнику напряжения, создает вращающий момент, который перемешает стрелку электроизмерительного прибора. Отклонение стрелки всегда прямо пропорционально разности потенциалов между измеряемыми точками. Стоит помнить, что вольтметр ВСЕГДА подключается параллельно к цепи, в которой ведется измерение напряжения.

READ Как подключить монопод к nokia lumia 720

Вольтметр. Виды. Устройство. Работа. Применение. Особенности

Вольтметр – измерительный прибор для считывания уровня электрического напряжения. Он подключается параллельно нагрузке или непосредственно к источнику напряжения (U). Единица измерения напряжения — Вольт (V). Прибор имеет большое сопротивление. Чем оно больше, тем он лучше и точнее. Это снижает воздействие на измеряемую цепь, и дает возможность считать данные о напряжении с минимальной погрешностью.

По предназначению приборы могут быть:

Постоянного напряжения.
Переменного напряжения.
Импульсной чувствительности.
Фазовые.
Селективного поиска частот.
Универсальные.

Постоянного напряжения

Вольтметр постоянного напряжения имеет маркировку В2. Он применяется в сетях с постоянным током. Обычно такие приборы используют как тестер для различного оборудования, а также автомобильной проводки.

Переменного напряжения

Приборы переменного напряжения имеют маркировку В3. Он используется в сетях соответствующего тока. Прибор преобразовывает переменные параметры в постоянные, на выходе проводится усиление сигнала, который поступает на измерительный механизм. Фактически внутри, устройство для переменных сетей, соответствует прибору постоянного тока, но перед этим имеет специальную систему для преобразования параметров электричества.

Импульсной чувствительности

Импульсочувствительные модели маркируются обозначением В4. Они предназначены для снятия показаний коротких импульсных напряжений. Часто такие вольтметры применяют для поиска импульсных помех. Иными словами, с помощью данного прибора можно выявить, на каком участке электрической цепи присутствует слабый контакт. Благодаря этому свойству импульсные блоки применяют при тестировании электропроводки автомобилей, микросхем и т.д.

Фазовые

Фазовые аппараты маркируются как В5. Приборы предназначены для снятия измерений квадратурных составляющих первой гармоники. Принцип действия таких измерителей заключается в том, что они оснащаются двумя чувствительными зонами. Прибор снимает два показания. Первоначальная фаза устройством воспринимается как ноль. Такие приборы практически не востребованы, поскольку в быту являются ненужными.

Селективного поиска частот

Измерительные приборы селективного поиска частот имеют на корпусе обозначение В6. Они одни из самых габаритных. Вольтметры этого типа могут выделять гармонические составляющие сложных сигналов. Фактически их конструкция имеет много общего с радиоприемниками, которые ловят частоты сигналов.

Универсальные

Универсальные измерители являются многофункциональным устройством, которое позволяет снимать показатель напряжение в любых электрических сетях. На корпусе таких приборов стоит маркировка В7. Зачастую в комплекте с такими устройствами идут наборы шунтов для проведения безопасного подключения.

По внешним параметрам измерители разделяют на три категории:

Переносные.
Стационарные.
Щитовые.

Переносные вольтметры являются полностью автономными. Они отличаются небольшими размерами, весом и удобным корпусом для транспортировки. Мультиметр или тестер считаются одной из разновидностей переносных вольтметров. Зачастую такие приборы оснащаются двумя электродами для снятия показаний электрической цепи без необходимости закрепления прищепками или крокодилами.

Стационарные вольтметры являются более тяжелыми. Они обычно устанавливаются в сложное электрическое оборудование. Такие приборы более чувствительные, поэтому отличаются повышенными габаритами. Их устанавливают на производственных объектах, где постоянно требуется контролировать состояние электросети, которая поддерживает работу холодильных установок, нагревательных элементов, систем кондиционирования и пр. Особенно они важны, если идет питание от генератора.

Щитовые вольтметры имеют много общего со стационарными, поскольку их нельзя переносить. Они зачастую имеют более компактный корпус, чем стационарные, но все-таки крупнее переносных вольтметров. Обычно их устанавливают в щитовые шкафы.

Принцип действия

По принципу действия вольтметры, как и любые другие приборы, предназначенные для изменения параметров электрической цепи, бывают электронными и механическими. Способы, по которым они проводят измерения, отличаются. Сложно сказать какой принцип лучше.

Электромеханические

Электромеханические вольтметры имеют стрелку, которая закреплена на рамке с обмоткой. Рамка насаживается на ось с постоянным магнитом. При подаче напряжения создается электромагнитное поле. В результате его взаимодействия с полем постоянного магнита, рамка начинает отклоняться вместе со стрелкой, которая указывает на шкалу.

Такие приборы могут иметь различную чувствительность, которая выражается коэффициентом пропорциональности между цифровым отображением угла на шкале и реальным напряжением. Для того чтобы предотвратить колебания стрелки на шкале, и снять точные показания применяется индукционный демпфер.

Обычно его делают из алюминиевой пластины, которая также крепится на оси и передвигается вместе со стрелкой. Создаваемые электромагнитные завихрения контактируют с пластиной, подобно парусу и ветру. Это притормаживает колебания стрелки. Также бывает воздушный демпфер, который состоит из механизма из поршня и цилиндра.

При колебаниях стрелки они придерживают ее, не допуская сильных скачков. Проводится обычное затормаживание поршнем, зафиксированным в цилиндре.

Также внутри электромеханических вольтметров имеется система противовесов в виде грузиков устанавливаемых на стрелку. Они не допускают ее отклонение под влиянием силы тяжести. Благодаря этому устройство дает точные показатели вне зависимости от угла наклона при проведении измерения. Подвижные части механизма вольтметра делают из твердой стали, которая не поддается истиранию. Все стержни полируются для снижения трения.

При подключении таких приборов необходимо соблюдать полярность, поскольку при неправильном соединении стрелка будет пытаться повернуться в противоположную сторону, что не позволяет специальный стопор в корпусе.

Электронные

Электронные вольтметры могут быть аналоговыми или полностью электронными. Аналоговые приборы внешне напоминают обычные механические. Они также оснащаются стрелкой, которая указывает на шкалу. Внутри них имеется компактная система преобразования входного напряжение в постоянное. Благодаря этому колебания стрелки исключаются. Специальный детектор в зависимости от уровня напряжения отклоняет стрелку под определенным углом, который и соответствует измеренному напряжению цепи.

Цифровые вольтметры имеют микросхему (контроллер). На внешней панели имеется дисплей, на котором отображается напряжение в цифровом виде. Такие приборы отличаются большой точностью, компактностью, легкостью и надежностью. Точность вольтметра в первую очередь зависит от преобразователя, переводящего параметры напряжения в кодированный цифровой сигнал, который отображается на дисплее.

Как подключать вольтметр и правила пользования

В электрических схемах вольтметр отображается латинской буквой «V». Для получения точных данных прибор должен быть подключен параллельно участку цепи, на которой необходимо провести измерение напряжения. При подсоединении важно соблюсти полярность. Для непосредственной фиксации проводов прибора к проводнику он оснащается специальными зажимами или точечными электродами.

В тех случаях, если необходимо замерить напряжение источника питания, прибор подключается непосредственно к его клеммам. При этом необходимо учитывать, что для высоковольтного напряжения нельзя применять слабые вольтметры, не рассчитанные для таких параметров.

Все устройства разделяются по диапазону измерения. Существуют вольтметры, которые могут фиксировать как милливольты, так и киловольты. Бывают также модели для работы с микросхемами, так называемые микровольтметры.

Они чувствительны к миллионной части вольта. Следует всегда смотреть на диапазон частоты измерения, перед тем как использовать вольтметр для снятия параметров напряжения в отдельно взятом участке электрической цепи.

Применив микровольтметр вместо киловольтметра можно вызвать короткое замыкание.

Особенно важно обратить внимание, что если прибор рассчитан для постоянного тока, то его нельзя подключать к переменному, и наоборот. Если применяется универсальный вольтметр, то перед его подключением необходимо выбрать режим измерения.

В случае, когда он применяется для измерения постоянного напряжение, то на панели вольтметра необходимо установить значение, например + 60В. После этого нужно уменьшать вольтаж до тех пор, пока прибор не начнет считывание. Это проводится потому, что сети постоянного тока могут иметь различные напряжения.

К примеру, в военной технике – 24В, автомобилях – 12В, а в некоторых мотоциклов – 6В. В том случае, когда нужно работать с сетью переменного тока, то устанавливается показатель 220В.

Специфика установки

Таблица характеристик цифрового вольтметра.

Если с цифровыми вольтметрами, которые питаются от прикуривателя, не возникает проблем во время монтажа, то модели, устанавливаемые непосредственно в приборную панель, часто заставляют водителей задуматься над порядком их подключения.

Большинство вольтметров, представленных на рынке, имеют два или три провода для подключения к сети, хотя встречаются модели и с четырьмя контактами. Провода имеют стандартную цветовую маркировку:

красный провод соответствует «плюсу»,
черный провод подключается к «минусу»,
белый провод отвечает за управление интенсивностью подсветки, включение и выключение устройства.

Источники

https://osensorax.ru/electricity/kak-podklyuchit-voltmetr
https://srub-brusa.ru/raboty/kak-podklyuchit-voltmetr.html
https://math-nttt.ru/novosti/shema-podklyucheniya-voltmetra.html
https://nordtool.ru/remont/kak-podklyuchit-voltmetr-v-cep-2.html
https://kamuflyzh.ru/instrument-i-oborudovanie/podklyuchenie-voltmetra-v-cep.html
https://DiesElit.ru/osnovy/voltmetr-vklyuchaetsya-v-cep.html
https://LesSale.ru/glavnoe/podklyuchenie-voltmetra.html
https://BurForum.ru/elektroraboty/kak-podklyuchaetsya-voltmetr.html
https://dismaster.ru/masteru/kakim-obrazom-vklyuchayut-v-elektricheskuyu-tsep-voltmetr.html
https://stroy-podskazka.ru/voltmetr/kak-podklyuchit/
https://CrystalSoap.ru/elektrika-remont/kak-podklyuchit-voltmetr.html
https://etnis22.ru/baza-znanij/kak-v-elektricheskuyu-tsep-podklyuchaetsya-voltmetr.html
https://int43.ru/raboty/kak-podklyuchit-voltmetr-v-cep-2.html

Вольтметры постоянного тока — CoderLessons.com

Вольтметр постоянного тока — это измерительный прибор, который используется для измерения напряжения постоянного тока в любых двух точках электрической цепи. Если мы поместим резистор последовательно с гальванометром с подвижной катушкой с постоянными магнитами (PMMC), то вся комбинация вместе будет действовать как вольтметр постоянного тока .

Последовательное сопротивление, которое используется в вольтметре постоянного тока, также называется последовательным множителем или просто множителем. Это в основном ограничивает количество тока, протекающего через гальванометр, чтобы предотвратить превышение током измерителя значения полной шкалы отклонения. Принципиальная схема вольтметра постоянного тока показана на рисунке ниже.

Мы должны поместить этот вольтметр постоянного тока через две точки электрической цепи, где должно измеряться напряжение постоянного тока.

Примените KVL вокруг петли вышеупомянутой цепи.

V−ImRse−ImRm=0(уравнение 1)

RightarrowV−ImRm=ImRse

RightarrowRse= fracV−ImRmIm

RightarrowRse= fracVIm−Rm(уравнение 2)

Куда,

Rse — сопротивление множителя серии

V — измеряемое постоянное напряжение полного диапазона

Im — ток отклонения полной шкалы

Rm — внутреннее сопротивление гальванометра

Отношение измеряемого постоянного напряжения полного диапазона, V и падения напряжения постоянного тока на гальванометре, Vm, известно как множитель , м. Математически это можно представить как

m= fracVVm(уравнение 3)

Из уравнения 1 мы получим следующее уравнение для измеряемого постоянного напряжения полного диапазона , V.

V=ImRse+ImRm(уравнение 4)

Падение постоянного напряжения на гальванометре, Vm, является произведением тока отклонения полной шкалы, Im и внутреннего сопротивления гальванометра, Rm. Математически это можно записать как

Vm=ImRm(уравнение 5)

Заменить , уравнение 4 и уравнение 5 в уравнении 3.

т= гидроразрываIтRсе+IтRтIтRм

Rightarrowm= fracRseRm+1

Rightarrowm−1= fracRseRm

Rse=Rm left(m−1 right)(Уравнение 6)

Мы можем найти значение сопротивления последовательного множителя , используя либо Уравнение 2, либо Уравнение 6 на основе доступных данных.

Многодиапазонный вольтметр постоянного тока

В предыдущем разделе мы обсуждали вольтметр постоянного тока, который получается путем последовательного размещения умножительного резистора с гальванометром PMMC. Этот вольтметр постоянного тока можно использовать для измерения определенного диапазона напряжений постоянного тока.

Если мы хотим использовать вольтметр постоянного тока для измерения напряжений постоянного тока в нескольких диапазонах , то вместо резистора с одним множителем мы должны использовать несколько параллельных умножительных резисторов, и вся эта комбинация резисторов включена последовательно с гальванометром PMMC. Принципиальная схема многодиапазонного вольтметра постоянного тока показана на рисунке ниже.

Мы должны поместить этот многодиапазонный вольтметр постоянного тока через две точки электрической цепи, где должно измеряться напряжение постоянного тока требуемого диапазона. Мы можем выбрать желаемый диапазон напряжений, подключив переключатель s к соответствующему резистору умножителя.

Пусть m1,m2,m2 и m4 являются множителями множителя вольтметра постоянного тока, когда мы рассматриваем измеряемые напряжения постоянного тока полного диапазона как, V1,V2,V3 и V4 соответственно. Ниже приведены формулы, соответствующие каждому множителю.

м1= гидроразрываV1Vм

м2= гидроразрываV2Vм

м3= гидроразрываV3Vм

м4= гидроразрываV4Vм

В вышеприведенной схеме есть четыре последовательных умножающих резистора , Rse1,Rse2,Rse3 и Rse4. Ниже приведены формулы, соответствующие этим четырем резисторам.

Rse1=Rm left(m1−1 right)

Rse2=Rm left(m2−1 right)

Rse3=Rm left(m3−1 right)

Rse4=Rm left(m4−1 right)

Таким образом, мы можем найти значения сопротивления каждого последовательного множительного резистора, используя приведенные выше формулы.

2.3 Вольтметр в7-40/1

Вольтметр В7-40/1 – высококачественный цифровой универсальный прибор, предназначенный для измерения постоянного и переменного напряжений, силы токов и сопротивления постоянному току. Вольтметр В7-40/1 применяется при производстве радиоаппаратуры и электрорадиоэлементов, при научных и экспериментальных исследованиях, в лабораторных и цеховых условиях. Встроенный в вольтметр В7-40/1 интерфейс IEEE 488 позволяет успешно использовать его в составе автоматизированных информационно — измерительных систем.

Вольтметр В7-40/1 соответствует жестким условия эксплуатации. Точность измерения по постоянному току вольтметра В7-40/1 — 0,05 % Максимальная разрешающая способность В7-40/1 — 1 мкВ; 10 мкА; 1 мОм

Рисунок 5: Внешний вид вольтметра В7-40/1.

Рисунок 6: Комплект вольтметра В7-40/1.

Таблица 3: Технические характеристики вольтметра В7-40/1.

Напряжение постоянного тока
Диапазоны	0,2; 20; 200; 1000 (2000) В
Разрешение	1, 10, 100 мкВ; 1; 10 мВ
Основная погрешность измерения	±(0,04 %+ 5 ед. мл. р)
Входное сопротивление:
на диапазоне 0,2 В не менее	1 ГОм
на диапазоне 2 В не менее	2 ГОм
на диапазонах 200….1000 В, не менее	10 МОм
Напряжение переменного тока
Диапазоны	0,2; 2; 20; 200; 700 В
Разрешение	1, 10, 100 мкВ, 1, 10 мВ
Основная погрешность измерения	±(0,6 % + 200 ед. мл. р)
Диапазон частот	20 Гц — 100 кГц
Входной импеданс	1 МОм 50 пФ
Постоянный ток
Диапазон	2 А
Разрешение	10 мкА
Основная погрешность измерения	±(0,15 %+ 10 ед. мл. р)
Переменный ток
Диапазон	2 А
Разрешение	10 мкА
Основная погрешность измерения	±(0,8 %+300 ед. мл. р)
Диапазон частот	20 Гц — 5 кГц

Продолжение таблицы 3.

Сопротивление
Диапазоны	200 Ом; 2; 20; 200; 2000 кОм; 20 МОм; 2 ГОм
Разрешение	1, 10, 100 мОм, 1, 10, 100 Ом, 10 кОм
Выходной ток при измерении сопротивления	(200 Ом, 2 кОм) -1 мА±0,2 мА, (20 кОм, 200 кОм) — 0,01мА±0,002 мА, (2000 кОм )- 1 мкА±0,2мкА, 20 МОм — 0,25 мкА
Основная погрешность измерения	±(0,15 % + 10 ед. мл.р)
Частота
Диапазон	20 Гц — 1 МГц
Разрешение	1 Гц
Напряжение входного сигнала	0,5 — 150 В
Основная погрешность измерения	±(0,03 % + 3 ед. мл.р)
Период
Диапазон	100 мкс — 50 мс;
Напряжение входного сигнала	1 — 30 В
Разрешение	1 мкс
Основная погрешность измерения	±(0,1 % + 3 ед. мл.р)
Общие
Питание	220 В/50 Гц
Диапазон рабочих температур	5 … + 40 °С
Габаритные размеры	310x100x268 мм
Масса	3 кг

Принцип работы вольтметра и типы вольтметра

Что такое вольтметр?

Вольтметр — измеритель напряжения. Которая измеряет напряжение между двумя узлами. Мы знаем, что единица измерения разности потенциалов — вольт. Таким образом, это измерительный прибор, который измеряет разность потенциалов между двумя точками.

Принцип работы вольтметра

Основной принцип вольтметра заключается в том, что он должен быть подключен параллельно, в котором мы хотим измерить напряжение.Параллельное соединение используется потому, что вольтметр сконструирован таким образом, что он имеет очень высокое значение сопротивления. Таким образом, если это высокое сопротивление подключено последовательно, ток будет почти нулевым, что означает, что цепь стала разомкнутой.

Если он подключен параллельно, то полное сопротивление нагрузки будет параллельно высокому сопротивлению вольтметра, и, следовательно, комбинация даст почти такое же полное сопротивление, что и нагрузка. Также в параллельной цепи мы знаем, что напряжение одинаково, поэтому напряжение между вольтметром и нагрузкой почти одинаково, и, следовательно, вольтметр измеряет напряжение.
Для идеального вольтметра сопротивление должно быть бесконечным, и, следовательно, потребляемый ток должен быть нулевым, поэтому в приборе не будет потерь мощности. Но это практически недостижимо, поскольку у нас не может быть материала с бесконечным сопротивлением.

Классификация или типы вольтметров

По принципу конструкции у нас есть различных типов вольтметров , в основном это —

Вольтметр с подвижной катушкой на постоянных магнитах (PMMC).
Вольтметр подвижного железа (MI).
Электродинамометрический вольтметр.
Вольтметр выпрямительного типа
Вольтметр индукционного типа.
Вольтметр электростатического типа.
Цифровой вольтметр (DVM).

В зависимости от того, какие измерения мы проводим, у нас есть-

Вольтметр постоянного тока.
Вольтметр переменного тока.

Для вольтметров постоянного тока используются приборы PMMC, прибор MI может измерять как напряжение переменного, так и постоянного тока, электродинамометр типа, тепловой прибор может также измерять напряжения постоянного и переменного тока.Индукционные счетчики не используются из-за их дороговизны, неточности измерения. Вольтметр выпрямительного типа, электростатический тип, а также цифровой вольтметр (DVM) могут измерять как переменное, так и постоянное напряжение.

Вольтметр PMMC

Когда проводник с током помещен в магнитное поле, на проводник действует механическая сила, если он присоединен к подвижной системе, при движении катушки указатель перемещается по шкале. Приборы
PMMC имеют постоянные магниты. Он подходит для измерения постоянного тока, потому что здесь отклонение пропорционально напряжению, потому что сопротивление постоянно для материала измерителя и, следовательно, если полярность напряжения меняется на противоположную, отклонение стрелки также будет обратным, поэтому он используется только для измерения постоянного тока.Этот тип инструментов называется инструментом типа Д’Арнсонваля. Он имеет преимущества линейной шкалы, низкое энергопотребление, высокая точность.
Основные недостатки:
Он измеряет только количество постоянного тока, более высокую стоимость и т. Д.

Где,
B = плотность потока в Вт / м ².
i = V / R, где V — измеряемое напряжение, а R — сопротивление нагрузки.
l = длина змеевика в м.
b = ширина бухты в м.
N = количество витков в катушке.

Расширение диапазона вольтметра PMMC

В вольтметрах PMMC мы также можем расширить диапазон измерения напряжения.Просто подключив сопротивление последовательно к измерителю, мы можем расширить диапазон измерения.

Пусть,
В — напряжение питания в вольтах.
R _v — сопротивление вольтметра в Ом.
R — внешнее сопротивление, включенное последовательно, в Ом.
В ₁ — напряжение на вольтметре.
Затем внешнее сопротивление, которое должно быть подключено последовательно, задается

Вольтметром MI

Приборы MI означают подвижный металлический прибор. Он используется для измерений как переменного, так и постоянного тока, потому что отклонение θ пропорционально квадрату напряжения, предполагая, что импеданс измерителя постоянный, поэтому независимо от полярности напряжения он показывает направленное отклонение, кроме того, они классифицируются еще двумя способами. ,

Тип аттракциона.
Тип отталкивания.

Где, I — полный ток, протекающий в цепи, в амперах. I = V / Z
Где V — измеряемое напряжение, а Z — полное сопротивление нагрузки.
L — это собственная индуктивность катушки Генри.
θ — отклонение в радианах.

Тип притяжения MI Принцип прибора

Если немагнитное мягкое железо помещается в магнитное поле, оно притягивается к катушке, если к системам прикреплен указатель, и ток проходит через катушку в результате приложенного напряжения , он создает магнитное поле, которое притягивает кусок железа и создает отклоняющий момент, в результате чего стрелка перемещается по шкале.

Тип отталкивания Принцип работы прибора MI

Когда две железные части намагничиваются с одинаковой полярностью, пропуская ток, который осуществляется путем подачи напряжения на вольтметр, между ними возникает отталкивание, и это отталкивание создает отклоняющий момент, из-за которого стрелка перемещается .
Преимущества заключаются в том, что он измеряет как переменный, так и постоянный ток, дешевый, низкий коэффициент трения, надежность и т. Д. Он в основном используется при измерении переменного тока, поскольку при измерении постоянного тока погрешность будет больше из-за гистерезиса.

Электродинамометр Тип вольтметр

Инструменты электродинамометра используются, потому что они имеют одинаковую калибровку как для переменного, так и для постоянного тока, т.е. если он откалиброван постоянным током, то также без калибровки мы можем измерять переменный ток.

Электродинамометр Тип вольтметра Принцип

У нас есть две катушки, неподвижная и подвижная катушки. Если напряжение приложено к двум катушкам, в результате чего ток течет по двум катушкам, он останется в нулевом положении из-за развития равного и противоположного крутящего момента.Если направление одного крутящего момента меняется на противоположное, когда ток в катушке меняет направление, создается ненаправленный крутящий момент.
Для вольтметра соединение является параллельным, и неподвижная и подвижная катушки соединены последовательно с неиндуктивным сопротивлением.
φ = 0, где φ — фазовый угол.

Где, I — величина тока, протекающего в цепи, в Amp = V / Z.
В и Z — приложенные напряжения и импеданс катушки соответственно.
M = взаимная индуктивность катушки.
Они не имеют погрешности гистерезиса, могут использоваться как для измерения переменного, так и постоянного тока, основными недостатками являются низкое соотношение крутящий момент / вес, высокие потери на трение, дороговизна по сравнению с другими приборами и т. Д.

Выпрямительный вольтметр

Принцип выпрямительного вольтметра

Они используются для измерений переменного или постоянного тока. Для измерения постоянного тока мы должны подключить измеритель PMMC, который измеряет пульсирующее постоянное напряжение, которое измеряет выпрямленное напряжение, подключенное к мостовому выпрямителю.

Преимущества выпрямительного вольтметра

Может использоваться на высоких частотах.
Имеет единую шкалу для большинства диапазонов.

Недостатки появления ошибки из-за снижения чувствительности к температуре при работе от переменного тока.

Цифровые вольтметры (DVM)

Цифровые вольтметры (DVM) Принцип

Цифровой вольтметр — это прибор, который может давать выходное напряжение не путем отклонения, а напрямую отображать значение. Это очень хороший инструмент для измерения напряжения, так как он полностью устраняет ошибку из-за параллакса, приближения в измерениях, может быть выполнено высокоскоростное считывание, а также его можно сохранить в памяти для дальнейшего анализа.Главный принцип заключается в том, что значение измеряется той же схемой, но это значение не используется для отклонения указателя, а подается на аналого-цифровой преобразователь и отображается как цифровое значение.

Электростатические инструменты

Электростатические инструменты Принцип

Когда электрическому полю, создаваемому заряженными частицами, позволяют воздействовать на проводники, заряженные током, создается отклоняющий момент. Это можно сделать, используя:

Два электрода с противоположным зарядом, один из которых зафиксирован, а другой — подвижен.
Сила между двумя электродами, которая вызывает вращательное движение движущегося электрода.

Где V — напряжение, которое необходимо измерить в вольтах, C — значение емкости в фарадах, а θ — отклонение в радианах.
Преимущества электростатического счетчика с низким энергопотреблением, возможность использования как для переменного, так и для постоянного тока, отсутствие потерь на гистерезис, отсутствие погрешностей из-за рассеянного магнитного поля. Недостатки в том, что он имеет неравномерный масштаб, низкое рабочее усилие, он имеет большие размеры и размер, а также его конструкция не является прочной.

Рабочий и структурная схема электронного вольтметра

Аналоговый электронный вольтметр использует электронный усилитель для улучшения характеристик электромеханического вольтметра. Например, электронный вольтметр имеет гораздо более высокое входное сопротивление, чем электромеханический прибор, поэтому эффект нагрузки вольтметра значительно снижается.

Кроме того, уровни напряжения, которые обычно слишком малы для измерения на электромеханическом приборе, могут быть усилены до измеримых уровней в электронном приборе.

Рабочий электронный вольтметр

Базовая схема аналогового электронного вольтметра одного типа показана на рисунке 1. Эта конкретная схема состоит из трех каскадов: входного аттенюатора, электронного усилителя и каскада электромеханического вольтметра .

Рис.1: Схема электронного вольтметра (блок-схема)

Обратите внимание на большой треугольный графический символ, обычно используемый для обозначения усилителя. Также обратите внимание на небольшой треугольный символ, обозначающий землю инструмента.

Входной аттенюатор — это просто делитель напряжения, который делит (или ослабляет) высокие входные напряжения до измеримых уровней.

Усилитель имеет очень высокое входное сопротивление, так что практически отсутствует нагрузка на резисторы аттенюатора. Он также имеет низкое выходное сопротивление для подачи тока, необходимого для электромеханического каскада вольтметра.

Усилитель

Усилитель имеет коэффициент усиления (или усиления) по напряжению, равный 1, что означает, что входное напряжение 1 В дает выходное напряжение 1 В.Таким образом, его функция заключается исключительно в обеспечении высокого входного сопротивления и низкого выходного сопротивления. В этой ситуации говорят, что это буфер между каскадами аттенюатора и измерения напряжения; таким образом, он называется буферным усилителем.

Для усилителя должно быть предусмотрено напряжение питания постоянного тока (В _cc), которое может быть получено от батареи или источника питания, содержащегося в приборе. Работа усилителя не может быть понятна до тех пор, пока не будут изучены электронные устройства.

Ступень электромеханического вольтметра

Электромеханический каскад измерения напряжения, как правило, предназначен для измерения FSD с выходным сигналом усилителя 1 В.Поскольку усиление имеет коэффициент усиления 1, его выходное напряжение (V ₀) равно входному (V _i) аттенюатора. Таким образом, измеритель FSD получается, когда аттенюатор выдает выходное напряжение 1 В.

Аттенюатор

Переключатель аттенюатора — это переключатель выбора диапазона вольтметра. Когда переключатель находится в положении A, вход аттенюатора 1 В передается на ступень измерения напряжения, чтобы получить FSD. Это (1 В) максимальное входное напряжение, которое можно измерить, когда переключатель находится на клемме A.Таким образом, положение A переключателя выбора диапазона идентифицируется как положение диапазона 1 В [см. Рисунок 2].

Рис. 2: Выбор диапазона электронного вольтметра

Когда переключатель выбора находится в положении D, теорема о делителе напряжения дает выходной сигнал аттенюатора как:

\ [{{V} _ {i}} = E \ раз \ frac {{{R} _ {4}}} {{{R} _ {1}} + {{R} _ {2}} + {{R} _ {3}} + {{R} _ {4}}} \]

\ [{{E} _ {\ max}} = {{V} _ {i}} \ times \ frac {{{R} _ {1}} + {{R} _ {2}} + {{R} _ {3}} + {{R} _ {4}}} {{{R} _ {4}}} \]

Для FSD, V _i = 1 В .Следовательно, максимальное входное напряжение составляет

\ [{{E} _ {\ max}} = 1 \ times \ frac {800 + 100 + 60 + 40} {40} = 25 В \]

Как показано на рисунке 13 -11 (c), положение D переключателя дает диапазон вольтметра 25 В.

Пример электронного вольтметра

Рассчитайте входное сопротивление вольтметра на рисунке 13-11 (a), если входное сопротивление усилителя не влияет на аттенюатор. Также определите диапазон вольтметра в положениях B и C переключателя диапазонов.

Решение

$ \ begin {align} & R = {{R} _ {1}} + {{R} _ {2}} + {{R} _ {3}} + {{R} _ {4}} \\ & = 800 + 100 + 60 + 40 = 1 \ text {M} \! \! \ Omega \! \! \ Text {} \\\ end {align} $

В позиции B ,

\ [{{E} _ {\ max}} = {{V} _ {i}} \ times \ frac {{{R} _ {1}} + {{R} _ {2}} + {{R} _ {3}} + {{R} _ {4}}} {{{R} _ {2}} + {{R} _ {3}} + {{R} _ {4}} } \]

\ [{{E} _ {\ max}} = 1 \ times \ frac {800 + 100 + 60 + 40} {100 + 60 + 40} = 5 В \]

В позиции C,

\ [{{E} _ {\ max}} = {{V} _ {i}} \ times \ frac {{{R} _ {1}} + {{R} _ {2}} + {{ R} _ {3}} + {{R} _ {4}}} {{{R} _ {3}} + {{R} _ {4}}} \]

\ [{{E} _ {\ max}} = 1 \ times \ frac {800 + 100 + 60 + 40} {60 + 40} = 10V \]

Преимущество решения электронного вольтметра, описанного выше (по сравнению с электромеханическим вольтметром), заключается в что он имеет высокое входное сопротивление (1 МОм).Однако диапазон прибора можно расширить для измерения уровней низкого напряжения, настроив усилитель на усиление по напряжению более 1. Например, если усилитель имеет точное усиление 10, вход 100 мВ на аттенюатор производит выход усилителя 1В. Таким образом, шкала прибора может быть откалибрована для полной шкалы 100 мВ.

Типы вольтметров с кратким описанием и преимуществами

Вольтметр

Что такое вольтметр?

Вольтметр — это прибор, используемый для измерения напряжения или разности электрических потенциалов между двумя точками в основных электрических цепях.Аналоговые вольтметры перемещают указатель по шкале пропорционально напряжению в цепи. Вольтметры могут иметь точность в несколько процентов от полной шкалы и используются при напряжениях от долей вольта до нескольких тысяч вольт.

Два обычных измерения напряжения — это постоянный ток (DC) и переменный ток (AC). Хотя измерения напряжения являются самыми простыми из различных типов аналоговых измерений, они представляют собой уникальные проблемы из-за соображений шума. Аналоговые вольтметры перемещают указатель по шкале пропорционально напряжению в цепи; цифровые вольтметры отображают напряжение в цифровом виде с помощью преобразователя.Различные типы вольтметров

1. Вольтметры аналоговые

2. VTVM и FET VM

3. Вольтметры цифровые

1. Аналоговые вольтметры

Аналоговый вольтметр включает в себя индикаторные вольтметры отклоняющего типа. Это как подвижное железо, подвижная катушка, электростатические типы вольтметров. Приборы с подвижной катушкой бывают двух типов, а именно с постоянным магнитом и динамо-измерителем типа

Приборы с подвижной катушкой с полем постоянного магнита реагируют только на постоянный ток.Инструменты с подвижной катушкой состоят из постоянного магнита для создания магнитного поля и катушки, которая намотана на кусок мягкого железа и вращается вокруг своей собственной вертикальной оси. Когда через эту катушку начинает течь ток, создается отклоняющий момент в соответствии с уравнением силы Лоренца. Этот крутящий момент прямо пропорционален напряжению в этой конкретной цепи.

Вольтметр постоянного тока создается путем последовательного подключения резистора к этому прибору, а также очень высокого резистора параллельно цепи, в которой мы хотим измерить напряжение.Тип измерителя динамо Прибор с подвижной катушкой состоит из двух катушек, одна фиксированная, а другая вращающаяся. Взаимодействие двух полей, создаваемых парой неподвижной и подвижной катушек, создает отклоняющий момент. Они используются только в цепях измерения постоянного тока, что сокращает использование этого прибора.

Вольтметр с подвижной катушкой

Преимущества приборов с подвижной катушкой

Шкала однородная
Легко расширяется для многодиапазонных измерений.
Низкое энергопотребление
Токи паразитной нагрузки очень малы по сравнению с движущимися металлическими инструментами.

Вольтметр с подвижным железом

В то время как приборы с подвижным железом используются в цепях переменного тока. Электромагнитные приборы делятся на простые подвижные, приборы динамометрического типа и индукционные. Снова движущееся железо классифицируется как инструменты притяжения и отталкивания. Он также состоит из мягкого железа, которое состоит из подвижных и неподвижных катушек. Взаимодействие потоков, создаваемых этими двумя элементами, создает отклоняющий момент. Диапазон этих инструментов расширяется за счет включения резисторов последовательно с катушкой.Некоторые из недостатков — неравномерный масштаб, влияние паразитных токов поля на прибор и т. Д.

Преимущества подвижных металлических инструментов

Используются для измерений как переменного, так и постоянного тока.
Низкая стоимость по сравнению с подвижными металлическими инструментами.
Отношение крутящего момента к массе высокое

Электростатический вольтметр

Электростатические вольтметры , работающие по принципу электростатики, используют взаимное отталкивание двух заряженных пластин для отклонения стрелки, прикрепленной к пружине.Эти типы инструментов используются для измерения высокого напряжения переменного тока, а также постоянного тока. Это конденсатор электростатического дискового типа, подключенный к измеряемой цепи. Электростатические вольтметры можно разделить на три типа в зависимости от механической конфигурации. Это отталкивание, притяжение и симметричность. Отклоняющая система состоит из дефлектора, который подвешен на торсионной нити или может поворачиваться на подшипниках. Компоновка элементов в этом типе инструмента с некоторыми специальными элементами, такими как емкостные элементы, включая параллельные пластины, концентрические цилиндры, шарнирные пластины и т.д.

Преимущества электростатических инструментов

Они потребляют только токи при постоянном токе, это ток утечки и ток, необходимый для зарядки емкостных элементов
Высокая чувствительность
Возможность измерения минимальных зарядных напряжений
Возможность измерения высокого напряжения около 200 кВ

2. VTVM и FET-VM

Вольтметр с вакуумной трубкой (VTVM)

Эти типы приборов предназначены для измерения постоянного, переменного напряжения и сопротивления.В этом типе устройства измерения напряжения между входом и измерителем используется электронный усилитель. Благодаря такому устройству уменьшается ток, потребляемый от тестируемой цепи. Диапазон сопротивлений, используемых на входе, составляет 1-20 МОм. По изменению этих сопротивлений мы можем выбрать диапазон для измерения. Если в этом приборе используется вакуумная лампа в усилителе, то он называется вольтметром с вакуумной трубкой. Они используются при измерениях переменного тока большой мощности. Поскольку в усилителях используются твердотельные устройства, вольтметры этого типа получили название FET-VM.

Преимущества

Они имеют высокое входное сопротивление, следовательно, погрешность нагрузки меньше
Нелинейность почти устранена
Способность указывать медленно меняющиеся напряжения.

3. Цифровые вольтметры

Цифровые вольтметры

На точность вольтметра влияет множество факторов, включая колебания температуры и напряжения питания. Цифровые вольтметры отображают измеренное напряжение с помощью ЖК-дисплеев или светодиодов для отображения результата в формате с плавающей запятой. Очевидно, что если проводятся измерения напряжения и результаты отображаются в цифровом виде с помощью светодиодных или ЖК-дисплеев, прибор должен содержать аналого-цифровой преобразователь.Следующая схема, использующая запрограммированный микроконтроллер, АЦП и ЖК-дисплей, готова обеспечить точное цифровое отображение аналоговых значений от 0 до 15 вольт постоянного тока. Они используются из-за таких свойств, как точность, долговечность и дополнительные функции. Это полностью исключает ошибки параллакса. Он преобразует тестируемый сигнал, а затем усиливает его.

Преимущества цифровых вольтметров

Уменьшает ошибки параллакса
Автоматический выбор диапазона
Автоматическая полярность
Инструмент с высоким разрешением отличается высокой точностью.

Электронная схема цифрового вольтметра

В конструкции цифрового вольтметра используется микроконтроллер, который, как утверждается, очень эффективен при работе с носителем данных с точки зрения скорости, безошибочности и точности. Вместо того, чтобы использовать абсолютные аналоговые способы определения напряжений, цифровой вольтметр обеспечивает гораздо более точные и точные значения напряжений в данной цепи в диапазоне вольтметра.

Посмотрите следующее видео, чтобы понять функции цифрового вольтметра:

Вы можете получить хорошие знания об электронных схемах и различные идеи по проектам электроники, регулярно посещая этот блог. Вы можете подписаться на этот блог, чтобы получать регулярные обновления.

Фото:

Страница не найдена — Jasa Pembuatan SKA SKT ISO SBU SIUJK SMK3

SKA

Сертификат Keahlian atau SKA adalah sertifikat khusus sebagai bukti kompetensi tenaga ahli konstruksi.Сертификат ini dikeluarkan oleh LPJK dengan persyaratan tertentu. Saat ini ada sekitar 37 sertifikat dari berbagai bidang Arsitek, Elektrikal, Mekanikal, […]

Подробнее

SKT

Сертификат Keterampilan atau SKT adalah sertifikat khusus sebagai bukti kompetensi tenaga terampil konstruksi. Сертификат ini dikeluarkan oleh LPJK dengan persyaratan tertentu.Saat ini ada sekitar 188 sertifikat dari berbagai bidang Arsitek, […]

Подробнее

СБУ

Сертификат Бадан Усаха (SBU) adalah bukti pengakuan формальный tingkat Kompetensi usaha jasa pelaksana konstruksi (KONTRAKTOR) дан usaha jasa perencana konstruksi atau jasa pengawas konstruksi (KONSULTAN HALTAN) sebagasi per … Подробнее

SIUJK

Сурат Иджин Усаха Джаса Конструкси себагай сурат Баги perusahaan янь мелаксанакан кегиатан конструкси байк ди лингкунган пемеринтах, БУМН маупун Non Pemerintahan.Siujk wajib dimiliki oleh perusahaan konstruksi dalam mengikuti тендер […]

Подробнее

ISO

Keuntungan menerapkan ISO di Perusahaan: Memenangkan persaingan Terdepan dari pesaing Meningkatkan kepercayaan & kepuasan Mencapai keunggulan Operation Kesesuaian peraturan dan persyaratan Memperbaiki efesiensi kerja biaya… Подробнее

Наноразмерный вольтметр показывает биологию, скрытую на виду

Вольтметры обычно используются для измерения напряжения в электрических цепях и на батареях.Но представьте себе вольтметр настолько маленький, что он может проскользнуть в живую клетку и измерить напряжение на внешнем слое структур, известных как органеллы. Это то, что разработала группа исследователей из Чикагского университета, как сообщается в недавней статье Nature Nanotechnology .

Многие биологические процессы, включая биение сердца и передачу сигналов боли по нервам, зависят от потока электричества. Это, в свою очередь, требует наличия электрического потенциала или напряжения на плазматических мембранах, которые окружают клетки и органеллы.Ученые давно знали, что такие мембранные потенциалы существуют, но потенциалы в органеллах были слишком малы, чтобы их можно было измерить, что скрывает их от глаз.

«Многие ученые думали, что некоторые органеллы не обладают этим мембранным потенциалом», — говорит Ямуна Кришнан, профессор химии в Чикагском университете.

Чтобы решить эту проблему, Кришнан вместе с аспирантом Анандом Саминатаном и их коллегами из Чикагского университета разработали наномасштабный вольтметр и использовали его для измерения мембранных потенциалов различных органелл.Устройство, получившее название Voltair, состоит из двух компонентов: ядра, состоящего из двух нитей ДНК, к которым прикреплены две флуоресцентные молекулы. ДНК служит механизмом нацеливания, помогая вольтметру проникать в клетки и достигать нужной органеллы. Две флуоресцентные молекулы действуют как «зонды» вольтметра.

Обычный вольтметр (слева) измеряет разность потенциалов между двумя датчиками. Voltair (справа), датчик, разработанный для измерения мембранного потенциала органелл, работает по аналогичному принципу, но использует флуоресцентные молекулы в качестве зондов. Кредит: Ямуна Кришнан

В органелле эталонный зонд вольтметра остается вне мембраны, а другой встраивается в мембрану. Эталонный зонд имеет постоянную интенсивность флуоресценции, а интенсивность встроенного датчика колеблется в зависимости от напряжения. Измеряя разницу в интенсивности двух зондов, исследователи могут определить разницу потенциалов между ними.

«Мембранный потенциал был черным ящиком, и поэтому наш датчик откроет неизведанные территории в биологии», — говорит Кришнан.Открытие этого ящика может помочь биологам объяснить клеточные процессы, а также механизмы, лежащие в основе определенных заболеваний и метаболических нарушений. Эти знания, в свою очередь, могут открыть новые направления для открытия лекарств.

«Если вы посмотрите на все лекарства, одобренные Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США, вы увидите, что вторые по популярности препараты на основе белков действуют на ионные каналы в плазматической мембране», — говорит Кришнан. «Но на органеллах присутствует в 10 раз больше ионных каналов, к которым мы пока не можем получить доступ.Способность видеть мембранный потенциал открывает возможность изучить функции ионных каналов в органеллах, открывая возможности для открытия новых лекарств ».

Чтобы узнать больше об исследовании, изучите статью Nature Nanotechnology.

Ямуна Кришнан в настоящее время является профессором химии в Институте неврологии Гроссмана при Чикагском университете. Она получила докторскую степень в Индийском институте науки в Бангалоре и начала свою независимую карьеру в 2005 году в Национальном центре биологических наук в Бангалоре, где она была пионером в развертывании наноустройств ДНК для количественной химической визуализации живых систем.Она получила Премию Шанти Сварупа Бхатнагара в области химических наук и Премию Infosys в области физических наук, а также была в числе ученых Cell ’40 до 40 ‘, которые определяют нынешние и будущие тенденции в биологии.

Ананд Саминатан — аспирант химического факультета Чикагского университета. Он получил степень бакалавра технических наук в области химической инженерии в Индийском технологическом институте в Гувахати, где проявил интерес к методам исследования биохимических и биофизических свойств клеточных мембран.Он разработал основанный на ДНК репортер для определения абсолютной разности мембранных потенциалов в органеллах и считает, что будущее за междисциплинарными подходами.

Что такое цифровой вольтметр? Блок-схема, работа, типы и применение цифрового вольтметра

Определение : Цифровой вольтметр — это чувствительное к напряжению устройство . Он измеряет переменного тока или постоянного напряжения , а отображает значение непосредственно в числовой форме вместо отклонения указателя. DVM — это аббревиатура от Digital Voltmeter . DVM был впервые изобретен в 1954 Эндрю Кей .

Существует множество факторов, влияющих на точность измерения цифрового вольтметра (DVM). В основном это температура, входное сопротивление, изменение напряжения источника питания и т. Д.

Как известно, аналоговый прибор дает результаты по отклонению стрелки на непрерывной шкале. Напротив, цифровой прибор выдает результаты в виде дискретных цифр .Таким образом обеспечивается точность и универсальность.

Диапазон входного сигнала DVM может варьироваться от ± 1 В до 1000 В . Precision DVM предлагает входное сопротивление 1 ГОм или высокое для диапазона напряжений менее 20 В .

Блок-схема цифрового вольтметра

На рисунке ниже показана блок-схема типичного цифрового вольтметра.

Как видим, блок-схема состоит из аттенюатора с аналого-цифровым преобразователем после него.Этот блок АЦП в основном различает различные типы цифровых вольтметров, которые мы обсудим позже.

Секция счетчика также используется в схеме, которая обычно представляет собой декадный счетчик . Система считывания используется для отображения цифрового напряжения входного сигнала.

Работа цифрового вольтметра

Давайте теперь посмотрим на подробную схему цифрового вольтметра. Рисунок ниже поможет вам понять работу DVM.

Секция аттенюатора состоит из последовательного сопротивления, которое ослабляет входной сигнал. Напряжение в точке A будет точно таким же, как входное напряжение V _в.

По правилу деления напряжения ясно, что напряжение на B будет меньше, чем напряжение на A. Аналогично, напряжение на C определенно будет меньше, чем напряжение в обеих точках A и B. Таким образом, секция аттенюатора работает.

Теперь, что приходит в голову, это то, что нужно для этого аттенюатора в начале схемы?

Итак, причина в том, что размещенный здесь аттенюатор минимизирует избыточное напряжение, которое может повредить другие компоненты устройства.По сути, это предварительно определенная резистивная сеть , которая выполняет ослабление для защиты цепи.

Здесь затухание называется декадным затуханием, поскольку это цифровой вольтметр, и нам требуется десятичного отсчета . Это означает, что если произойдет затухание, оно будет в степенях 10 .

Итак, на входе АЦП у нас будет входное напряжение Vin / N.

: N = 1, 10, 100, 1000

Используемый в схеме АЦП преобразует аналоговый сигнал в цифровой, чтобы обеспечить цифровой выход.Цифровой сигнал — это сигнал, имеющий 2 уровня , то есть 0 и 1 .

Итак, вход ADC V _в / N преобразуется в цифровой сигнал. Это даст нам последовательность цифровых импульсов. Один импульс на 1 мВ, поскольку на АЦП мы приняли разрешение 1 мВ / шаг.

Эти цифровые импульсы затем поступают в счетчик. Здесь мы использовали декадный счетчик . Десятичный счетчик считает в десятичной системе счисления, несмотря на двоичную.

Счетчик в целом состоит из трехдесячных счетчиков , которые соединены каскадом.Эти декадные счетчики могут отсчитывать от 0 до 9 , т. Е. 10 отсчетов . Следовательно, трое сосчитают до 1000.

DC 7447 преобразует значение BCD в 7-сегментный дисплей . Это означает, что теперь введенное значение будет отображаться здесь в цифровом формате. Селектор десятичной точки в конце цепи выберет позицию десятичной точки в соответствии с величиной напряжения.

Типы цифровых вольтметров

Классификация DVM основана на различных методах преобразования АЦП —

Тип рампы DVM

В цифровом вольтметре линейного типа работа в основном зависит от измерения времени.Время, за которое линейное напряжение изменяется от уровня входного напряжения до нулевого или наоборот. Электронный счетчик временного интервала используется для измерения временного интервала, и счет отображается цифрами как выходной сигнал вольтметра.

Давайте посмотрим на блок-схему и принцип работы цифрового вольтметра рампы.

Здесь, как мы видим на рисунке ниже, показано отрицательное линейное напряжение. Это линейное напряжение сравнивается с неизвестным напряжением.Входной компаратор, используемый в схеме, генерирует импульс, когда линейное напряжение становится равным измеряемому напряжению.

Теперь линейное напряжение падает до нулевого значения. Компаратор заземления, используемый в схеме, генерирует стоп-импульс. Этот стоп-импульс закрывает ворота.

Время открытия ворот равно , пропорциональному значению входного напряжения . Используемый здесь мультивибратор частоты дискретизации используется для определения частоты, с которой начинается цикл измерения.

2. Двухканальный интегрирующий тип DVM

На рисунке ниже показана блок-схема DVM с двухканальной интеграцией.

В течение фиксированного интервала времени аналоговый вход подается на интегратор через переключатель S. Уровень входного напряжения повышается в компараторе до некоторого желаемого положительного значения, как мы можем видеть на рисунке ниже.

В конце фиксированного интервала времени скорость увеличения напряжения будет пропорциональна входному напряжению.

В это время счетчик установлен на 0, и переключатель получает сдвиг на опорное напряжение . Теперь выходной сигнал интегратора начнет уменьшаться и падать, пока не станет ниже опорного напряжения компаратора. В это время управляющая логика получит сигнал, чтобы остановить счет .

Счетчик, показываемый счетчиком, который пропорционален входному напряжению, будет измеренным значением и, следовательно, будет отображаться на цифровом считывании.

3. Интегрирующий тип DVM

В этой категории цифровых вольтметров истинное значение входного напряжения измеряется за фиксированное время измерения.

Здесь используется метод интегрирования, который использует преобразование напряжения в частоту . Этот преобразователь напряжения в частоту действует как система управления с обратной связью . Это в основном определяет скорость генерации импульсов, пропорциональную величине приложенного входного напряжения.

В технике преобразования напряжения в частоту генерируется последовательность из импульсов .Частота этих импульсов зависит от измеряемого напряжения.

Затем подсчитываются эти импульсы, появляющиеся в определенном временном интервале. В конце концов, частота импульсов является функцией входного напряжения, а количество импульсов является показателем входного напряжения.

4. Последовательное приближение DVM

В этой категории DVM используемый АЦП использует преобразователь последовательного приближения . Таким образом он назван так. Они способны производить 1000 чтений в секунду.

Вначале пусковой импульс подается на мультивибратор старт / стоп. Из-за этого старший бит регистра управления устанавливается на высокий уровень, а все остальные биты на низкий. Таким образом, для 8-битного регистра управления показание будет 10000000.

Таким образом, выходное напряжение ЦАП становится половиной от опорного напряжения.

Теперь компаратор сравнивает выход преобразователя с входным напряжением и выдает выходной сигнал, который заставит регистр управления сохранить 1 в своем старшем разряде.

Кольцевой преобразователь, используемый в схеме, продвигается вперед на один счет, таким образом сдвигая 1 во втором. Это приведет к тому, что старший бит регистра управления и его чтение будут равны 11000000.

Таким образом, ЦАП увеличивает свое опорное напряжение на один шаг, и происходит еще одно сравнение входного напряжения с опорным. Таким образом, через последовательное приближение продолжается цикл измерения. По достижении последнего отсчета цикл измерения останавливается.

Выход в цифровом формате в регистре управления показывает окончательное приближение входного напряжения.

Преимущества цифрового вольтметра

DVM обеспечивает числовые показания, которые устраняют ошибки наблюдений . Таким образом обеспечивается лучшая читаемость .
DVM обеспечивает лучшую точность и универсальность по сравнению с аналоговыми вольтметрами.
имеет на более высокую на скорость снятия показаний напряжения по сравнению с аналоговыми приборами.
Выход DVM может быть передан в устройства памяти для дальнейших вычислений.
Уменьшенный размер DVM увеличивает портативность , если прибор.

DVM обеспечивает точность 0,5% + 1 цифр и диапазон рабочих температур от -5 C до 55 ⁰C .