Вольтметр схема: Схема подключения вольтметра (амперметра) к цепи электротока

назначение, принцип работы, типы, схема подключения

Вольтметр – это прибор, назначение которого измерять электродвижущую силу (ЕДС) на определенном участке электрической цепи, или проще – прибор для измерениянапряжения (разность электрических потенциалов). Этот прибор всегда подключается параллельно элементу питания или нагрузке. Измеренное значение вольтметр показывает в Вольтах.

Если говорить об идеальном вольтметре, то он должен обладать бесконечным внутренним сопротивлением, чтобы точно измерять напряжение и не оказывать побочного воздействия на цепь. Именно поэтому в приборах высокого класса стараются сделать максимально возможным внутреннее сопротивление, от которого зависит точность измерения и помехи, создаваемые вольтметром в электрической цепи.


Рисунок — Формулы измерения напряжения

Если говорить о способе монтажа, то вольтметры подразделяют на три основные группы:

• Стационарные;

• Щитовые;

• Переносные;

Как становится ясно из названия, стационарные приборы используются там, где необходим постоянный контроль, щитовые – в распределительных щитках и на приборных панелях, а переносные – в компактных приборах, которые можно использовать в любом месте.

Рисунок — Схема подключения вольтметра

Посмотрите видео о подключении вольтметра:

По назначению все вольтметры делятся

• Переменного тока;

• Постоянного тока;

• Селективные;

• Фазочувствительные;

• Импульсные.

Вольтметры переменного тока, как и постоянного используются для измерений в сетях с соответствующим типом тока, а вот селективные – могут отделять гармоническую составляющую сложного сигнала, и определять среднеквадратическое значение напряжения.

Импульсный вольтметр обычно используют для измерений амплитуды постоянных импульсных сигналов, а также они способны точно определить амплитуду одиночного импульса.

Фазочувствительные приборы могут измерять изменения составляющих комплексных напряжений, благодаря чему становится возможным точное исследование амплитудно-фазовой характеристики усилителей, и прочих подобных схем.

По принципу действия различают электронные (цифровые или аналоговые), и электромеханические вольтметры (электромагнитные, термоэлектрические, а также магнитоэлектрические, электродинамические и электростатические).

Все электромеханические приборы, за исключением термоэлектрических, по сути, являются обычным измерительным механизмом с показывающим устройством. Во всех них для расширения пределов измерений применяются дополнительные сопротивления.

Приборы данной категории, не смотря на довольно высокое внутреннее сопротивление, имеют относительно большую погрешность, что делает невозможным их использование в ходе экспериментов и исследований, где требуется повышенная точность данных.

Термоэлектрический вольтметр использует для замеров электродвижущую силу одной или нескольких термопар, которые греются из-за тока входящего сигнала. Они более точны и компактны, в сравнении с электромеханическими измерителями напряжения.

Электронные вольтметры в свою очередь подразделяются на цифровые и аналоговые.

Цифровой вольтметр преобразует постоянное значение напряжения в цифровой сигнал, который и выводится на табло прибора. Делается это при помощи аналого-цифрового преобразователя.

В аналоговых вольтметрах помимо магнитоэлектрического измерителя и дополнительных резисторов в обязательном порядке присутствует измерительный усилитель, позволяющий в несколько раз повысить внутреннее сопротивление прибора, и соответственно – улучшить точность показаний.

Рассмотрим несколько вольтметров разных производителей

1. В3-57 — микровольтметр

Измерительное устройство модели В3-57 — вольтметр-преобразователь среднеквадратич. показаний. Разработан для замеров среднеквадратич. значения напряжений произвольной формы и их линейного преобразован. в напряжение постоян. тока. Шкала прибора промаркирована в среднеквадратич. значениях напряжения и децибелах (от 0 дБ и до 0,775 В). Используется при контроле и наладке разнообразных радиотелетехнических устройств и средств связи, вычислении частотных характеристик широкополосных аппаратов, обследованиях шумовых устойчивых сигналов и т. д.

Основные техданные:

— Пределы замеров напряжений 10 мкВ — 300 В с граничными зонами: 0,03-0,1-0,3-1-3-10-30-100-300мВ 1-3-10-30-100-300В

— Границы частот 5 Гц — 5 МГц

— Допустимая погрешность, %: ±1 (30-300 мВ), ±1,5 (1-10 мВ), ±2,5 (0,1-0,3 мВ и 1-300 В), ±4 (0,03 мВ)

— Входное сопротивл.5 МОм ±20%

— Входная емкость: 27пФ (0,03-300 мВ) и 12 пФ (1-300 В)

— Напряжение на выходе линейного преобразоват. 1 В

— Сопротивление на выходе линейного преобразоват. 1 кОм ±10%

— Предельный коэфф. амплитуды сигнала 6*(Uk/Ux)


2.Вольтметры переменного напряжения АКИП-2401

— Измерение ср.квадратического значения переменного напряжения

— Диапазон частот: 5 Гц…5 МГц

— Диапазон измерения напряжения: 50 мкВ…300 В (6 пределов)

— Два измерительных ВЧ входа: Кан1 / Кан2

— Максимальное разрешение: 0,0001 мВ

— Отображение уровня входного сигнала в дБн, дБм, Uпик

— Автоматический или ручной выбор пределов измерений, удержание результата (Hold)

— Двухстрочный VDF-дисплей

— Интерфейс RS-232


3. 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

— 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

Ещё одно видео о способе подключения вольтметра:

Схема Подключения Вольтметра — tokzamer.ru

Это смещение легко создать искусственно, добавив один резистор в схему, в результате прибор начнёт измерять от нуля. От клеммы требуется провести провод в салон к тому месту, где будет установлен прибор.


Выбор довольно широк: есть узкоспециализированные устройства, которые отображают только напряжение; есть приспособления, оборудованные дополнительным гнездом USB для подзарядки мобильных гаджетов или встроенным термометром.

В этом случае необходимо в самом скором времени проверить исправность генератора и реле напряжения. Вольтметр собран на микроконтроллере STM8.
Как подключить китайский вольтметр амперметр DSN-VC288

Резистором R4 устанавливают показания прибора на ноль, при отсутствии входного напряжения А резистором R5 выставляют предел измерения так, чтобы результат измерения соответствовал реальному, то есть, можно сказать, им калибруют прибор. Корпус вольтметра имеет рельефную поверхность: рамка вокруг дисплея будет выступать над поверхностью панели автомобиля.


Суть переделки заключается в отвязывании дифференциального входа операционного усилителя ad маркирован как B3A от общего провода питания. Обычно, у хорошего лабораторного блока питания есть встроенные вольтметр и амперметр.

Не нужно путать вольтметр с амперметром, который включается последовательно, потому что сопротивления в нем должно быть минимум.

Если же особая точность не требуется, можно подключить прибор к любому проводу в салоне автомобиля, на котором появляется напряжение при включении зажигания.

Вернуться к оглавлению Интерпретация показаний прибора Установка вольтметра — это только первый шаг для получения контроля над состоянием аккумулятора и электрической системы автомобиля. Более техническое определение вольтметра звучит так: гальванометр с большой чувствительностью, значительным сопротивлением, оборудованный табло, на котором отображаются показатели разности потенциалов, или электровозбудительный показатель в вольтах.

Вольтметр амперметр с алиэкспресс — подключение, калибровка и доработка

BY42A схема подключения

Налаживание цифрового вольтметра и амперметра В общем-то оно совсем несложное. Не сразу и не вовремя выяснилось, что вход питания у него гальванически связан с минусовым входом шунта. Сначала, не подключая нагрузку, регулировкой резистора R5 устанавливаем его показания на ноль. Составной резистор получился ровно столько, сколько нужно, за счёт погрешности одного из них: В результате он теперь измеряет, начиная с 50мА, до 50А с минимальным шагом примерно 20мА 0 тоже показывает.

Дизайн и качества рассмотренных вольтметров вряд ли подойдут для красивого тюнинга. Схема цифрового вольтметра.

При передаче большого напряжения требуется меньший ток для той же мощности. По классам точности шунты делятся на: 0,02, 0,05, 0,1, 0,2 и 0,5 — это допустимая погрешность в долях процента.


Вольтметр переменного тока показывает действующее значение напряжения.

Для такого метода понадобятся: любое 4-х или 5-ти контактное автомобильное реле например, У меня вышло мкВ на входе ОУ.

Вольтметр собран на микроконтроллере STM8.

В противном случае указатель будет показывать в противоположную правильному направлению сторону. Также, помимо стандартной схемы, мы будем описывать, как подключить вольтамперметр к зарядному устройству Как подключить вольтамперметр к зарядному устройству — подборка схем Мы выбрали 4 самых распространенных вольтамперметров, которые используют умельцы в своих устройствах.
Установка вольтметра на ваз 2106 часть 2

Микросхема СА3162Е для цифровых вольтметра и амперметра

То есть пределы измерения прибора зависят от величины добавочного резистора.


В сварочных трансформаторах используется обратный процесс — понижают напряжение для повышения сварочного тока.

Для того чтобы по показанию вольтметра определить напряжение на зажимах приемника энергии или генератора, необходимо его зажимы соединить с зажимами вольтметра так, чтобы напряжение на приемнике генераторе было равно напряжению на вольтметре рис. Вольтметр не работал никак вообще.

В приборах, рассчитанных на переменный ток , ток пропускается через специальным способом установленную проволоку, отчего она нагревается, тем самым меняет свой размер, что и отображает индикатор. На освободившейся контакт, со стороны подстроечника припаивается провод желаемой длины для пробы удобно мм и лучше красного цвета Выпаять СМД резистор Третье. Зато в течении следующих пяти минут, когда вся схема стала доступна обзору, всё—всё понял. И редко опускается ниже 6V, разве только падает до нуля при полном отключении.

В случае резкого падения показаний вольтметра появляется возможность принять соответствующие контрмеры и избежать непредвиденной остановки двигателя. С помощью второго двух пинового разъема на ампер — вольтметр подается питание, которое может быть в диапазоне от 4.

Принцип действия вольтметра в автомобиле


Добавочный резистор И чтобы расширить пределы измерения вольтметра, последовательно с его рабочей обмоткой включается добавочный резистор, чтобы только часть измеряемого напряжения приходилась бы непосредственно на измерительную обмотку прибора, пропорционально ее сопротивлению. Но при пользовании этим блоком питания, напряжение на выходе, по прежнему, приходилось выставлять ориентируясь по показаниям мультиметра, включенным как вольтметр. Эти выводы тоже сделаны по схеме с открытым коллектором. В заключение фотоснимок устройства для зарядки аккумуляторов, изготовленного из компьютерного блока питания со встроенным вольтметром-амперметром.

Более техническое определение вольтметра звучит так: гальванометр с большой чувствительностью, значительным сопротивлением, оборудованный табло, на котором отображаются показатели разности потенциалов, или электровозбудительный показатель в вольтах. Если в блоке питания в цепь выходного тока поставить измерительный резистор величиной 0, Ома, то при протекании по нему тока в 1А, на измерительном резисторе упадет напряжение 0, В. Потенциал же на фазовом выводе меняется с положительного до отрицательного с частотой 50 Гц, го есть ток под нагрузкой будет менять свое направление 50 раз в секунду. Подсоединение прибора выглядит так. Поэтому их можно подключать непосредственно к контактам замка зажигания без риска подгорания контактов.

Аппарат переменного тока в сети постоянного работать не будет, но устройство для измерения постоянного напряжения, если включить его через диодный мост, можно подключить в сеть переменного тока с потерей точности. Измерительные трансформаторы на схемах изображают как обычные трансформаторы. Таким образом, сопротивление амперметра должно быть малым и тем меньшим, чем больше его номинальный ток.

Вольтметр и его подключение

Как подключить вольтамперметр к зарядному устройству — подборка схем

В целом прибором остался доволен, если бы стал собирать ампер-вольт метр сам, на МК, наверняка и размеры были бы больше, и по стоимости выше.

Пока оценок нет.

Крепится ампер — вольтметр с помощью четырех пластмассовых распорок находящихся попарно сверху и снизу. Верхний блок — зарядное устройство , нижний — электронная нагрузка.

Сопротивление в цепи амперметра мало, и получается, что трансформатор тока работает практически в режиме короткого замыкания, при этом можно считать, что токи в первичной и вторичной обмотках относятся друг к другу как количества витков во вторичной и первичной обмотках. Поэтому прибор реально работает в интервале Второй — схемотехнический.

Принципиальная схема вольтметра

Вернуться к оглавлению Интерпретация показаний прибора Установка вольтметра — это только первый шаг для получения контроля над состоянием аккумулятора и электрической системы автомобиля. Так через катушку прибора пройдет всегда лишь малая часть измеряемого тока, основная часть которого потечет через шунт, включенный в цепь последовательно. Вольтметр должен работать только при включенном зажигании. При подключении устройства в сеть постоянного тока на табло показывается полярность подключения.

Особенно часто такое случается в зимний период: на холоде разрядка происходит быстрее, да и наличие в машине обогревателя добавляет нагрузку на сеть. Его номинал должен быть небольшим, например, 5А Подробней о номиналах предохранителей — здесь. Параметры этого делителя такие же как в первой схеме, то есть для измерения в пределах

Вольтметр с выключателем

Сразу скажу, что схема моего прибора немного отличается. Дизайн и качества рассмотренных вольтметров вряд ли подойдут для красивого тюнинга. Принцип действия вольтметра в автомобиле Вольтметр представляет собой довольно простое по внутреннему строению устройство, основное предназначение которого — измерение напряжения в сети.

Электронные вольтметры есть двух типов: Аналоговые. Вид обычного переносного вольтметра известен каждому. Некоторые не имеют магнитов, ток проходит через катушку, вбирая внутрь тонкую металлическую трубку, проще говоря, двигает относительно катушки цилиндрик из металла, расположенного на оси. В заключение фотоснимок устройства для зарядки аккумуляторов, изготовленного из компьютерного блока питания со встроенным вольтметром-амперметром. По классам точности шунты делятся на: 0,02, 0,05, 0,1, 0,2 и 0,5 — это допустимая погрешность в долях процента.
Как подключить вольтметр амперметр

Схемы самодельных цифровых вольтметра и амперметра (СА3162, КР514ИД2)

Рассмотрены не сложные схемы цифровых вольтметра и амперметра, построенных без использования микроконтроллеров на микросхемах СА3162, КР514ИД2. Обычно, у хорошего лабораторного блока питания есть встроенные приборы, — вольтметр и амперметр. Вольтметр позволяет точно установить выходное напряжение, а амперметр покажет ток через нагрузку.

В старых лабораторных блоках питания были стрелочные индикаторы, но сейчас должны быть цифровые. Сейчас радиолюбители чаще всего делают такие приборы на основе микроконтроллера или микросхем АЦП вроде КР572ПВ2, КР572ПВ5.

Микросхема СА3162Е

Но существуют и другие микросхемы аналогичного действия. Например, есть микросхема СА3162Е, которая предназначена для создания измерителя аналоговой величины с отображением результата на трехразрядном цифровом индикаторе.

Микросхема СА3162Е представляет собой АЦП с максимальным входным напряжением 999 mV (при этом показания «999») и логической схемой, которая выдает сведения о результате измерения в виде трех поочередно меняющихся двоично-десятичных четырехразрядных кодов на параллельном выходе и трех выходах для опроса разрядов схемы динамической индикации.

Чтобы получить законченный прибор нужно добавить дешифратор для работы на семисегментный индикатор и сборку из трех семисегментных индикаторов, включенных в матрицу для динамической индикации, а так же, трех управляющих ключей.

Тип индикаторов может быть любым, -светодиодные, люминесцентные, газоразрядные, жидкокристаллические, все зависит от схемы выходного узла на дешифраторе и ключах. Здесь используется светодиодная индикация на табло из трех семисегментных индикаторов с общими анодами.

Индикаторые включены по схеме динамической матрицы, то есть, все их сегментные (катодные) выводы включены параллельно. А для опроса, то есть, последовательного переключения, используются общие анодные выводы.

Принципиальная схема вольтметра

Теперь ближе к схеме. На рисунке 1 показана схема вольтметра, измеряющего напряжение от 0 до 100V (0…99,9V). Измеряемое напряжение поступает на выводы 11-10 (вход) микросхемы D1 через делитель на резисторах R1-R3.

Конденсатор C3 исключает влияние помех на результат измерения. Резистором R4 устанавливают показания прибора на ноль, при отсутствии входного напряжения А резистором R5 выставляют предел измерения так чтобы результат измерения соответствовал реальному, то есть, можно сказать, им калибруют прибор.

Рис. 1. Принципиальная схема цифрового вольтметра до 100В на микросхемах СА3162, КР514ИД2.

Теперь о выходах микросхемы. Логическая часть СА3162Е построена по логике ТТЛ, а выходы еще и с открытыми коллекторами. На выходах «1-2-4-8» формируется двоичнодесятичный код, который периодически сменяется, обеспечивая последовательную передачу данных о трех разрядах результата измерения.

Если используется дешифратор ТТЛ, как, например, КР514ИД2, то его входы непосредственно подключаются к данным входам D1. Если же будет применен дешифратор логики КМОП или МОП, то его входы будет необходимо подтянуть к плюсу при помощи резисторов. Это нужно будет сделать, например, если вместо КР514ИД2 будет использован дешифратор К176ИД2 или CD4056.

Выходы дешифратора D2 через токоограничивающие резисторы R7-R13 подключены к сегментным выводам светодиодных индикаторов Н1-НЗ. Одноименные сегментные выводы всех трех индикаторов соединены вместе. Для опроса индикаторов используются транзисторные ключи VT1-VT3, на базы которых подаются команды с выходов Н1-НЗ микросхемы D1.

Эти выводы тоже сделаны по схеме с открытым коллектором. Активный ноль, поэтому используются транзисторы структуры р-п-р.

Принципиальная схема амперметра

Схема амперметра показана на рисунке 2. Схема практически такая же, за исключением входа. Здесь вместо делителя стоит шунт на пятиваттном резисторе R2 сопротивлением 0,1 От. При таком шунте прибор измеряет ток до 10А (0…9.99А). Установка на ноль и калибровка, как и в первой схеме, осуществляется резисторами R4 и R5.

Рис. 2. Принципиальная схема цифрового амперметра до 10А и более на микросхемах СА3162, КР514ИД2.

Выбрав другие делители и шунты можно задать другие пределы измерения, например, 0…9.99V, 0…999mA, 0…999V, 0…99.9А, это зависит от выходных параметров того лабораторного блока питания, в который будут установлены эти индикаторы. Так же, на основе данных схем можно сделать и самостоятельный измерительный прибор для измерения напряжения и тока (настольный мультиметр).

При этом нужно учесть, что даже используя жидкокристаллические индикаторы прибор будет потреблять существенный ток, так как логическая часть СА3162Е построена по ТТЛ-логике. Поэтому, хороший прибор с автономным питанием вряд ли получится. А вот автомобильный вольтметр (рис.4) выйдет неплохой.

Питаются приборы постоянным стабилизированным напряжением 5V. В источнике питания, в который будут они установлены, необходимо предусмотреть наличие такого напряжения при токе не ниже 150mA.

Подключение прибора

На рисунке 3 показана схема подключения измерителей в лабораторном источнике.

Рис. 3. Схема подключения измерителей в лабораторном источнике.

Рис.4. Самодельный автомобильный вольтметр на микросхемах.

Детали

Пожалуй, самое труднодоставаемое — это микросхемы СА3162Е. Из аналогов мне известна только NTE2054. Возможно есть и другие аналоги, о которых мне не известно.

С остальным значительно проще. Как уже сказано, выходную схему можно сделать на любом дешифраторе и соответствующих индикаторах. Например, если индикаторы будут с общим катодом, то нужно КР514ИД2 заменить на КР514ИД1 (цоколевка такая же), а транзисторы VТ1-VT3 перетащить вниз, подсоединив их коллектора к минусу питания, а эмиттеры к общим катодам индикаторов. Можно использовать дешифраторы КМОП-логики, подтянув их входы к плюсу питания при помощи резисторов.

Налаживание

В общем-то оно совсем несложное. Начнем с вольтметра. Сначала замкнем между собой выводы 10 и 11 D1, и подстройкой R4 выставим нулевые показания. Затем, убираем перемычку, замыкающую выводы 11-10 и подключаем к клеммам «нагрузка» образцовый прибор, например, мультиметр.

Регулируя напряжение на выходе источника, резистором R5 настраиваем калибровку прибора так, чтобы его показания совпадали с показаниями мультиметра. Далее, налаживаем амперметр. Сначала, не подключая нагрузку, регулировкой резистора R5 устанавливаем его показания на ноль. Теперь потребуется постоянный резистор сопротивлением 20 От и мощностью не ниже 5W.

Устанавливаем на блоке питания напряжение 10V и подключаем этот резистор в качестве нагрузки. Подстраиваем R5 так чтобы амперметр показал 0,50 А.

Можно выполнить калибровку и по образцовому амперметру, но мне показалось удобнее с резистором, хотя конечно на качество калибровки очень влияет погрешность сопротивления резистора.

По этой же схеме можно сделать и автомобильный вольтметр. Схема такого прибора показана на рисунке 4. Схема от показанной на рисунке 1 отличается только входом и схемой питания. Этот прибор теперь питается от измеряемого напряжения, то есть, измеряет напряжение, поступающее на него как питающее.

Напряжение от бортовой сети автомобиля через делитель R1-R2-R3 поступает на вход микросхемы D1. Параметры этого делителя такие же как в схеме на рисунке 1, то есть для измерения в пределах 0…99.9V.

Но в автомобиле напряжение редко бывает более 18V (больше 14,5V уже неисправность). И редко опускается ниже 6V, разве только падает до нуля при полном отключении. Поэтому прибор реально работает в интервале 7…16V. Питание 5V формируется из того же источника, с помощью стабилизатора А1.

Лыжин Р. РК-2010-04.

Вольтметр.

Приборы для измерения напряжения

Первый учёный, который сконструировал и создал достаточно мощную электрическую батарею постоянного тока, был известный итальянский физик Александро Вольта. Эта батарея получила название «вольтов столб» и состояла из нескольких тысяч кружочков из цинка и меди, которые разделялись пропитанными в соляной кислоте матерчатыми прокладками. Он использовал батареи с большим или меньшим количеством элементов. Маленькие батареи давали слабую искру, большие батареи сильную и яркую.

Учёный вплотную подошёл к количественному понятию напряжения, поэтому единицу разности потенциалов назвали его именем: «Вольт». В международной системе единиц СИ вольт обозначается буквой «V», отсюда напряжение переменного тока обозначается: VAC, а напряжение постоянного тока: VDC. У нас единица величины напряжения обозначается буквой «В» — вольт. Например, 220 В, 380 В и наиболее часто используемые производные: 103-киловольт (kV), 106-мегавольт, 10-3-милливольт (mV), 10-6-микровольт (μV). Другие большие или меньшие производные используются только в лабораторных условиях. Подробнее о производных величинах читайте на странице про сокращённую запись численных величин.

Для измерения напряжения или разности потенциалов используется прибор, который называется вольтметр. На снимке изображён щитовой стрелочный вольтметр, который может монтироваться на щите управления, какого либо устройства. Он используется только для измерения конкретной величины напряжения на одном из узлов данного устройства. Тот вольтметр, что изображён на фото, применяется для измерения постоянного напряжения до 15 вольт. Взгляните на его шкалу. Она ограничена 15 вольтами.

На принципиальных схемах условное изображение вольтметра может выглядеть вот так.

Из рисунка видно, что условное изображение вольтметра на схеме может быть разным. Если в кружке обозначена буква «V», то это означает, что данный вольтметр рассчитан на измерения величин напряжения, составляющих единицы – сотни вольт. Изображения с обозначением «mV» и «μV» указываются в тех случаях, если вольтметр рассчитан на измерение долей вольта — милливольт (1mV = 0,001V) и микровольт (1μV = 0,000001 V). Иногда рядом с изображением вольтметра также указывается максимальная величина напряжения, которую способен измерить вольтметр. Например, вот так – 100 mV. Обычно эта величина указывается для встраиваемых стрелочных вольтметров. Превышать это напряжение не стоит, так как можно испортить прибор.

Кроме этого, рядом с выводами вольтметра могут быть проставлены знаки полярности подключения его в схему «+» и «». Это касается тех вольтметров, которые применяются для измерения постоянного напряжения.

Следует отметить, что щитовые вольтметры это частный случай использования этих приборов. В лабораториях, на радиозаводах, в конструкторских бюро и радиолюбительской практике, вольтметры используются чаще всего в составе мультиметров, которые раньше назывались авометры, то есть ампер-вольт-омметр.

В настоящее время с развитием цифровой электроники стрелочные приборы отходят в прошлое и им на смену приходят цифровые мультиметры с удобной цифровой шкалой, автоматическим переключением предела измерения, малой погрешностью и высоким классом точности.

В радиолюбительской практике на смену «цешкам» и «авошкам» пришли компактные и удобные цифровые приборы. Работать с ними не сложно, но определённые меры безопасности применять необходимо.

Как измерить напряжение мультиметром?

Следует твёрдо помнить, что вольтметр, в отличие от амперметра подключается параллельно нагрузке.

Например, вам надо замерить напряжение на резисторе, который является частью электронной схемы. В таком случае переключаем мультиметр в режим измерения напряжения (постоянного или переменного – смотря какой ток течёт в цепи), устанавливаем наивысший предел измерения. По мере накопления опыта предел измерения вы научитесь выставлять более осознанно, порой пренебрегая данным правилом. Далее подключаем щупы мультиметра параллельно резистору. Вот как это можно изобразить в виде схемы.

Вот так плавно мы переходим к определению так называемого шунта. Как видим из схемы, вольтметр, который измеряет напряжение на резисторе R1, создаёт параллельный путь току, который протекает по электрической цепи. При этом часть тока (Iшунт) ответвляется и течёт через измерительный прибор – вольтметр PV1. Далее опять возвращается в цепь.

В данном случае вольтметр PV1 шунтирует резистор R1 – создаёт обходной путь для тока. Для электрической цепи вольтметр – это шунт – обходной путь для тока. По закону ома, напряжение на участке цепи зависит от протекающего по этой цепи тока. Но мы ведь ответвили часть тока в цепи и провели эту часть через вольтметр. Поскольку сопротивление резистора неизменно, а ток через резистор уменьшился (IR1), то и напряжение на нём изменилось. Получается, что вольтметром мы измеряем напряжение на резисторе, которое образовалось после того, как мы подключили к схеме измерительный прибор. Из-за этого образуется погрешность измерения.

Как же уменьшить воздействие измерительного прибора на электрическую цепь при проведении измерений? Необходимо увеличить, так называемое «входное сопротивление» измерительного прибора – вольтметра. Чем оно выше, тем меньшая часть тока шунтируется измерительным прибором и более точные данные мы получаем при измерениях.

Современные цифровые мультиметры обладают достаточно большим входным сопротивлением и практически не влияют на работу схемы при проведении измерений. При этом точность измерений, естественно, достаточно высока.

Ранее все приборы были стрелочные, а для того, чтобы высоким напряжением не вывести прибор из строя применялись резистивные шунты, которые уменьшали величину измеряемого напряжения до безопасной величины. Но эти шунты вносили так называемое «паразитное сопротивление» и это сказывалось на точности измерений.

Поэтому в лабораторных условиях использовались специальные ламповые вольтметры, которые обладали большим входным сопротивлением и некоторые из них имели класс точности в доли процента.

Перейдём к практике…

Прежде всего, не забывайте, что есть переменное (англ. сокращение — VAC) и постоянное напряжение (VDC). Профессиональные приборы сами определяют, с каким напряжением вы работаете, и сами переключаются в нужный режим и на требуемый поддиапазон измерений. При работе с малогабаритными приборами все переключения нужно делать вручную.

На снимке показана часть панели управления популярного и недорогого тестера DT-830B.

Хорошо видно, что пределы измерения переменного напряжения ограничены величинами: 750 вольт (750 V~) и 200 вольт (200 V~). Понятно, что к силовым промышленным сетям с этим прибором не стоит и близко подходить. Шкала постоянного и импульсного напряжения несколько больше: от 200 милливольт (200 mV) до тысячи вольт (1000).

Как уже говорилось, чтобы замерить напряжение на участке схемы, нужно выбрать переключателем пределов измерения самый большой предел измерения и подключить щупы мультиметра параллельно тому участку цепи, на котором производится замер.

Если предел измерения подходит – то на дисплее появятся показания. Если этого не происходит, то отключаем вольтметр от схемы, уменьшаем предел измерения на один шаг. Повторяем измерение. И так далее до получения показаний.

Имейте в виду, что провода измерительных щупов со временем изнашиваются. При этом нарушается электрический контакт. Перед проведением любых измерений проверяйте целостность щупов!

Также часто бывает необходимо замерить напряжение на выходе блока питания или химического источника тока (батарейки или аккумулятора).

Выбираем ту секцию на панели прибора, которая отвечает за измерение постоянного напряжения. Выставляем предел чуть больше того напряжения, что мы хотим измерить. Далее подключаем щупы прибора в соответствии с полярностью и изменяем предел измерения в сторону уменьшения до тех пор, пока на табло не появятся данные.

На фото показан замер напряжения составной батареи из трёх батареек 1,5V с помощью мультиметра Victor VC9805A+. Для измерения выбран предел 20V.

Аналогично замеряется напряжение на герметичном свинцовом аккумуляторе.

Стоит понимать, что таким образом мы замеряем так называемую ЭДС. ЭДС или электродвижущая сила — это напряжение на клеммах аккумулятора без подключенной нагрузки. Если к аккумулятору подключить какой-либо прибор, то напряжение будет чуть меньше.

Никогда не касайтесь руками оголённых щупов! Небольшим напряжением от 1,5-вольтовой батарейки вас, конечно, не убьёт, но вот при измерении напряжений более 24 вольт могут быть серьёзные последствия от удара током.

Чтобы руки оставались свободными используйте зажимы типа «крокодил», но подключать их нужно при отключенном от сети приборе. Часто возникает необходимость измерять напряжение на рабочей плате, в разных её точках.

Если вы работаете с низковольтным устройством, бойтесь только закоротить щупами отдельные проводники. Для замеров напряжения в устройстве, как правило, применяется следующая методика.

  • Соедините «земляной» щуп прибора и «землю» платы как можно надёжнее. Работать одним щупом всегда удобнее. Для тех, кто не в курсе, «земляным» или «общим» щупом у прибора называется тот щуп, который подключается к разъёму COM. Обычно он чёрного цвета. Сокращение COM получено от английского слова common – «общий».

  • Наденьте на рабочий щуп прибора кусочек трубки ПВХ, оставив только крохотный острый кончик. Это делать не обязательно, но желательно. При случайном касании щупом соседних проводников трубка ПВХ изолирует контакты и убережёт от короткого замыкания.

  • По принципиальной схеме, в контрольных точках проведите нужные вам замеры по отношению к «земле» — корпусному или по-другому общему проводу. Высокое входное сопротивление тестера работу вашей схемы не нарушит.

Измерение переменного напряжения производится аналогичным образом. Можно для пробы измерить переменное напряжение электросети в собственной квартире.

На снимке видно, что установлен максимальный предел 750 вольт (напряжение переменное – V~). При установке этого предела на индикаторе высвечиваются две буквы: HV – высокое напряжение (сокращение от англ. – High Voltage). Поскольку напряжение переменное, то полярность не имеет значения. В данном случае величина напряжения сети — 217 вольт.

Как уже говорилось, при работе с высоким напряжением следует соблюдать правила электробезопасности.

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

Вольтметр автомобильный. Подборка схем | joyta.ru

Немало автомобилистов сталкивается с такой проблемой, как непредвиденный разряд аккумулятора. Особенно неприятно, когда происходит это в пути далеко от дома. Одной из причин может быть выход из строя генератора авто. Предупредить надвигающийся разряд аккумулятора поможет вольтметр автомобильный. Ниже приведем несколько простых схем подобного устройства.

Вольтметр автомобильный на микросхеме LM3914

Это схема автомобильного вольтметра предназначена для контроля напряжения бортовой сети автомобиля в пределах от 10,5В до 15В. В качестве индикатор используются 10 светодиодов.

Основа схемы – интегральная микросхема LM3914. Данная микросхема способна оценить входное напряжение и вывести результат на 10 светодиодов в режиме точка или столбик. Микросхема LM3914 способна работать в широком диапазоне питания (3В…25В). Яркость свечения светодиодов можно выставить при помощи внешнего переменного резистора. Выходы микросхемы совместимы с ТТЛ и КМОП логикой.

Десять светодиодов VD1-VD10 отображают текущее значение напряжения аккумулятора или напряжение бортовой сети автомобиля в режиме точки (вывод 9 не подключен или подключен на минус) или столбика (вывод 9 подключен на плюс питания).

Резистор R4 подключенный между контактами 6,7 и минусом питания задает яркость свечения светодиодов. Резисторы R2 и переменный резистор R1 образует делитель напряжения. При помощи переменного резистора R1 производится настройка верхнего уровня напряжения, а при помощи R3 нижнего.

Силиконовый коврик для пайки

Размер 55 х 38 см, вес 800 гр….

Как уже было сказано ранее, данный автомобильный вольтметр обеспечивает индикацию от 10,5 до 15 вольт. Калибровка схемы выполняется следующим образом. Подайте на вход схемы вольтметра напряжение 15 вольт от блока питания. Затем изменяя сопротивление резистора R1, необходимо добиться, чтобы зажегся светодиод VD10 (в режиме точка) или все светодиоды VD…VD10 (в режиме столбик).

Затем на вход подайте 10,5 вольт и переменным резистором R3 добейтесь, чтобы горел только светодиод VD1. Теперь увеличивая напряжение с шагом 0,5 вольта, светодиоды один за другим будут загораться, и при напряжении 15 вольт будут гореть все светодиоды. Переключатель SA1 предназначен для переключения между режимами индикации точка/столбик. При замкнутом переключателе SA1 – столбик, при разомкнутом – точка.

Автомобильный вольтметр на транзисторах

Следующая схема автомобильного вольтметра построена на двух биполярных транзисторах. Когда напряжение на аккумуляторе составляет менее 11 вольт, стабилитроны VD1 и VD2 не пропускают ток, из-за чего горит только красный светодиод, указывающий на низкое напряжение бортовой сети автомобиля.

Если напряжение находится между 12 и 14 вольт, стабилитрон VD1 открывает транзистор VT1. Зеленый светодиод загорается, указывая на нормальное напряжение. Если напряжение батареи превышает 15 вольт, стабилитрон VD2 открывает транзистор VT2, в результате чего загорается желтый светодиод, показывающий значительное превышение напряжения в сети автомобиля.

Вольтметр на операционном усилителе LM393

Данный простой автомобильный вольтметр построен на операционном усилителе LM393. В качестве индикатора, как и в предыдущей схеме, используются три светодиода.

При низком напряжении (менее 11В) загорается красный светодиод. Если напряжение в норме (12,4…14В) то светится зеленый. В том случае, если напряжение превысило 14В, то загорается желтый светодиод. Стабилитрон VD1 формирует опорное напряжение. Данная схема схожа со схемой индикатора напряжения автомобиля.

Вольтметр автомобильный на микросхеме К1003ПП1

Данная схема вольтметра для автомобиля построена на микросхеме К1003ПП1 и позволяет отслеживать напряжение бортовой сети по свечению 3 светодиодов:

  • При напряжении менее 11 вольт горит светодиод HL1
  • При напряжении 11,1…14,4 вольт горит светодиод HL2
  • При напряжении более 14,6 вольт горит светодиод HL3

Настройка. После подачи на вход напряжения от любого блока питания (11,1…14,4В), переменным резистором R4 необходимо добиться свечения светодиода HL2.

Высокоомный вольтметр — Технарь

При измерении постоянных напряжений в различных участках электронного устройства важно, чтобы подключение вольтметра к ним не вызывало заметного нарушения режима работы соответствующей электрической цепи. Поэтому вольтметр должен иметь достаточно большое входное сопротивление. Данному требованию удовлетворяют вольтметры, на входе которых установлены полевые транзисторы. Объясняется это тем, что у этих полупроводниковых приборов входное сопротивление может достигать десятков и даже сотен мегом.

Принцип действия вольтметра на полевом транзисторе несложен. В цепь стока включен миллиамперметр РА1 (рис. 1). Если щупы вольтметра замкнуть накоротко, напряжение на затворе относительно истока будет равно 0, а в цепи стока потечет максимальный ток. О его величине судят по отклонению стрелки РА1. При разъединенных щупах между затвором и истоком окажется включенным резистор R1. Однако напряжение на затворе по-прежнему будет равно 0, поскольку ток затвора ничтожно мал, и стрелка прибора останется на том же месте.

Если теперь щупы подсоединить к низковольтному источнику напряжения в указанной на схеме полярности, показания прибора РА1 уменьшатся. С увеличением напряжения его стрелка будет приближаться к отметке 0. Такой вольтметр, хотя и будет работать, имеет ряд существенных недостатков — показания расположены на шкале в обратном порядке, да к тому же она еще и нелинейная.

Чтобы избавиться от этих недостатков, стрелочный прибор включают по так называемой мостовой схеме (рис. 2). Резисторы R1—R4 образуют плечи моста, к вершинам которого подсоединена батарея GS1. Стрелочный прибор РА1 включен в диагональ моста (между точками А и Б). В сущности, подобное устройство представляет собой два делителя напряжения (R1, R2 и R3, R4), подсоединенных к батарее. Чтобы по диагонали моста не протекал ток (стрелка прибора стояла на 0), напряжение между точками А и Б должно быть равно 0. Для этого мост уравновешивают (балансируют) — с помощью резисторов R1—R4 устанавливают такой режим, при котором напряжения на резисторах R2 и R4 будут равны. Условие баланса моста выражается формулой: R1 • R4 = R2 • R3, то есть баланс моста достигается при равенстве произведении сопротивлений противолежащих плечей.

На практике в одно из плечей моста вместо постоянного резистора включают переменный (на схеме R1) и вращают его движок до тех пор, пока стрелка РА1 не установится на 0.

Измерительный прибор РА1 включим теперь в диагональ моста, левые плечи которого составляют внутреннее сопротивление транзистора V1 (рис. 3) и резистор R2, а правые — участки переменного резистора R3, разделенные ползуном. Перемещая его вверх или вниз по схеме, находят такое положение, при котором напряжения в точках А и Б равны. При этом ток в диагонали моста будет отсутствовать и стрелка прибора РА1 установится на нулевой отметке. Измеряя неизвестное напряжение UX, ток транзистора изменится, в результате равновесие моста нарушится, поскольку напряжение в точке А также изменится, и в диагонали моста потечет ток. Если в качестве индикатора РА! применить микроамперметр с 0 посредине, то мы сможем измерять напряжение любой полярности. Однако такие приборы редки, поэтому обычно используют микроамперметры с 0 в начале шкалы, следя при подключении щупов за полярностью измеряемого напряжения. А для расширения пределов измерений на входе вольтметра устанавливают делитель напряжения.

Схема вольтметра с делителем напря­жения, состоящим из пяти резисторов R1—R5, показана на рисунке 4. С по­мощью такого делителя измеряемое на­пряжение уменьшают до значения, рав­ного или меньшего 1В, и подают затем на затвор полевого транзистора V1 че­рез развязывающую цепочку R6C1, пре­граждающую путь помехам. В цепь ис­тока VI включен резистор R7 с таким сопротивлением, чтобы падение напря­жения на нем составляло около 3В. На сток полевого транзистора поступает питание от батареи GB1 на 4,5В. Сле­довательно, полупроводниковый Прибор включен по схеме е общим стоком, аналогичной эмиттерному повторителю. Такой каскад отличается очень большим входным сопротивлением, значительным усилением по току и единичным усилением по напряжению — как раз теми параметрами, которые необходимы для высокоомного вольтметра.

Внутреннее сопротивление транзистора V1 и резистор R7 составляют левые плечи моста. Его правые плечи образует переменный резистор R3 («Уст. 0»). Перемещая его движок в ту или иную сторону, мост уравновешивают (прибор РА1 показывает 0). Если на вход вольтметра подать измеряемое напряжение отрицательной полярности, не превышающее  по величине 10В (положение переключателя S1 на схеме), напряжение на затворе изменится, ток истока уменьшится. Соответственно снизится и падение напряжения на резисторе R7, в то же время напряжение на движке потенциометра R9 останется прежним. Теперь через индикатор РА1 потечет ток и стрелка отклонится на некоторый угол вправо, указав величину измеряемого напряжения.

Переменный резистор R8 («К») служит для точной калибровки вольтметра, то есть для установки стрелки прибора на крайнее правое деление шкалы при измерении предельных напряжений 1-3-10-30-100 В.

Внешний вид вольтметра показан в начале статьи. На лицевой панели размером 170X80 мм, выполненной из металла или пластмассы, расположен микроамперметр М4204 с током полного отклонения 100 мкА. В этом случае не потребуется изменять градуировку штатной шкалы, а только умножать деления соответственно на коэффициенты 1—0,3—0,1—0,03—0,01. На панели закреплен также переключатель пределов измерений. Под ним размещены гнезда « + » и «—» для подсоединения измерительных проводов со щупами. Там же находятся тумблер включения питания и регуляторы калибровки и установки 0. Корпус вольтметра размером 170Х80Х45 мм выполнен из тонкой (0,3— 0,5 мм) жести и окрашен нитрокраской.

Резисторы R1—R5 делителя напряжения, транзистор V1 и элементы R6, R7, С1 припаяны непосредственно к выводам переключателя S1 (рис. 5). Над ним с помощью П-образного держателя из жести закреплена батарея 3336Л.

В вольтметре можно применить полевой транзистор КП302 или КП303 с любым буквенным индексом. Постоянные резисторы — МЛТ или ВС на 0,5 или 0,25 Вт, переменные резисторы R8 и R9 — любого типа, но удобнее применить малогабаритные, например СПЗ-46. Конденсатор С1 должен иметь минимальный ток утечки, например керамический КМ-6, КТ-1 емкостью от 0,01 до 0,068 мкФ. Переключатель S1 — галетный с одной платой на 5 или 11 положений. Лучше, если галета будет фарфоровой, поскольку она обладает лучшей изоляцией. Тумблер включения питания — любого типа, например МТ-1.

Микроамперметр допустимо заменить на любой другой чувствительностью 50, 100, 200 или 300 мкА.

Питать вольтметр можно от батареи 3336Л или от выпрямителя с напряжением 5В (см. «М-К» № 7, 1983 г., «Столовая» для транзисторов»).

Калибровка. Если резисторы R1—R5 подобраны с точностью не ниже ±5%, прибор тогда можно калибровать на любом из пределов, например 3В (рис. 6). Для этого к батарее напряжением 4,5В подключите переменный резистор любого типа сопротивлением 1—10 кОм. К движку потенциометра и к «плюсовому» выводу батареи подсоедините эталонный и калибруемый вольтметры и установите на первом напряжение 3В, а стрелку второго переведите с помощью резистора R8 («К») на крайнее правое деление 100. Затем установите переключатель S1 на пределе 50В. Стрелка должна переместиться на деление с отметкой 30, что соответствует по этой шкале напряжению 3В. Далее переходим на предел 30В — стрелка установится на отметке 10. И наконец, при переключении на предел 100 3 стрелка окажется между вторым и третьим делениями в самом начале шкалы. Поскольку она имеет 50 делений, поэтому на пределе 100В одно деление соответствует напряжению 2В, а 1,5 деления — 3В.

Измерения начинайте с наибольшего предела 100В, переходя постепенно на меньшие пределы, пока стрелка прибора не окажется в правой половине шкалы, А тогда и производите отсчет показаний вольтметра.

Перед началом измерений убедитесь, что при включенном питании стрелка находится на 0. Если она немного ушла, ее устанавливают на нулевое деление с помощью переменного резистора R9. Значительный уход стрелки от отметки 0 указывает на то, что батарея разрядилась.

Закончив измерение, выключите питание тумблером S2, а переключатель S1 установите на предел 100 В.

схема подключения вольтметров к цепи

Как и любую физическую величину, напряжение можно измерить, для этого используется вольтметр. Но чтобы получить достоверные данные, его необходимо правильно подключить.

Вольтметр

Принцип действия

Все устройства, которыми производятся измерения в электрических сетях, делятся на две группы: электромеханические и электронные.

Электромеханические аппараты

Это стрелочные приборы. Стрелка в них закреплена на рамке, на которую намотан провод. Эта катушка находится на одной оси с постоянным магнитом в приборах, используемых в сети постоянного тока, или с другой катушкой – в устройствах переменного напряжения.

Справка. Аппарат переменного тока в сети постоянного работать не будет, но устройство для измерения постоянного напряжения, если включить его через диодный мост, можно подключить в сеть переменного тока с потерей точности.

При прохождении тока по обмотке в ней наводится электромагнитное поле, взаимодействующее с магнитом или другой обмоткой, и рамка поворачивается. Вращению катушки со стрелкой препятствует пружина, поэтому угол поворота рамки соответствует току через неё и потенциалу на клеммах.

Для уменьшения колебаний стрелки устанавливается демпфер электромагнитный из алюминиевой пластины или пневматический, из поршня и цилиндра.

Для повышения точности стрелка снабжена противовесами, исключающими влияние силы тяжести, а сам механизм выполняется из легированной стали для уменьшения износа.

Электронные приборы

В электронных аппаратах чувствительным элементом является электронная плата, преобразующая входной сигнал в показания прибора. Питание такое устройство может получать от измеряемого напряжения или другого источника – внутренних батарей или внешнего питания.

Электронные вольтметры есть двух типов:

  • Аналоговые. В них находится преобразователь входного сигнала в угол поворота стрелки, показывающий на шкале величину измеряемого напряжения. Недостаток аналоговых схем – в необходимости пересчитывать показания шкалы при изменении предела измерения;
  • Цифровые. В таких приборах есть цифровой дисплей и преобразователь, отображающий входной сигнал в цифровом виде. При подключении устройства в сеть постоянного тока на табло показывается полярность подключения. Эти конструкции отличаются компактностью, а точность такого аппарата зависит от качества встроенного контроллера.

Подключение вольтметра

Напряжение на источнике питания или элементе цепи измеряется аппаратом, который подключается параллельно устройству.

Схема подключения вольтметра

Катушка прибора имеет низкое сопротивление, и при непосредственном включении в сеть ток будет большим. Для уменьшения потребляемого тока и влияния на электрическую сеть в цепь последовательно с аппаратом включаются добавочные сопротивления.

Важно! При включении вольтметра последовательно с нагрузкой он покажет напряжение источника питания с погрешностью из-за сопротивления нагрузки. Последовательно подсоединяют амперметр.

Постоянное напряжение

Способы измерения постоянного напряжения зависят от его величины:

  • до 1 милливольта – цифровыми и аналоговыми аппаратами со встроенным усилителем;
  • до 1000 вольт используют обычные аппараты различных систем;
  • свыше 1 кВ измерения производятся электростатическими приборами, предназначенными для работы в высоковольтных сетях или обычными, включёнными через делитель.

Схема включения вольтметра с добавочными сопротивлениями

Увеличение предела измерения производится включёнием последовательно с прибором добавочного сопротивления Rдоб. Для увеличения предела в n раз общее сопротивление также необходимо увеличить в n раз и, учитывая сопротивление прибора Rпр, Rдоб=Rпр*(n-1). Показания шкалы также умножаются на n.

Переменное напряжение

Методы и типы устройств для измерения в сетях переменного тока зависят от величины напряжения и частоты сети:

  • до 1 вольта – цифровые и аналоговые устройства с усилителями;
  • до 1кВ и частотой до десятков кГц – выпрямительные системы, электромагнитные, электродинамические приборы;
  • при частоте до десятков мегагерц – термоэлектрические и электростатические аппараты.

Важно! Вольтметр переменного тока показывает действующее значение напряжения. При синусоидальной форме его величина в √3 (1,7) меньше амплитудного.

Расширение пределов измерения производится включением через разделительный или автотрансформатор, а также использованием добавочного сопротивления. Его величина рассчитывается аналогично измерениям в сети постоянного тока.

При использовании разделительного трансформатора показания прибора умножаются на коэффициент трансформации n=U1/U2.

Схема включения вольтметра и амперметра через трансформаторы

Подключение вольтметра необходимо производить по определённым схемам. Это делается для того, чтобы показания прибора соответствовали параметрам сети.

Видео

Конструкция вольтметра | Цепи измерения постоянного тока

Как было сказано ранее, большинство измерительных механизмов являются чувствительными устройствами. Некоторые механизмы Д’Арсонваля имеют номинальный ток отклонения всего 50 мкА при (внутреннем) сопротивлении провода менее 1000 Ом. Таким образом, номинал вольтметра составляет всего 50 милливольт (50 мкА X 1000 Ом)! Чтобы построить вольтметры с практичными (высоковольтными) шкалами из таких чувствительных механизмов, нам нужно найти какой-то способ уменьшить измеряемую величину напряжения до уровня, с которым механизм может справиться.

Измеритель движения Д’Арсонваля

Давайте начнем наш пример задач с часового механизма Д’Арсонваля, имеющего номинальное отклонение от полной шкалы 1 мА и сопротивление катушки 500 Ом:

Используя закон Ома (E=IR), мы можем определить, какое напряжение будет управлять движением этого измерителя непосредственно до полной шкалы:

E = I R E = (1 мА)(500 Ом) E = 0,5 В

Если бы все, что нам было нужно, это метр, который мог бы измерять 1/2 вольта, нам хватило бы простого механизма измерения, который у нас есть.Но для измерения более высоких уровней напряжения требуется нечто большее. Чтобы получить эффективный диапазон вольтметра, превышающий 1/2 вольта, нам нужно разработать схему, позволяющую падать только точной пропорции измеренного напряжения на движение вольтметра.

Это расширит диапазон движения счетчика до более высоких напряжений. Соответственно, нам нужно будет перемаркировать шкалу на лицевой стороне измерителя, чтобы указать ее новый диапазон измерения с подключенной схемой дозирования.

Но как создать необходимую пропорциональную схему? Что ж, если наше намерение состоит в том, чтобы позволить этому движению измерительного прибора измерять большее напряжение , чем сейчас, то нам нужна схема делителя напряжения , чтобы разделить общее измеренное напряжение на меньшую долю в точках подключения измерительного движителя.Зная, что схемы делителя напряжения построены из сопротивлений серии , последовательно с механизмом счетчика подключим резистор (используя собственное внутреннее сопротивление механизма как второе сопротивление в делителе):

Умножительные резисторы

Последовательный резистор называется «умножающим» резистором, потому что он умножает рабочий диапазон движения измерителя, поскольку он пропорционально делит измеренное напряжение на нем. Определение требуемого значения сопротивления множителя — простая задача, если вы знакомы с анализом последовательных цепей.

Например, давайте определим необходимое значение множителя, чтобы это движение 1 мА, 500 Ом считывалось точно по полной шкале при приложенном напряжении 10 вольт. Для этого нам сначала нужно настроить таблицу E/I/R для компонентов двух серий:

Зная, что движение будет полным при протекающем через него токе 1 мА, и что мы хотим, чтобы это произошло при приложенном (общей последовательной цепи) напряжении 10 вольт, мы можем заполнить таблицу следующим образом:

Есть несколько способов определить значение сопротивления множителя.Один из способов — определить общее сопротивление цепи с помощью закона Ома в столбце «общее» (R=E/I), затем вычесть 500 Ом движения, чтобы получить значение множителя:

.

Другой способ вычислить такое же значение сопротивления состоит в том, чтобы определить падение напряжения на движении при полном отклонении (E=IR), затем вычесть это падение напряжения из общего, чтобы получить напряжение на резисторе умножителя. Наконец, закон Ома можно снова использовать для определения сопротивления (R=E/I) для множителя:

Любой способ дает один и тот же ответ (9.5 кОм), и один метод можно использовать в качестве поверки для другого, чтобы проверить точность работы.

При подаче ровно 10 вольт между тестовыми выводами измерителя (от какой-либо батареи или прецизионного источника питания) через механизм измерителя будет протекать ток ровно 1 мА, что ограничено «умножающим» резистором и собственным внутренним сопротивлением механизма. Ровно 1/2 вольта будет падать на сопротивлении проволочной катушки механизма, и стрелка будет указывать точно на полную шкалу.Переобозначив шкалу для чтения от 0 до 10 В (вместо 0 до 1 мА), любой, кто смотрит на шкалу, будет интерпретировать ее показания как десять вольт.

Пожалуйста, обратите внимание, что пользователю измерителя совсем не обязательно знать, что само движение на самом деле измеряет только часть этих десяти вольт от внешнего источника. Все, что имеет значение для пользователя, это то, что схема в целом точно отображает общее приложенное напряжение.

Вот как разрабатываются и используются практические электрические счетчики: чувствительный механизм счетчика создается для работы с минимальным напряжением и током, насколько это возможно для максимальной чувствительности, затем он «обманывается» какой-то схемой делителя, построенной из прецизионных резисторов, чтобы он указывает на полную шкалу, когда на цепь в целом воздействует гораздо большее напряжение или ток.Мы рассмотрели конструкцию простого вольтметра здесь. Амперметры следуют тому же общему правилу, за исключением того, что параллельно соединенные «шунтирующие» резисторы используются для создания схемы делителя тока , в отличие от последовательно соединенных делителей напряжения «умножающих» резисторов, используемых в конструкциях вольтметров.

Как правило, полезно иметь несколько диапазонов, установленных для электромеханического счетчика, такого как этот, что позволяет ему считывать широкий диапазон напряжений с помощью одного механизма перемещения.Это достигается за счет использования многополюсного переключателя и нескольких умножающих резисторов, каждый из которых рассчитан на определенный диапазон напряжения:

Пятипозиционный переключатель одновременно контактирует только с одним резистором. В нижнем (полностью по часовой стрелке) положении он вообще не контактирует с резистором, обеспечивая настройку «выключено». Каждый резистор имеет размер, обеспечивающий определенный диапазон полной шкалы для вольтметра, все основано на конкретном номинале движения измерителя (1 мА, 500 Ом).Конечным результатом является вольтметр с четырьмя различными полномасштабными диапазонами измерения. Конечно, для того, чтобы это работало осмысленно, шкала хода измерителя должна быть снабжена метками, соответствующими каждому диапазону.

При такой конструкции измерителя значение каждого резистора определяется одним и тем же методом с использованием известного общего напряжения, номинального отклонения полного диапазона перемещения и сопротивления перемещению. Для вольтметра с диапазонами 1 вольт, 10 вольт, 100 вольт и 1000 вольт сопротивление множителя будет следующим:

 

 

Обратите внимание на значения множительного резистора, используемые для этих диапазонов, и на то, насколько они нечетны.Крайне маловероятно, что прецизионный резистор на 999,5 кОм когда-либо будет найден в мусорном ведре, поэтому разработчики вольтметров часто выбирают вариант вышеуказанной конструкции, в котором используются более распространенные номиналы резисторов:

.

 

 

С каждым последовательно более высоким диапазоном напряжения селекторным переключателем включается большее количество множительных резисторов, в результате чего их последовательные сопротивления добавляются к необходимой сумме. Например, с переключателем диапазона, установленным в положение 1000 вольт, нам нужно общее значение сопротивления множителя 999.5 кОм. С этой конструкцией измерителя это именно то, что мы получим:

.

R Всего = R4 + R3 + R2 + R1 R Всего = 900 кОм + 90 кОм + 9 кОм + 500 Ом R Всего = 999,5 км

Преимущество, конечно, в том, что значения отдельных резисторов множителя более распространены (900k, 90k, 9k), чем некоторые из нечетных значений в первой конструкции (999,5k, 99,5k, 9,5k). Однако с точки зрения пользователя измерителя не будет заметной разницы в работе.

ОБЗОР:

  • Расширенные диапазоны вольтметра созданы для чувствительных перемещений счетчика путем добавления последовательных «умножающих» резисторов в цепь перемещения, обеспечивающих точный коэффициент деления напряжения.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

Что такое вольтметр? — Определение и типы

Определение: Прибор, измеряющий напряжение или разность потенциалов в вольтах, известен как вольтметр. Он работает по принципу, что крутящий момент создается током, который индуцируется из-за измеряемого напряжения, и этот крутящий момент отклоняет стрелку прибора.Отклонение стрелки прямо пропорционально разности потенциалов между точками. Вольтметр всегда подключают параллельно цепи.

Символическое изображение вольтметра

Вольтметр представлен буквой V внутри круга вместе с двумя клеммами.

Почему вольтметр подключен параллельно?

Вольтметр сконструирован таким образом, что его внутреннее сопротивление всегда остается высоким.Если он подключается последовательно с цепью, он минимизирует ток, протекающий из-за измеряемого напряжения. Таким образом, нарушаются показания вольтметра.

Вольтметр всегда подключается параллельно цепи , чтобы на ней происходило одинаковое падение напряжения. Высокое сопротивление вольтметра сочетается с полным сопротивлением элемента, к которому он подключен. А общий импеданс системы равен импедансу, который имел элемент.Таким образом, в цепи не возникает препятствия из-за вольтметра, и метр дает правильное показание.

Почему вольтметр имеет высокое сопротивление?

Вольтметр имеет очень высокое внутреннее сопротивление, поскольку он измеряет разность потенциалов между двумя точками цепи. Вольтметр не изменяет ток измерительного прибора.

Если вольтметр имеет низкое сопротивление, через него проходит ток, и вольтметр дает неверный результат.Высокое сопротивление вольтметра не позволяет току проходить через него и таким образом получаются правильные показания.

Типы вольтметров

Вольтметр классифицируется по трем параметрам. Классификация вольтметра показана на рисунке ниже.

По конструкции вольтметр бывает следующих типов.

Вольтметр PMMC

Работает по принципу, что проводник с током помещен в магнитное поле и из-за тока на проводник действует сила.Из-за измеряемого напряжения в приборе PMMC индуцируется ток, и этот ток отклоняет стрелку измерителя.

Вольтметр PMMC используется для измерения постоянного тока. Прибор имеет очень высокую точность и низкое энергопотребление. Единственным недостатком прибора является то, что он очень дорогой. Диапазон вольтметра PMMC увеличивается за счет последовательного включения сопротивления.

Вольтметр MI

Инструмент MI означает подвижный железный инструмент. Этот прибор используется для измерения как переменного, так и постоянного напряжения. В этом типе прибора отклонение прямо пропорционально напряжению катушки. Инструмент с движущимся железом подразделяется на два типа.

  • Железный инструмент с аттракционом
  • Подвижный железный инструмент отталкивающего типа

Электродинамометр Вольтметр

Электродинамометрический вольтметр используется для измерения напряжения как переменного, так и постоянного тока .В приборах этого типа калибровка одинакова как для измерения переменного, так и постоянного тока.

Вольтметр выпрямительный

Прибор такого типа используется в цепях переменного тока для измерения напряжения. Выпрямительный прибор преобразует количество переменного тока в количество постоянного тока с помощью выпрямителя. Затем сигнал постоянного тока измеряется прибором PMMC.

Ниже приводится классификация приборов по отображению выходных показаний.

Аналоговый вольтметр

Аналоговый вольтметр для измерения переменного напряжения. Отображает показания по стрелке, закрепленной на калиброванной шкале. Отклонение указателя зависит от действующего на него крутящего момента. Величина развиваемого крутящего момента прямо пропорциональна измеряемому напряжению.

Цифровой вольтметр

Вольтметр, отображающий показания в числовой форме, называется цифровым вольтметром. Цифровой вольтметр дает точный результат.

Прибор, измеряющий постоянный ток, известен как вольтметр постоянного тока, а вольтметр переменного тока используется в цепи переменного тока для измерения переменного напряжения.

Цепь вольтметра пиковых показаний

| Эквивалентная схема

Цепь вольтметра пикового значения:

Иногда бывает достаточно, если измеряется цепь импульсного вольтметра импульсного напряжения; его форма волны может быть уже известна или зафиксирована самим источником.Это очень полезно при рутинных импульсных испытаниях. Методы аналогичны тем, которые используются для переменного тока. измерения пикового значения напряжения.

Прибор обычно подключается к низковольтным плечам делителей потенциала, описанных в гл. 7.2.7. Базовая схема вместе с ее эквивалентной схемой и характеристикой отклика показана на рис. 7.41. Схема состоит только из выпрямителей.

Диод D работает только при положительном напряжении. Для отрицательных импульсов диод должен быть подключен наоборот.При появлении импульса напряжения ν(t) на низковольтном плече делителя потенциала конденсатор С м заряжается до пикового значения импульса. Когда амплитуда сигнала начинает уменьшаться, диод смещается в обратном направлении и препятствует разрядке конденсатора C m .

Напряжение, развиваемое на C м , измеряется высокоомным вольтметром (электростатическим вольтметром или электрометром). Поскольку диод D имеет конечное прямое сопротивление, напряжение, до которого заряжается C 90 100 м 90 101 , будет меньше фактического пика сигнала и зависит от RC-цепи сопротивления диода и измерительной емкости C 90 100 м 90 101 .Ошибка показана на рис. 7.41c. Ошибку можно оценить, если известна форма волны.

Фактическое прямое сопротивление диода D (динамическое значение) трудно оценить, поэтому измеритель калибруется с помощью осциллографа. Пиковые вольтметры для любой полярности, использующие делители сопротивления и делители емкости, показаны на рис. 7.42. В этой схеме напряжение любой полярности преобразуется в пропорциональный положительный измерительный сигнал резистивным или емкостным делителем напряжения и диодной схемой.

В коммерческих приборах используется активная цепь с цепью обратной связи, так что также можно измерять быстро нарастающие импульсы. В приборах, использующих емкостные делители, требуется разрядное сопротивление на плече низкого напряжения, чтобы предотвратить накопление постоянного тока. обвинение.

Цифровой вольтметр со светодиодным дисплеем — Electronics-Lab.com

Авторские права на эту схему принадлежат smart kit electronic. На этой странице мы будем использовать эту схему для обсуждения улучшений и внесем некоторые изменения на основе оригинальной схемы.

Общее описание

Это простой в сборке, но тем не менее очень точный и полезный цифровой вольтметр. Он был разработан как панельный измеритель и может использоваться в источниках питания постоянного тока или в любом другом месте, где необходимо иметь точную индикацию присутствующего напряжения. В схеме используется АЦП (аналогово-цифровой преобразователь) I.C. CL7107 производства INTERSIL. Эта ИС объединяет в 40-контактном корпусе все схемы, необходимые для преобразования аналогового сигнала в цифровой, и может напрямую управлять серией из четырех семисегментных светодиодных дисплеев.Схемы, встроенные в ИС, представляют собой аналого-цифровой преобразователь, компаратор, часы, декодер и драйвер семисегментного светодиодного дисплея. Схема, описанная здесь, может отображать любое постоянное напряжение в диапазоне 0-1999 Вольт.

Технические характеристики – Характеристики

Напряжение питания: …………. +/- 5 В (симметричный)
Требования к питанию: ….. 200 мА (максимум)
Диапазон измерения: ………. +/- 0–1999 В постоянного тока в четырех диапазонах
Точность: ………………….. 0,1 %

Характеристики

  • Малый размер
  • Простая конструкция
  • Низкая стоимость.
  • Простая регулировка.
  • Легко читается на расстоянии.
  • Несколько внешних компонентов.

Как это работает

Для понимания принципа работы схемы необходимо объяснить, как работает микросхема АЦП. Эта ИС имеет следующие очень важные особенности:

  • Высокая точность.
  • На него не влияет шум.
  • Нет необходимости в схеме выборки и удержания.
  • Имеет встроенные часы.
  • Нет необходимости во внешних компонентах высокой точности.

Аналого-цифровой преобразователь (далее АЦП) более известен как преобразователь с двойной крутизной или интегрирующий преобразователь. Этот тип преобразователя обычно предпочтительнее других типов, поскольку он обеспечивает точность, простоту конструкции и относительную независимость от шума, что делает его очень надежным. Работу схемы лучше понять, если описать ее в два этапа. На первом этапе и за заданный период входное напряжение интегрируется, а на выходе интегратора в конце этого периода появляется напряжение, прямо пропорциональное входному напряжению.В конце заданного периода на интегратор подается внутреннее опорное напряжение, и выход схемы постепенно уменьшается, пока не достигнет уровня нулевого опорного напряжения. Эта вторая фаза известна как период отрицательного наклона, и ее продолжительность зависит от выходного сигнала интегратора в первый период. Поскольку продолжительность первой операции является фиксированной, а продолжительность второй переменной, можно сравнить их, и таким образом входное напряжение фактически сравнивается с внутренним эталонным напряжением, а результат кодируется и отправляется на дисплей. .

Все это звучит довольно просто, но на самом деле это серия очень сложных операций, которые все выполняются микросхемой АЦП с помощью нескольких внешних компонентов, которые используются для настройки схемы для работы. Подробно схема работает следующим образом. Измеряемое напряжение прикладывается к точкам 1 и 2 схемы и через цепь R3, R4 и C4, наконец, прикладывается к контактам 30 и 31 микросхемы. Это вход микросхемы, как видно из ее схемы.(IN HIGH и IN LOW соответственно). Резистор R1 вместе с C1 используется для установки частоты внутреннего генератора (тактового генератора), который установлен примерно на 48 Гц. При такой тактовой частоте примерно три разных показания в секунду. Конденсатор C2, подключенный между выводами 33 и 34 микросхемы, был выбран для компенсации ошибки, вызванной внутренним опорным напряжением, а также для поддержания стабильного состояния дисплея. Конденсатор C3 и резистор R5 вместе составляют схему, которая выполняет интеграцию входного напряжения и в то же время предотвращает любое разделение входного напряжения, делая схему более быстрой и надежной, поскольку вероятность ошибки значительно снижается.Конденсатор С5 заставляет прибор показывать ноль при отсутствии напряжения на его входе. Резистор R2 вместе с P1 используются для настройки прибора во время настройки, чтобы он отображал ноль, когда на входе ноль. Резистор R6 регулирует ток, протекающий через дисплеи, чтобы обеспечить достаточную яркость без их повреждения. Микросхема, как мы уже упоминали выше, способна управлять четырьмя светодиодными дисплеями с общим анодом. Три крайних правых дисплея соединены так, что они могут отображать все числа от 0 до 9, в то время как первый слева может отображать только число 1, а при отрицательном напряжении — знак «-».Вся схема работает от симметричного источника постоянного тока ρ 5 В, который подается на контакты 1 (+5 В), 21 (0 В) и 26 (-5 В) микросхемы.

Список деталей

R1 = 180 кОм
R2 = 22 кОм
R3 = 12 кОм
R4 = 1 м
R5 = 470 кОм
R6 = 560 Ом

C1 = 100 пФ
C2, C6, C7 = 100 нФ
C3 = 47 нФ
C4 = 10 нФ
C5 = 220 нФ

P1 = многооборотный триммер 20k

У1 = ICL 7107

LD1,2,3,4 = светодиодные дисплеи MAN 6960 с общим анодом

0-20 В ….R3 = 1,2K
0–200 В …R3 = 12K
0–2000 В ..R3 = 120K

 

Строительство

Прежде всего, давайте рассмотрим несколько основ построения электронных схем на печатной плате. Плата изготовлена ​​из тонкого изоляционного материала, покрытого тонким слоем проводящей меди, форма которой позволяет сформировать необходимые проводники между различными компонентами схемы. Использование правильно спроектированной печатной платы очень желательно, так как это значительно ускоряет сборку и снижает вероятность ошибок.Для защиты платы при хранении от окисления и гарантии того, что она попадет к вам в идеальном состоянии, при производстве медь лужится и покрывается специальным лаком, предохраняющим ее от окисления, а также облегчающим пайку.

Припаивание компонентов к плате — единственный способ собрать схему, и от того, как вы это сделаете, во многом зависит ваш успех или неудача. Эта работа не очень сложная, и если вы будете придерживаться нескольких правил, у вас не должно возникнуть проблем. Паяльник, который вы используете, должен быть легким, а его мощность не должна превышать 25 Вт.Наконечник должен быть в порядке и всегда должен содержаться в чистоте. Для этого очень удобны специально изготовленные губки, которые держат во влажном состоянии и время от времени можно протирать ими горячий наконечник, чтобы удалить все остатки, которые имеют свойство скапливаться на нем.
ЗАПРЕЩАЕТСЯ обрабатывать напильником или наждачной бумагой грязный или изношенный наконечник. Если наконечник невозможно очистить, замените его. На рынке представлено множество различных типов припоев, и вы должны выбрать качественный припой, который содержит необходимый флюс в своей сердцевине, чтобы каждый раз обеспечивать идеальное соединение.
НЕ ИСПОЛЬЗУЙТЕ флюс для пайки, кроме того, который уже включен в ваш припой. Слишком большой поток может вызвать много проблем и является одной из основных причин неисправности схемы. Если все-таки вам придется использовать дополнительный флюс, как это бывает при лужении медных проводов, то после окончания работы очень тщательно очистите его.
Для правильной пайки компонента необходимо сделать следующее:

  • Очистите выводы компонентов небольшим кусочком наждачной бумаги.
  • Согните их на правильном расстоянии от корпуса компонента и вставьте компонент на место на плате.
  • Иногда вы можете найти компонент с более толстыми проводами, чем обычно, которые слишком толсты, чтобы войти в отверстия ПК. доска. В этом случае используйте мини-дрель, чтобы немного увеличить отверстия.
  • Не делайте отверстия слишком большими, так как впоследствии это затруднит пайку.

открытых учебников | Сиявула

Математика

Наука

    • Читать онлайн
    • Учебники

      • Английский

        • Класс 7А

        • Класс 7Б

        • Класс 7 (объединенные А и В)

      • Африкаанс

        • Граад 7А

        • Граад 7Б

        • Graad 7 (A en B saam)

    • Пособия для учителей

    • Читать онлайн
    • Учебники

      • Английский

        • Класс 8А

        • Класс 8Б

        • Класс 8 (объединенные А и В)

      • Африкаанс

        • Граад 8А

        • Граад 8Б

        • Graad 8 (A en B saam)

    • Пособия для учителей

    • Читать онлайн
    • Учебники

      • Английский

        • Класс 9А

        • Класс 9Б

        • Класс 9 (объединенные А и В)

      • Африкаанс

        • Граад 9А

        • Граад 9Б

        • Graad 9 (A en B saam)

    • Пособия для учителей

    • Читать онлайн
    • Учебники

      • Английский

        • Класс 4А

        • Класс 4Б

        • Класс 4 (объединенные А и В)

      • Африкаанс

        • Граад 4А

        • Граад 4Б

        • Graad 4 (A en B saam)

    • Пособия для учителей

    • Читать онлайн
    • Учебники

      • Английский

        • Класс 5А

        • Класс 5Б

        • Класс 5 (объединенные А и В)

      • Африкаанс

        • Граад 5А

        • Граад 5Б

        • Graad 5 (A en B saam)

    • Пособия для учителей

    • Читать онлайн
    • Учебники

      • Английский

        • Класс 6А

        • Класс 6Б

        • Класс 6 (объединенные А и В)

      • Африкаанс

        • Граад 6А

        • Граад 6Б

        • Graad 6 (A en B saam)

    • Пособия для учителей

Лицензирование нашей книги

Эти книги не только бесплатны, но и имеют открытую лицензию! Один и тот же контент, но разные версии (фирменные или нет) имеют разные лицензии, как объяснено:

CC-BY-ND (фирменные версии)

Вам разрешается и поощряется свободное копирование этих версий.Вы можете копировать, распечатывать и распространять их столько раз, сколько захотите. Вы можете загрузить их на свой мобильный телефон, iPad, ПК или флешку. Вы можете записать их на компакт-диск, отправить по электронной почте или загрузить на свой веб-сайт. Единственное ограничение заключается в том, что вы не можете каким-либо образом адаптировать или изменять эти версии учебников, их содержание или обложки, поскольку они содержат соответствующие бренды Siyavula, логотипы спонсоров и одобрены Департаментом базового образования. Для получения дополнительной информации посетите Creative Commons Attribution-NoDerivs 3.0 Непортированный.

Узнайте здесь больше о спонсорстве и партнерстве с другими, которые сделали возможным выпуск каждого из открытых учебников.

CC-BY (версии без торговой марки)

Эти небрендированные версии одного и того же контента доступны для совместного использования, адаптации, преобразования, изменения или дальнейшего развития любым способом, при единственном требовании — отдать должное Сиявуле. Для получения дополнительной информации посетите Creative Commons Attribution 3.0 Unported.

Электронный вольтметр

Работа и блок-схема

Аналоговый электронный вольтметр использует электронный усилитель для улучшения характеристик электромеханического вольтметра.Например, электронный вольтметр имеет гораздо большее 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.

Электронный вольтметр Рабочий

Базовая схема аналогового электронного вольтметра одного типа показана на рис. 1. Эта конкретная схема состоит из трех каскадов: входной аттенюатор, электронный усилитель и каскад электромеханического вольтметра .

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

Обратите внимание на большой треугольный графический символ, обычно используемый для обозначения усилителя. Также обратите внимание на маленький треугольный символ, обозначающий заземление прибора.

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

Усилитель имеет очень высокое входное сопротивление, поэтому нагрузочные резисторы аттенюатора практически отсутствуют.Он также имеет низкое выходное сопротивление для подачи тока, необходимого для каскада электромеханического вольтметра.

Усилитель

Коэффициент усиления по напряжению (или усиление) усилителя равен 1, что означает, что 1 В на входе дает 1 В на выходе. Таким образом, его функция заключается исключительно в обеспечении высокого входного сопротивления и низкого выходного сопротивления. В этой ситуации говорят, что он является буфером между аттенюатором и каскадами измерения напряжения; таким образом, он называется буферным усилителем.

Напряжение питания постоянного тока (V cc ) должно быть обеспечено для усилителя, и оно может быть получено от батареи или источника питания, содержащегося внутри прибора.Работу усилителя нельзя понять, пока не изучены электронные устройства.

Блок электромеханического вольтметра

Блок электромеханического измерения напряжения, как правило, рассчитан на то, чтобы дать измерителю FSD для выходного напряжения усилителя 1 В. Поскольку коэффициент усиления усилителя равен 1, его выходное напряжение (В 0 ) равно на вход (В и ) от аттенюатора. Таким образом, FSD метра получается, когда аттенюатор выдает выходной сигнал 1 В.

Аттенюатор

Переключатель аттенюатора представляет собой переключатель диапазона вольтметра.Когда переключатель находится в положении A, входной сигнал аттенюатора 1 В передается на каскад измерения напряжения, чтобы получить FSD. Это (1 В) максимальное входное напряжение, которое можно измерить, когда переключатель находится на клемме А. Таким образом, положение А переключателя выбора диапазона определяется как положение диапазона 1 В [см. рис. 2].

Рис. 2: Выбор диапазона электронного вольтметра

Когда переключатель выбора находится в положении D, теорема делителя 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, В i =1 В .Следовательно, максимальное входное напряжение равно

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

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

Пример электронного вольтметра

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

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 ,

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

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

В положении C,

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

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

Решающее преимущество электронного вольтметра, описанного выше (по сравнению с электромеханическим вольтметром): что он имеет высокое входное сопротивление (1 МОм).Тем не менее, диапазон прибора можно расширить для измерения уровней низкого напряжения, установив усиление усилителя по напряжению больше 1. Например, если усилитель имеет точное усиление 10, входное напряжение аттенюатора 100 мВ дает Выход усилителя 1В. Таким образом, шкала прибора может быть откалибрована для FSD 100 мВ.

Цепь вольтметра со схемой и схемами для автомобильного аккумулятора

Цепь вольтметра автомобильного аккумулятора

Описание

Основное назначение схемы автомобильного вольтметра с использованием светодиода заключается в том, чтобы работать в качестве предупреждающего индуктора с использованием схемы вольтметра для проверки срока службы автомобильных аккумуляторов.Вольтметр, хотя его можно купить в магазине, разработан в виде схемы, чтобы сделать всю схему намного интереснее. Вольтметр — это в основном тестовое устройство, которое используется для измерения разности потенциалов между двумя точками переменного или постоянного тока. Здесь напряжение измеряется путем связывания вольтметра с зарядом, оставшимся в батарее.

Цепь вольтметра подключена между клеммами аккумуляторной батареи. То есть напряжение батареи подается на инвертирующие входы ИС.Показанное напряжение на вольтметре сравнивается с опорным напряжением, которое обрабатывается на стабилитроне D1. Стабилитрон работает как обычный диод и позволяет току течь в одном направлении, но также имеет характеристику протекания тока в противоположном направлении, если напряжение больше его напряжения пробоя. Это полученное значение является достаточным для обеспечения хорошей термической стабильности.

POT 10K также подключен для изменения уровней напряжения на выходе в виде светящихся светодиодов.Выходные светодиодные индикаторы должны показывать напряжение автомобильного аккумулятора с интервалом в 1 вольт (11В, 12В, 13В и 14В).

Это очень полезная схема, которая при установке на ваш автомобиль показывает напряжение вашего автомобильного аккумулятора в виде точечного светодиодного дисплея. Схема основана на четырех компараторах, выполненных на счетверенном ОУ LM324. Инвертирующие входы ИС поддерживаются при опорных напряжениях 5,6В, 5,2В, 4,8В, 4,4В соответственно на выводах 2, 6, 9, 13 резисторами R3, R4, R5, R6. Напряжение батареи напрямую подается на контактный инвертирующий вход через делитель напряжения с использованием резисторов R1 и R7.Когда есть изменение входного питания, выход каждого операционного усилителя становится высоким соответственно, поскольку они подключены как компараторы напряжения. При этом загорается соответствующий светодиод.

Если автомобильный аккумулятор показывает выходное напряжение 12 Вольт и более, используя схему вольтметра, это означает, что аккумулятор имеет хороший срок службы. Если напряжение батареи падает ниже 12 В и поднимается до 11,6 В, это указывает на то, что батарея начала разряжаться. Если напряжение батареи станет еще ниже, есть только две возможности.Либо аккумулятор сдох, либо мало воды.

ПРИМЕЧАНИЕ:

Всегда рекомендуется измерять заряд батареи при «большом токе». Этого можно добиться, включив фару в режиме дальнего света. При проверке выходного напряжения в этом состоянии, если оно показывает резкое падение, лучше заменить батарею в ближайшее время.

Схема вольтметра и список деталей Цепь вольтметра автомобильного аккумулятора со светодиодом

Компонент Спецификация
IC LM324
Р1 15К
R2 1.2К
R3, R4, R5 680 Ом
R6 10K ПОТ
Р7 10К
от R8 до R11 1K
Д1 стабилитрон 5,6 В/0,5 Вт
От D2 до D5 Светодиод

Примечания
  • IC LM 324 состоит из 4 ОУ в одном корпусе, поэтому блок питания общий и показан один раз (выводы 4 и 11).

0 comments on “Вольтметр схема: Схема подключения вольтметра (амперметра) к цепи электротока

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *