Вольтметры: виды и принцип работы
Вольтметр — устройство, с помощью которого измеряют напряжение электрической цепи. При этом можно проводить замеры как постоянного, так и переменного тока.
Какие бывают вольтметры
Есть несколько факторов, на основании которых классифицируют вольтметры:
- Принцип действия;
- Конструкция;
- Назначение.
Также при выборе измерительного оборудования важно помнить о его технических характеристиках: нужно учитывать температуру, влажность, атмосферное давление, напряжение и другие факторы, при которых возможно задействовать вольтметр в цепи. Кроме этого, большую роль играет тип объекта, на котором будут проводиться измерения.
На чем основан принцип работы вольтметра
По принципу действия вольтметры делят на:
- Электромеханические;
- Электронные.
Измерения прибором первого типа основываются на взаимодействии конструктивных механизмов (рамки, стрелки, металлических наконечников) и напряжения. В результате взаимодействия появляется электромагнитное поле, которое с помощью стрелки отображает полученный результат. Таким образом входное переменное напряжение преобразовывается в постоянное. Чем больше величина входного напряжения, тем больше отклоняется стрелочный указатель.
Цифровой вольтметр считается более точным по сравнению с аналоговыми приборами. Работа устройства основана на трансформировании входного напряжения в цифровой показатель, отображающийся на дисплее. При этом точность результата зависит от того, какой дискретностью обладает устройство. Технические и функциональные возможности универсальных цифровых вольтметров позволяют использовать прибор как на производстве, так и при проведении лабораторно-исследовательских и научных работ.
Особенности конструкции
Конструктивно вольтметры делятся на стационарные и портативные. Первый вид характеризуется более сложной измерительной схемой по сравнению с другими модификациями. Также часто одним из преимуществ таких приборов считается диапазон измерений.
Портативные вольтметры отличаются мобильностью. Поэтому их можно использовать на объектах производственного цикла.
Для чего используется вольтметр
По назначению все измерительные устройства можно разделить на следующие типы:
- Импульсные. Используются для замеров коротких импульсов.
- Селективные. Приборы этого типа применяют для избирательного выделения определенных гармоник в сложном сигнале.
- Вольтметры для работы в сетях переменного/постоянного тока.
- Фазочувствительные, или векторметры. Такие приборы применяют не только для определения комплексного напряжения, но и для измерения отдельных составляющих электрической цепи.
- Универсальные. Многофункциональный тип вольтметров, с помощью которого производят замеры ЭДС в разных видах сетей. Одним из преимуществ таких приборов считается небольшое потребление энергии при богатом наборе функциональных возможностей.
Перед выбором вольтметра важно определиться, какой тип измерений будет производиться с его помощью и с какой точностью необходимо получить результат. Если нужна консультация, или возникли вопросы, можно связаться с менеджерами СОЮЗ-ПРИБОР по телефону, электронной почте или через форму обратной связи.
Почему у вольтметра 2 шкалы
| Текущее время: Сб мар 09, 2024 00:12:38 |
Часовой пояс: UTC + 3 часа
Запрошенной темы не существует.
Часовой пояс: UTC + 3 часа
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group
Русская поддержка phpBB
Extended by Karma MOD © 2007—2012 m157y
Extended by Topic Tags MOD © 2012 m157y
Работоспособность сайта проверена в браузерах:
IE8.0, Opera 9.0, Netscape Navigator 7.0, Mozilla Firefox 5.0
Адаптирован для работы при разрешениях экрана от 1280х1024 и выше.
При меньших разрешениях возможно появление горизонтальной прокрутки.
По всем вопросам обращайтесь к Коту: kot@radiokot.ru
©2005-2024
Расширение шкалы стрелочного вольтметра
Испытательное оборудование для производственной линии должно быть простым для понимания пользователя (читай «защищенным от дураков») и обеспечивать минимальное время тестирования. Во многих случаях испытательная установка должна давать оператору только один ответ: годен или брак. Обычно эту роль выполняют два индикатора: зеленый для годных изделий и красный для брака. В большинстве приложений датчик преобразует проверяемый параметр в напряжение, а испытательная установка должна измерить это напряжение и отобразить результат. Но иногда оператору необходимо наблюдать за динамикой контролируемого параметра, чтобы убедиться, что результаты находятся в допустимой «зеленой зоне». Например, при анализе поведения регулируемой системы оператору часто интересно знать отклонение параметра и оценку его среднего значения после того, как процесс достигнет установившегося состояния (Рисунок 1). В этой ситуации использование аналогового измерителя с отмеченными на шкале красной и зеленой зонами предпочтительнее использования цифрового или шкального светодиодного дисплея.
| Рисунок 1. | Желательно наблюдать отклонения значений напряжения внутри допустимой «зеленой зоны». |
| Рисунок 2. | Когда зеленая зона составляет всего 10% от полной шкалы, трудно увидеть отклонения от нормы. |
Предположим, что диапазон тестируемого напряжения составляет от 4.75 до 5 В. Чтобы сделать вольтметр с максимальным показанием 5 В на основе микроамперметра постоянного тока со шкалой 100 мкА, вы должны были бы использовать последовательный резистор 50 кОм. Шкала измерителя линейна, и на зону тестируемого напряжения приходится всего 5% от полной шкалы (Рисунок 2). Наблюдать за показаниями прибора в такой узкой зоне оператору сложно. Было бы желательно расширить зону тестируемых напряжений, скажем, до 90% от полной шкалы (Рисунок 3). Именно это и делает схема на Рисунке 4. Если контролируемое напряжение VTEST ниже порогового напряжения V2, диод D1 закрыт, и вольтметр состоит из микроамперметра и резистора R1. Когда контролируемое напряжение превышает порог V2, диод открывается, и резистор R2 подключается параллельно R1. Сопротивление вольтметра уменьшается, тем самым, расширяя шкалу измерений. Сопротивления резисторов R1, R2 и R3 можно рассчитать описанным ниже способом.
| Рисунок 3. | Расширение зеленой зоны до 90% от полной шкалы значительно упрощает считывание показаний. |
| Рисунок 4. | Эта простая схема расширяет наблюдаемый диапазон результатов испытаний до 90% от полной шкалы. |
Напряжение 4.75 В в начале тестируемой зоны должно составлять 10% шкалы при соответствующем токе 10 мкА. Следовательно, без учета внутреннего сопротивления микроамперметра сопротивление резистора R1 равно 4.75 В/10 мкА или 475 кОм.
После того, как измеряемое напряжение превысит пороговый уровень 4.75 В, сопротивление вольтметра становится равным
Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман
Стрелочный вольтметр
И хоть мы уже давно привыкли к цифровым вольтметрам, в природе всё ещё встречаются и стрелочные.
В некоторых случаях их применение может быть более удобным и практичным, чем использование современных цифровых.
Если в ваши руки попал стрелочный вольтметр, то желательно узнать его основные характеристики. Их легко определить по шкале и надписях на ней. В мои руки попал встраиваемый вольтметр М42300.
Внизу, под шкалой, как правило, есть несколько значков и указана модель прибора. Так, значок в виде подковы (или изогнутого магнита) означает, что это прибор магнитоэлектрической системы с подвижной рамкой.
На следующем снимке можно разглядеть такую подковку.
Горизонтальная чёрточка указывает на то, что данный измерительный прибор рассчитан на работу с постоянным током (напряжением).
Тут же стоит уточнить, почему речь идёт о постоянном токе. Не секрет, что стрелочными бывают не только вольтметры, но и огромное количество других измерительных приборов, например, тот же аналоговый амперметр или омметр.
Действие любого стрелочного прибора основано на отклонении катушки в поле магнита при прохождении постоянного тока по этой самой катушке. Чтобы отобразить с помощью стрелки показания на шкале прибора, ток должен быть постоянным.
Если он будет переменным, то стрелка будет отклоняться вправо-влево с частотой переменного тока, который протекает через обмотку катушки. Чтобы измерить величину переменного тока или напряжения в измерительный прибор встраивают выпрямитель.
Именно поэтому, под шкалой прибора указывается тип тока, с которым он способен работать: постоянным или переменным.
Далее на шкале прибора можно обнаружить целое или дробное число, вроде 1,5; 1,0 и подобное. Это класс точности прибора, выраженный в процентах %. Понятно, чем меньше число, тем лучше – показания будут точнее.
Также можно увидеть такой знак – две пересекающиеся черты под прямым углом. Этот знак указывает на то, что рабочее положение прибора вертикальное.
При горизонтальном положении показания могут быть менее точные. Иными словами прибор может «врать». Стрелочный вольтметр с таким значком лучше устанавливать в прибор вертикально и исключить существенный наклон.
А вот такой знак говорит о том, что рабочее положение прибора – горизонтальное.
Ещё один интересный знак – пятиконечная звезда с цифрой внутри.
Данный знак предупреждает о том, что между корпусом прибора и его магнитоэлектрической системой напряжение не должно превышать 2кВ (2000 вольт). На это стоит обращать внимание при эксплуатации вольтметра в высоковольтных установках. Если вы планируете использовать его в блоке питания на 12 – 50 вольт, то беспокоиться не стоит.
Как считывать показания со шкалы стрелочного вольтметра?
Для тех, кто впервые видит шкалу прибора, возникает вполне резонный вопрос: «А как же считывать показания?» На первый взгляд ничего непонятно .
На самом деле всё просто. Чтобы определить минимальное деление шкалы нужно определить ближайшее число (цифру) на шкале. Как видим на шкале нашего М42300 – это 2.
Далее считаем количество промежутков между чёрточками до первого числа или цифры – в нашем случае до 2. Их оказывается 10. Далее делим 2 на 10, получаем 0,2. То есть, расстояние от одной маленькой чёрточки до соседней, равно – 0,2 вольта.
Вот мы и нашли минимальное деление шкалы. Таким образом, если стрелка прибора отклонится на 2 маленьких деления, то это будет означать, что напряжение равно 0,4V (2 * 0,2V = 0,4V).
В наличии уже знакомый нам встраиваемый вольтметр модели М42300. Прибор предназначен для измерения постоянного напряжения до 10 вольт. Шаг измерения — 0,2 вольта.
Прикручиваем к клеммам вольтметра два провода (соблюдаем полярность!), и подключаем севшую батарейку на 1,5 вольта или любую попавшуюся.
Вот такие показания я увидел на шкале прибора. Как видим, напряжение батарейки равно 1 вольту (5 делений * 0,2V = 1V). Пока фотографировал, стрелка вольтметра упорно двигалась к началу шкалы — батарейка отдавала последние «соки».
Кроме этого мне стало интересно, какой ток потребляет сам стрелочный вольтметр. Поэтому вместо батарейки я подключил блок питания и выставил на выходе 10 вольт — чтобы стрелка прибора отклонилась на всю шкалу. Далее я подключил в разрыв цепи цифровой мультиметр и измерил ток.
Оказалось, ток, потребляемый стрелочным вольтметром, составил всего 1 миллиампер (1 мА). Его достаточно, чтобы стрелка отклонилась на всю шкалу. Это очень мало. Поясню свой намёк.
Получается, что стрелочный вольтметр экономичнее цифрового. Посудите сами, любой цифровой измерительный прибор имеет дисплей (ЖК или светодиодный), контроллер, а также буферные элементы для управления дисплеем. И это только часть его схемы. Всё это потребляет ток, садит батарею или аккумулятор. И если в случае вольтметра с жидкокристаллическим дисплеем потребляемый ток невелик, то при наличии активного светодиодного индикатора, потребляемый ток будет уже существенный.
Вот и получается, что для портативных приборов с автономным питанием иногда разумнее использовать классический стрелочный вольтметр.
При подключении вольтметра к цепи следует помнить о нескольких простых правилах.
- Во-первых, вольтметр (любой, хоть цифровой, хоть стрелочный) необходимо подключать параллельно той цепи или элементу, напряжение на котором планируется измерять или контролировать.
- Во-вторых, следует учитывать рабочий диапазон измерений. Узнать его легко – достаточно взглянуть на шкалу и определить последнее число на шкале. Это и будет граничное напряжение для измерения данным вольтметром. Естественно, есть и универсальные вольтметры, с выбором предела измерения, но сейчас речь идёт о встраиваемом стрелочном вольтметре с одним пределом измерения.
Надеюсь, теперь вам будет проще определить основные характеристики стрелочного вольтметра, а самое главное, применить его в своих самоделках, например, встроив его в блок питания с регулируемым выходным напряжением . А если сделать светодиодную подсветку его шкалы, то он будет выглядеть вообще шикарно! Согласитесь, такой стрелочный вольтметр будет смотреться стильно и эффектно.