Устройство и принцип действия вольтметр: назначение, принцип работы, типы, схема подключения

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:

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

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

История изобретения

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

Он также устанавливает, что при соединении двух разных металлов возникает сила, которая затрачивается на работу по перемещению электрического заряда из одной точки в другую. При этом перемещённый заряд изменяет свой потенциал (величину энергии), которым он обладает. Разность между начальным потенциалом и конечным получает название «напряжение».

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

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

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

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

Суть прибора

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

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

Кроме того, по принципу измерения вольтметры бывают:

• Диодно-компенсационные. Принцип их действия основан на сравнении измеряемого сигнала с эталонным, выдаваемым регулируемым источником. Основным элементом конструкции является вакуумный диод. Они используются только для измерения гармоничного (переменного) сигнала, но в широком диапазоне частот. Точность замеров довольно высокая.
• Импульсные. Измеряют значение амплитуды сигнала периодических и одиночных импульсов с большой скважностью. Структурная схема устройства состоит из преобразователя уровня импульса, усилителя и отсчётного устройства.
• Фазочувствительные. Характерным признаком такого устройства является наличие двух индикаторов, служащих для регистрации действительной и мнимой составляющих комплексного сигнала. Их используют для исследований амплитудно-фазовых характеристик.
• Селективные. По своей схемотехнике похожи на супергетеродинные радиоприёмники. Способны выделять гармоники сигнала и измерять их среднеквадратичную величину амплитуды.
• Универсальные. Многофункциональные приборы, умеющие измерять любой тип сигнала.

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

Обозначение и характеристики

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

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

Для оценки возможностей прибора принято использовать следующие технические характеристики:

• Внутренний импеданс источника. Характеризуется сопротивлением, измеренным на выходе прибора. Чем больше это значение, тем прибор считается более качественным.
• Диапазон измерений. Это область, ограниченная наименьшим и наибольшим значением, которое может измерить прибор. Большинство тестеров являются универсальными, измеряющими напряжение в диапазоне от десятков милливольт до киловольта. Однако в исследовательских центрах используются приборы, позволяющие определять мили или даже микровольты.
• Точность показаний. Этим параметром обозначается погрешность между реальными значениями напряжения и измеренными. В зависимости от значений измеряемой амплитуды сигнала, эта погрешность изменяется, поэтому характеризуется она классом точности. Например, для прибора, работающего в диапазоне измерения от 0 до 60 вольт, класс точности, равный единице, будет обозначать, что погрешность прибора не может превышать 0,6 В, но на малых значениях такой допуск недопустим. Поэтому диапазон измерений и разбивается на небольшие участки.
• Диапазон частот. Определяется чувствительностью электронных компонентов регистрировать сигнал той или иной частоты.
• Рабочая температура окружающей среды. Обозначает условия, при которых погрешность измерения будет соответствовать заявленному классу точности.

Виды вольтметров

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

1. Переносные.
2. Стационарные.
3. Панельные (щитовые).

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

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

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

Аналоговое устройство

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

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

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

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

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

Цифровой прибор

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

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

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

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

Порядок измерения

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

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

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

Вольтметр. Виды и устройство. Работа и применение. Особенности

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

Разновидности по предназначению

По предназначению приборы могут быть:

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

Постоянного напряжения

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

Переменного напряжения

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

Импульсной чувствительности

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

Фазовые

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

Селективного поиска частот

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

Универсальные

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

Разновидности по внешним параметрам

По внешним параметрам измерители разделяют на три категории:

• Переносные.
• Стационарные.
• Щитовые.

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

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

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

Принцип действия

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

Электромеханические

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

Такие приборы могут иметь различную чувствительность, которая выражается коэффициентом пропорциональности между цифровым отображением угла на шкале и реальным напряжением. Для того чтобы предотвратить колебания стрелки на шкале, и снять точные показания применяется индукционный демпфер. Обычно его делают из алюминиевой пластины, которая также крепится на оси и передвигается вместе со стрелкой. Создаваемые электромагнитные завихрения контактируют с пластиной, подобно парусу и ветру. Это притормаживает колебания стрелки. Также бывает воздушный демпфер, который состоит из механизма из поршня и цилиндра. При колебаниях стрелки они придерживают ее, не допуская сильных скачков. Проводится обычное затормаживание поршнем, зафиксированным в цилиндре.

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

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

Электронные

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

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

Как подключать вольтметр и правила пользования

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

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

Все устройства разделяются по диапазону измерения. Существуют вольтметры, которые могут фиксировать как милливольты, так и киловольты. Бывают также модели для работы с микросхемами, так называемые микровольтметры. Они чувствительны к миллионной части вольта. Следует всегда смотреть на диапазон частоты измерения, перед тем как использовать вольтметр для снятия параметров напряжения в отдельно взятом участке электрической цепи. Применив микровольтметр вместо киловольтметра можно вызвать короткое замыкание.

Особенно важно обратить внимание, что если прибор рассчитан для постоянного тока, то его нельзя подключать к переменному, и наоборот. Если применяется универсальный вольтметр, то перед его подключением необходимо выбрать режим измерения. В случае, когда он применяется для измерения постоянного напряжение, то на панели вольтметра необходимо установить значение, например + 60В. После этого нужно уменьшать вольтаж до тех пор, пока прибор не начнет считывание. Это проводится потому, что сети постоянного тока могут иметь различные напряжения. К примеру, в военной технике – 24В, автомобилях – 12В, а в некоторых мотоциклов – 6В. В том случае, когда нужно работать с сетью переменного тока, то устанавливается показатель 220В.

Технические характеристики

Вне зависимости от того, по какому принципу работает вольтметр, его назначению и способу исполнения, все приборы имеют общие критерии оценки эффективности. На них следует обратить внимание, перед тем как начинать использовать, или покупать устройство. В первую очередь это касается точности измерения. Этот показатель характеризует соответствие тех данных, которые фиксирует прибор, с реальными параметрами напряжения.

При наличии максимального внутреннего сопротивления вольтметр любого типа будет оказывать минимальное влияние на электрическую цепь, с которой снимаются показатели. Чем выше этот показатель, тем устройство точнее.

Похожие темы:

Вольтметры. Виды и работа. Устройство и маркировка. Особенности

Вольтметры являются измерительными приборами, которые предназначены для измерения электродвижущей силы в электрической цепи на некотором ее участке, то есть, для измерения разности электрических потенциалов, которое называется напряжением. Единицей измерения этого параметра является Вольт. Такой измерительный прибор должен подключаться параллельно измеряемому участку или нагрузке. Если вольтметр подключить к выводам батарейки или блока питания, то прибор покажет не напряжение, а электродвижущую силу, так как при подключении в цепь с нагрузкой напряжение меняется.

Вольтметры в идеале должны иметь большое внутреннее сопротивление, для обеспечения точных показаний, и не воздействовать на измеряемую цепь. Поэтому в высокоточных приборах стремятся к наибольшему внутреннему сопротивлению.

Классификация

По принципу действия:

• Электромеханические.
• Электронные.

По назначению:

• Для постоянного тока.
• Для переменного тока.
• Импульсные.
• Фазочувствительные.
• Селективные.
• Универсальные.

По способу исполнения:

• Переносные.
• Стационарные.
• Щитовые.

Устройство и работа

Рассмотрим основные виды вольтметров.

Электромеханические

Процесс измерения основан на прямой линейной зависимости движения механического вида от напряжения. Стрелка прибора находится на рамке с обмоткой, расположенной на вращающейся оси внутри постоянного магнита.

При возникновении в рамке напряжения, вокруг нее появляется электромагнитное поле. В результате рамка со стрелкой поворачивается в магнитном поле на определенный угол, величина которого зависит от измеряемой величины. Чувствительностью прибора называется коэффициент пропорциональности между значением угла поворота рамки и напряжением. Чтобы не было колебаний вращающейся рамки со стрелкой, используют магнитно-индукционный демпфер.

Он выполнен в виде алюминиевой пластины, закрепленной на оси, и движется совместно со стрелкой в магнитном поле. Вихревые токи при этом препятствуют колебаниям рамки, поэтому возникающие колебания стрелки затухают. Воздушные демпферы вольтметров состоят из цилиндров с поршнями, которые связаны механическим путем со стрелкой. При возникающих колебаниях стрелки поршень сглаживает их путем затормаживания в цилиндре. Чтобы точность измерений была высокой, прибор не должен зависеть от силы тяжести, стрелка должна отклоняться только от действия катушки в поле магнита, а не от силы тяжести. Поэтому подвижные элементы оснащают специальными грузиками, играющими роль противовесов.

Для уменьшения трения металлические наконечники изготавливают из прочной стали, затем полируют их. Подпятники выполняют из твердых камней. Зазор между подпятником и полированным наконечником регулируется винтом. Направление поворота стрелки зависит от полярности тока, протекающего через катушку. Поэтому для правильных измерений необходимо соблюдать полярность.

Электронные вольтметры

Приборы с электронной начинкой делятся в свою очередь на аналоговые и цифровые. Они отличаются тем, что в аналоговых приборах имеется стрелка и шкала, а в цифровых приборах значение напряжения выводится на цифровой экран. Аналоговые приборы работают по принципу преобразования переменного входного напряжения в постоянное. Затем оно усиливается и поступает на детектор, сигнал от которого отклоняет стрелку. Чем выше напряжение входа, тем больше отклонится стрелка.

Цифровые

Такие приборы работают с большей точностью, в отличие от аналоговых моделей. Принцип их работы заключается в изменении аналогового входного сигнала в цифровой вид. При этом кодированный цифровой сигнал приходит на устройство, преобразующее двоичный код в цифры, отображаемые на экране. Точность измерений цифровых вольтметров зависит от дискретности аналого-цифрового устройства, преобразующего сигнал.

Вольтметры в сети переменного тока

Работа таких устройств заключается в преобразовании переменного значения напряжения в постоянное. После этого сигнал усиливается и поступает на измерительный механизм магнитоэлектрического действия.

Импульсный вольтметр

Такой прибор способен измерить короткие импульсы напряжений в сети. Разберем устройство и работу импульсного вольтметра на примере устройства для поиска неисправностей в электрической сети автомобиля. Он служит для поиска импульсных помех.

Около 5% неисправностей автомобиля возникают из-за неисправностей электрической проводки в виде помех и исчезающего контакта. У старого автомобиля таких неисправностей больше. Простыми вольтметрами и тестерами такие неисправности невозможно, так как они не реагируют на одиночные импульсы, приводящие к сбою и выходу из строя оборудования.

Бортовой компьютер автомобиля при неисправностях выдает сигнал. При проверке выясняется, что это коды – ошибки. Ремонтники меняют свечи, сам компьютер, выполняют другие работы. Но по-прежнему выдается «ошибка двигателя», а кодов неисправностей нет, так как импульсы, вызванные неисправностями, не улавливаются.

Для решения этих проблем существует прибор, измеряющий импульсные сигналы напряжения. Он срабатывает при появлении одиночного импульса. На корпусе устройства имеется переключатель чувствительности.

Порядок работы

• Большие «крокодилы» подключить на аккумуляторные клеммы.
• Провод с небольшим «крокодилом» подключить на положительную клемму батареи.
• Чувствительность установить на «0».
• Двигатель запустить.
• При нормальном аккумуляторе при запуске двигателя красный индикатор на приборе не должен светиться. В противном случае необходимо искать неисправность на клеммах батареи или в ее внутреннем состоянии.
• При запущенном двигателе чувствительность установить на «1», покачать кузов машины, легко постучать по аккумулятору деревянной палкой. Если импульсный вольтметр не сработал, то в аккумуляторе нет проблем.
• Подобным образом проверяют электропроводку, лампочки, электронные узлы и потребители энергии.

На этом примере становится понятно, для чего нужны и как работают импульсные вольтметры.

Фазочувствительные

Такие приборы называют векторметрами. Они предназначены для замеров квадратурных составляющих напряжений первой гармоники. Они оснащаются двумя индикаторами для показаний мнимой и действительной составляющей комплексного напряжения.

Фазочувствительный вольтметр определяет общее напряжение в комплексе. При этом начальная фаза опорного напряжения принимается за ноль. Такие типы приборов нашли применение в лабораторных исследованиях фазоамплитудных характеристик четырехполюсных усилителей и т.п.

Селективные

Вольтметры, способные избирательно выделить гармонические составляющие сложного сигнала и среднеквадратичную величину напряжения, называют селективными. По конструктивным особенностям и принципу работы такие приборы подобны устройству супергетеродинного радиоприемника, без регулятора усиления.

Универсальные

Название прибора говорит само за себя. С помощью такого вольтметра можно измерить ЭДС в любых цепях и при любых условиях. Чаще всего они имеют в комплекте набор различных шунтов в виде гасящих резисторов.

Универсальные измерители напряжения обладают множеством функций и возможностей, имеют незначительный расход энергии, и могут определить напряжение, как в аналоговом, так и в цифровом виде. Они применяются в различных сферах производства, науки, техники, лабораторных исследованиях.

Переносные вольтметры

Такие приборы являются автономными, так как не требуют для своей работы внешнего питания. Они имеют небольшие габаритные размеры и заключены в удобный эргономичный корпус. Одним из видов переносных вольтметров можно назвать мультиметр, или тестер. Он также имеет компактные размеры, однако его точность работы достаточно высокая, и позволяет получить точные результаты при выполнении ответственных заданий.

Стационарные вольтметры

Приборы стационарного типа обычно размещают в большом металлическом корпусе с большой шкалой измерений. Их можно устанавливать и подключать в различных положениях, для этого на корпусе имеются соответствующие крепления. Стоят такие приборы значительно дороже переносных моделей. Однако высокая точность работы позволяет применять их в различных сферах: лабораториях, крупных производственных объектах, научных центрах и т.д.

Щитовые

Внешний вид щитовых вольтметров аналогичен переносным приборам, с отличием в том, что устанавливаются они в специальные шкафы для контрольных приборов.

Маркировка вольтметров

Для определения типа прибора можно посмотреть его обозначение маркировки. Если первая буква в названии:

• «Д» — это вольтметр электродинамического действия.
• «М» — прибор магнитоэлектрический.
• «Т» — термоэлектрический.
• «С» — электростатический.
• «Ц» — приборы выпрямители.
• «Э» — электромагнитные.
• «Щ», «Ф» — электронные.

Радиоизмерительные вольтметры маркируются по-другому. Вначале стоит буква «В», а далее цифра обозначает тип. Затем идут символы модели прибора.

Похожие темы:

Статья «Устройство, назначение и принцип работы вольтметров»

Вольтметр — это прибор, который используется для измерения напряжения до 1000 В в сетях постоянного и переменного тока промышленной частоты и применяется в информационно-измерительных системах. Качественный вольтметр имеет чрезвычайно высокое, бесконечное сопротивление. Благодаря большому сопротивлению прибора достигается оптимальная точность измерения.

Прибор предназначен для логической и математической обработки измерений.

Виды вольтметров

Всего существует два вида вольтметров:

Если цифровые приборы характеризуются точностью показаний, то аналоговые (стрелочные) вольтметры могут реагировать на минимальные отклонения параметров, которые не определяются цифровым тестером.

1. 
   Портативные (или переносные) вольтметры предназначены для проверки (тестирования) напряжения в сети. В большинстве случаев, этот прибор включается в конструкцию тестера. Бывают стрелочные или цифровые приборы, кроме измерения напряжения они измеряют токи нагрузки, температуры, сопротивление цепи и т. д.
2. 
   Стационарные вольтметры устанавливаются на приборной панели в электрораспределительных щитах. Они предназначены для контроля работы оборудования. Стационарные вольтметры относятся к электромагнитному типу.

Классификация

Приборы отличаются принципом действия, бывают электронные и электромеханические.

По назначению приборы бывают импульсные, измеряющие сеть переменного и постоянного тока.

Как подключить вольтметр

Вольтметр включается в цепь параллельно источнику напряжения и нагрузке. Это делается, чтобы высокое сопротивление, которое используется в приборе, не оказывало влияния на показания. Ток, протекающий через прибор, должен быть минимальным.

Рис. №1. Схема подключения вольтметра в сеть.

Технические характеристики вольтметра

Вольтметр может нормально функционировать при температуре воздуха, не превышающей 25–30 ºС и относительной влажности до 80 % при атмосферном давлении 630–800 мм ртутного столба. Напряжение 220 В (частота до 400 Гц), частота сети 50 Гц. На измерение значительное влияние оказывает форма кривой напряжения питающей сети — синусоида, имеющая коэффициент гармоник max 5 %.

Возможности прибора оцениваются c помощью следующих показателей:

1. 
   Сопротивление.
2. 
   Предельные границы напряжения переменной цепи.
3. 
   Диапазон измеряемых величин напряжения.
4. 
   Класс точности измерений.

Принцип действия прибора

Основа работы вольтметра — метод аналогово-цифрового преобразования. Так, преобразователи, установленные в конструкции прибора В7-35, измеряют величину напряжения переменного и постоянного тока (а также сопротивление, силу тока), преобразуя измеряемую величину в нормализованное напряжение, а затем с использованием АЦП в цифровой код.

Функциональная схема цифрового тестера работает с использованием 4 преобразователей:

1. 
   Масштабирующий преобразователь.
2. 
   Преобразователь силы переменного и постоянного тока в напряжение.
3. 
   Низкочастотный прибор, который преобразует напряжение переменного тока в постоянный.
4. 
   Преобразователь сопротивления в напряжение.

Рис. №2. Схема цифрового вольтметра

Вольтметр переменного тока

Электронные широкополосные вольтметры, которые используются в сетях переменного тока, имеют конструктивные особенности и свойственную лишь им градуировку. Воздействие на измеряемую цепь зависит от входных параметров: входного активного сопротивления (Rв) (при этом оно должно быть наиболее высоким), емкости на входе (Cв) (она должна быть минимальной) и индуктивности (Lпр) (вместе с емкостью создается последовательный колебательный контур, который отличается своей резонансной частотой).

Рис. №3. Схема подключения вольтметра

Измерение сопротивления

Низкоомный вольтметр с сопротивлением max 15 Ом годится для измерения сопротивлений, которое выполняется с помощью формулы:

Rx = Rи * (U1/U2 – 1).

В формуле используется сопротивление Rв (вольтметра), и 1 и 2 показания прибора, точность измерения при этом не обязательно соответствует действительности, потому что замер не учитывает внутреннего сопротивления. Более точного результата можно достичь при использовании формулы:

Rx = (Rв + r ) * (U1/U2 — 1), где r — внутреннее сопротивление.

При замере каждое следующее сопротивление должно быть большим и выполняться с записью каждого замера.

Чтобы узнать, какое напряжение показывает прибор, необходимо руководствоваться шкалой вольтметра и ценой деления. Она определяется по максимальному пределу замеряемого значения, разделенного на количество делений шкалы.

Вольтметр. Устройство, принцип работы, виды и характеристики | ENARGYS.RU

Вольтметр, что это такое? В первую очередь это прибор, который служит в качестве измерительного устройства величины напряжения до 1000В в сетях постоянного и переменного тока, промышленной частоты и используется в информационно-измерительных системах. Идеальный вольтметр обладает чрезвычайно высоким, бесконечным сопротивлением, за счет большого сопротивления прибора достигается наиболее высокая точность и широкие сферы использования.

Прибор предназначен для обеспечения математической и логической обработки измерений.

Виды вольтметров

Существует два вида вольтметров:

1. Портативные или переносные вольтметры, предназначенные для проверки (тестирования) напряжения в сети. Как правило, такой прибор включается в конструкцию тестера, различаются цифровые или стрелочные приборы, кроме измерения напряжения они выполняют функцию по измерению токов нагрузки, сопротивления цепи, температуры и т. д.
   Если цифровые приборы отличаются точностью показаний то типы вольтметров, относящиеся к аналоговым (стрелочным) приборам, способны реагировать на малейшие отклонения параметров, не определяемых цифровым прибором.
2. Стационарные приборы устанавливаются на приборных панелях в электрораспределительных щитах для контроля работы оборудования, эти приборы принадлежат к электромагнитному типу.

Классификация вольтметров

Приборы различаются по принципу действия, бывают электромеханические и электронные.

По назначению, приборы – импульсные, измеряющие сеть постоянного и переменного тока.

Как подключить вольтметр

Вольтметр включают в цепь параллельно нагрузке и источнику напряжения, это делается для того чтобы высокое сопротивление, используемое в приборе не оказывало влияние на показания прибора. Величина тока протекающего через прибор должна быть минимальной.

Рис. №1. Схема подключения вольтметра в электрическую сеть.

Технические характеристики вольтметра

Нормальная работа вольтметра возможна при температуре воздуха не превышающая 25 – 30^оС с относительной влажностью воздуха до 80% при атмосферном давлении 630 – 800мм рт. ст. Частота питающей сети 50 Гц и с напряжением 220В (частотой до 400 Гц). На измерение большое влияние оказывает форма кривой переменного напряжения питающей сети – синусоида с коэффициентом гармоник не более 5%.

Возможности прибора оцениваются при помощи следующих показателей:

1. Сопротивление прибора.
2. Диапазон измеряемых величин напряжения.
3. Класс точности измерений.
4. Предельные границы частот напряжения переменной цепи.

Принцип действия прибора

В основу работы вольтметра заложен метод аналогово-цифрового преобразования с двухтактным интегрированием. Рассмотрим работу прибора на примере В7-35. Преобразователи установленные в конструкции, измеряя величины напряжения постоянного и переменного тока, силу тока, сопротивление, преобразуют в нормализованное напряжение и при использовании АЦП преобразуют в цифровой код.

Функциональная схема цифрового вольтметра работает на использовании 4 преобразователей это:

1. Масштабирующий преобразователь.
2. Низкочастотный прибор, преобразующий напряжение переменного тока в постоянный ток.
3. Преобразователь силы постоянного и переменного тока в напряжение.
4. Преобразователь сопротивления в напряжение.

Рис. №2.Схема цифрового вольтметра

Вольтметр переменного тока

Широкополосные электронные вольтметры, используемые в сетях переменного тока, имеют свои конструктивные особенности и свойственную только им градуировку. Степень воздействия на измеряемую цепь при исследовании зависит от входных параметров комплексное, это: входное активное сопротивление (Rв), при этом сопротивление должно быть наиболее высоким, емкость на входе (Cв), она должна быть как можно меньше и индуктивность (Lпр), она вместе с емкостью создает последовательный колебательный контур, отличающийся своей резонансной частотой.

Рис. №3. Схема подключения высокочастотного вольтметра.

Измерение сопротивления вольтметром

Низкоомный вольтметр с сопротивлением не более 15 Ом пригоден для измерения сопротивлений и выполняется при помощи формулы:

Rx = Rи * (U1/U2 – 1)

Для формулы используются сопротивление вольтметра Rв, а также 1 и 2 показания вольтметра, точность измерения не всегда соответствует действительности, так как замер осуществляется без учета внутреннего сопротивления прибора. Более точный результат достигается при использовании формулы:

Rx = (Rв + r ) * (U1/U2 — 1), внутреннее сопротивление – r.

При замере каждое последующее сопротивление должно быть большим по сопротивлению вольтметра и выполнятся с фиксацией каждого замера.

Для того чтобы определить какое напряжение показывает вольтметр руководствуются шкалой вольтметра, при помощи цены деления прибора. Она определяется по верхнему пределу замеряемого значения, которое делится на количество делений шкалы.

прибора для измерения постоянного и переменного тока

Прибор для считывания напряжения в электроцепях – это вольтметр. Без него не обходится ни один электрик, обычный обыватель или радиолюбитель. Люди, которые никогда не использовали такое приспособление, задаются вопросами о том, как пользоваться вольтметром, на какие типы они делятся, каков их принцип работы.

Универсальный цифровой вольтметр Good Will Instek GDM-78341

Общая информация

Вольтметр является важным измерительным прибором в электрике наряду с амперметром и омметром, которым измеряется вольтаж участка цепи. Этот прибор подключается либо напрямую к источнику электронапряжения, либо параллельно нагрузке.

Измеритель имеет высокое сопротивление на обмотке или дополнительный элемент в цепи – резистор. Чем выше параметры сопротивляемости, тем точнее и лучше работает прибор, так как сопротивление вольтметра снижает воздействие на электроцепь, что дает возможность получить данные о напряжении в ней с наименьшей погрешностью. Большое сопротивление вольтметра – это то, чем отличаются от этого прибора амперметры.

Интересно знать. Если схема электроцепи содержит в себе данный измеритель, то он на ней обозначается латинской литерой «V» или «PV».

Схема электроцепи с вольтметром, амперметром и ваттметром

Классификация

Вольтметры имеют многоступенчатую классификацию, которая обусловлена их широким видовым разнообразием.

Разнообразие по предназначению

По предназначению эти измерители разделяются на нижеследующие типы:

1. Приборы постоянного напряжения – маркировка на корпусе «В2». Они предназначены для измерений в цепи с постоянным электротоком. Применяются обычно в качестве тестера различных приборов либо автопроводки;
2. Вольтметр переменного тока – обозначение «В3». Применяется в электросетях переменного тока. Принцип действия состоит в том, что такой измеритель преобразовывает переменные показатели в постоянное напряжение посредством спецсистемы преобразования;
3. Фазовые вольтметры маркируются литерами «В5». Они служат для определения параметров квадратурных составляющих основной гармоники электротока. Их принцип действия основан на снятии двух величин двумя чувствительными зонами, которыми они оснащены. Приборы не востребованы и широко не распространены, так как в быту бесполезны;
4. Универсальные приспособления – маркировка «В7». Полифункциональные приборы, позволяющие снимать показания в разнообразных электросетях. Часто комплектуются наборами шунтов, предназначенных для безопасного подсоединения;
5. Прибор импульсной чувствительности обозначается символами «В4». Область применения таких аппаратов обширна – тестирование проводки, микросхем и прочее. Они нужны для того, чтобы снимать показания импульсных напряжений в электроцепи, тем самым посредством этих прибором можно найти импульсные помехи в ней;
6. Измерители селективного поиска частот – обозначение на корпусе «В6». Самые габаритные измерители из всех, которые могут обрабатывать сложные сигналы, выделяя их гармонические составляющие. Внешне напоминают приемники радиосигнала.

Внешний вид цифрового вольтметра переменного напряжения UNI-T UT-632

Видовое разнообразие по внешним признакам

По внешним признакам такие измерители можно разделить на три группы:

• стационарные;
• щитовые;
• переносные (автономные).

Стационарные вольтметры являются самыми габаритными установками и используются стационарно на многих производственных площадках, где требуется постоянный контроль параметров электросети, поддерживающий работу, например, холодильного оборудования, системы отопления или кондиционирования. Характеризуются такие вольтметры высокоточностью и чувствительностью.

Вольтметры, которые обычно устанавливаются в щитовых шкафах, называются щитовыми. Имеют более компактные размеры, чем стационарные приборы.

Внешний вид стрелочного щитового вольтметра

Автономные или переносные вольтметры характеризуются небольшими габаритными параметрами и весом, поэтому их можно переносить. Также они имеют широкую область применения: электропроводка автомобиля и квартиры, снятие показаний на производстве и прочее. Такие приспособления обычно оснащаются несколькими электродами для снятия быстрых показаний электроцепи без закрепления всего устройства.

Внешний вид карманного приспособления, измеряющего вольтаж батарейки

Диапазон измерения

Все устройства для измерения вольтажа разделяются по измерительному диапазону и бывают нижеследующих видов:

• микровольтметры, которые нужны для работы с микросхемами, чувствительны к миллионной доли вольта;
• милливольтметры, которые фиксируют тысячную часть вольта;
• киловольтметры, фиксирующие высокое напряжение, которое выражается в тысячах вольт.

Важно! Измеряя высокое напряжение в цепи микровольтметром, можно вызвать короткое замыкание.

Виды по принципу измерения

Многих интересует вопрос о том, как работает вольтметр. Как и многие измерительные приборы, вольтметры тоже различаются по принципу действия, по которому он измеряет напряжение. Различают следующие устройства по принципу измерения:

• стрелочный вольтметр или механический;
• электронный вольтметр или цифровой.

Важно! Однозначного ответа на вопрос о том, какой вольтметр лучше: стрелочный или цифровой, нет, так как оба они обладают равным количеством преимуществ и недостатков.

Стрелочные приборы

Стрелочный вольтметр, исходя из названия, оснащается шкалой из цифр и стрелкой-определителем, закрепленной на рамке с обмоткой, которая, в свою очередь, насажена на ось с магнитом постоянного типа. В то время, когда через устройство проходит электронапряжение, создается электромагнитное поле, с которым взаимодействует рамка, в итоге отклоняясь совместно со стрелкой на определенное величиной напряжения расстояние.

Электромеханические устройства могут быть различной чувствительности – пропорциональный коэффициент между истинным электронапряжением и отображением угла стрелочной части на циферблате. Колебания стрелки в таких агрегатах предотвращается посредством закрепления на оси пластины из алюминия (индукционного демпфера), что передвигается вместе со стрелкой-определителем. Также демпфер может быть воздушным, состоящим из цилиндра и поршня, которые при колебании стрелки не допускают ее сильных скачков.

Универсальный стрелочный вольтметр В7-26

Также стрелочные приборы оснащаются внутри противовесной системой в виде грузиков, которые устанавливаются на стрелку. Именно они препятствуют под влиянием силы тяжести ее чрезмерному отклонению и гарантируют точные измерения даже при наклоне агрегата.

Важно! При подсоединении этих приспособлений важно соблюдать полярность, так как неправильное подключение полюсов приведет к насильному повороту стрелки в другую сторону, но стопорный элемент в корпусе ей этого сделать не позволит, что приведет к выходу из строя этой измерительной аппаратуры или ее элементов.

Подвижные компоненты стрелочного вольтметра изготавливаются из сверхтвердой стали, что препятствует возможному их истиранию, а все его составные стрежни полируются для уменьшения трения.

Электронные приборы

Цифровые вольтметры оснащаются электронным дисплеем для отображения параметров и микросхемой-контроллером, что преобразует напряжение в цифровой сигнал. Эти агрегаты-измерители характеризуются высокой точностью, компактностью, надежностью и легкостью. Стоят такие устройства дороже стрелочных аналогов.

Точность измерения электронных вольтметров полностью зависит от качества исполнения преобразователя параметров в цифровой сигнал.

Стационарный цифровой прибор DJ-V96

Важно! Электронные приборы могут быть также аналоговыми, которые внешне похожи на стрелочные вольтметры, и в них тоже стрелка показывает величину напряжения в цепи. Однако оснащаются они специальным электронным детектором, что отклоняет стрелку на нужное расстояние по шкале.

Правила пользования

Подключая вольтметр в электроцепь, следует придерживаться нижеследующих правил:

1. Инструкция к прибору содержит всю информацию по правильному подключению устройств в цепь, важно ее прочесть и только потом совершать определение напряжения измеряемого участка электросхемы;
2. Точные данные можно получить, приспосабливая измеритель параллельно измеряемому участку цепи;
3. Важно соблюдать полярность;
4. Закрепление проводков-щупов приспособления к проводнику цепи необходимо производить или точечными электродами, или спецзажимами;
5. Для измерения вольтажа источника питания измеритель подсоединяется непосредственно к его клеммам;
6. Нельзя измерять высоковольтные участки цепи слабыми, нерассчитанными на такие величины вольтметрами;
7. Приборы необходимо использовать только в цепях с тем током, на который они рассчитаны;
8. Перед измерениями универсальным вольтметром необходимо выбрать правильный режим.

Выбирая вольтметр, необходимо руководствоваться его предназначением, своими финансовыми возможностями и надежностью фирмы-изготовителя. Придерживание правил пользования этими измерителями позволит правильно определить показания вольтажа и будет являться залогом долговечной службы и высокой точности прибора.

Видео

Оцените статью:

▷ Как пользоваться вольтметром?

Хотите узнать, как пользоваться вольтметром? Тогда вам следует прочитать эту статью Насира, который написал новую часть своей серии руководств по приборам, используемым в электротехнике для измерения.

Если вы хотите прислать статью, напишите нам, и мы опубликуем ее в блоге!

Введение

Итак, как и было обещано, мы предлагаем вам еще один очень интересный и информативный, но простой и легкий учебник по измерительным приборам для инженеров-электриков.

Если вы инженер-электрик или хоть немного интересуетесь подобными электрическими вещами, я почти уверен, что все вы знакомы с этим измерительным прибором, известным как вольтметр, и с тем, как им пользоваться.

Это один из самых известных, или, можно сказать, широко используемых измерительных приборов, используемых в наши дни, наряду с амперметром. Но большинство людей не знают о внутренней конструкции и принципе работы, поэтому здесь я собираюсь пролить свет на это.

Что такое вольтметр?

Вольтметр — это устройство, которое используется для измерения электрического потенциала или напряжения.Поскольку мы уже узнали об амперметре в нашем самом первом руководстве, это действительно просто и легко понять работу вольтметра.

На самом деле ничего нового, потому что вольтметр — это просто продолжение амперметра и работает по тому же принципу, что и гальванометр Д’Арсонваля.

Принцип работы вольтметров

Вольтметр

работает по принципу закона Ома, который гласит, что напряжение на сопротивлении прямо пропорционально току, проходящему через него.Чтобы реализовать это в реальном времени, мы создали конструкцию гальванометра, в которой катушка подвешена в магнитном поле.

Мы знаем, что ток, проходящий через цепь, также проходит через катушку, и игла, прикрепленная к катушке, которая отклоняется на шкале отсчета, перемещается, и движение иглы прямо пропорционально току, проходящему через нее.

Эта конструкция показана на рисунке ниже:

Чтобы преобразовать этот амперметр в гальванометр, мы присоединяем большое сопротивление последовательно с катушкой гальванометра.Этот резистор сводит к минимуму влияние катушки на цепь.

Так как согласно закону Ома напряжение прямо пропорционально сопротивлению, поэтому напряжение, потребляемое гальванометром, сводится к минимуму и измеряется очень точное падение напряжения в цепи.

Точность вольтметров

Что касается точности вольтметров, цифровые вольтметры более точны, чем аналоговые вольтметры. Аналоговые вольтметры отображают результаты в виде отклоненной стрелки на экране, отклонение которой пропорционально измеренному напряжению.

Их точность составляет несколько процентов, тогда как точность цифровых вольтметров, которые используют аналого-цифровой преобразователь для численного отображения результатов, очень точна.

Применение вольтметров

Вольтметры

являются одними из наиболее широко используемых измерительных устройств, особенно в схемах и аппаратных средствах, где требуется очень точное измерение.

• Они измеряют напряжение для обеспечения безопасности цепи и используемых компонентов.
• Они используются при отладке цепей для подтверждения того, что оптимальное значение требуемого напряжения присутствует и доступно для каждого компонента.
• Они используются с электронно-лучевыми трубками для обеспечения наилучших и точных результатов.
• Они также используются в лабораториях для экспериментов и испытаний.

Это все о нашем сегодняшнем руководстве. Еще одно интересное руководство будет доступно скоро, так что следите за обновлениями и продолжайте посещать, чтобы быть в курсе.

Было ли это полезно и полезно для повышения уровня ваших знаний?

Насир

Принцип работы

, чувствительность к напряжению, типы и применение

Вольтметр

с момента своего изобретения всегда был основой измерений силовых схем.Чтобы убедиться, что ваша схема была спроектирована и собрана правильно, вам понадобятся измерительные приборы на основе измерителя напряжения для ее проверки. В этом посте будет обсуждаться, что такое вольтметр, принцип его работы, уравнение напряжения, чувствительность к напряжению, различные типы вольтметров и их применение.

Что такое вольтметр

Вольтметр — это измерительный прибор, который измеряет напряжение между двумя узлами в электрической цепи. В аналоговых вольтметрах стрелка перемещается по шкале пропорционально напряжению в цепи.Цифровые вольтметры имеют цифровую индикацию напряжения с помощью аналого-цифрового преобразователя.

Постоянно установленные вольтметры используются для контроля генераторов или другого стационарного оборудования. Портативные приборы оснащены мультиметром для измерения силы тока и сопротивления. Они являются стандартными испытательными приборами, используемыми в электротехнике и электронике.

Рис.1 — Вольтметр

Принцип работы вольтметра

Его действие основано на принципе закона Ома.Закон Ома гласит: «Напряжение на сопротивлении прямо пропорционально току, проходящему через него». Любой базовый измеритель имеет разность потенциалов на своих выводах, когда через него протекает ток полной шкалы. Символ, обозначающий вольтметр, представляет собой кружок с заключенной буквой V.

Рис. 2 — Принципиальная схема для представления напряжения

Вольтметр всегда подключается параллельно компоненту в цепи, для которого необходимо измерить напряжение.На вольтметре постоянного тока есть знаки полярности. Поэтому необходимо подключить плюсовую (+) клемму вольтметра к верхней точке потенциала, а минус (-) клемму — к нижней точке потенциала, чтобы получить отклонение измерителя.

В вольтметре переменного тока нет знаков полярности и его можно подключить в любом случае. Однако и в этом случае вольтметр по-прежнему подключается параллельно к компоненту, для которого измеряется напряжение. Вольтметр с высоким диапазоном напряжения создается путем последовательного соединения сопротивления с измерительным механизмом, который имеет полную шкалу напряжения, как показано на рисунке ниже.

Рис.3 — Максимальное допустимое напряжение

Уравнение напряжения

Последовательное сопротивление называется множителем. Его значение определяется из уравнения напряжения.

Где,

• В = Напряжение,
• I _м = ток полной шкалы,
• R _se = последовательное сопротивление и
• В _м = Напряжение полной шкалы

Чувствительность по напряжению

Чувствительность по напряжению — величина, обратная току, необходимому для полного отклонения.

Чем меньше ток измерителя, тем больше будет чувствительность по напряжению. Фактическое сопротивление вольтметра равно чувствительности, умноженной на полное напряжение. Сопротивление вольтметра всегда будет постоянным, даже если показание напряжения может быть не полным.

Типы вольтметров

Рис.4 — Типы вольтметров

1. Аналоговый вольтметр

Включает в себя индикаторные вольтметры отклоняющего типа.Аналоговый вольтметр можно разделить на три категории. Их:

• Инструменты с подвижной катушкой
• Движущиеся железные инструменты
• Электростатический вольтметр

Рис.5 — Функциональный вид аналогового вольтметра

1.1. Инструменты с подвижной катушкой

Аналоговые вольтметры с подвижной катушкой выпускаются двух типов. Их:

• Инструменты с подвижной катушкой с постоянным магнитом
• Динамо-измеритель типа приборов с подвижной катушкой

1.1.1. Инструменты с подвижной катушкой с постоянным магнитом

Приборы с подвижной катушкой с постоянным магнитом реагируют только на постоянный ток. Эти инструменты имеют постоянный магнит для создания магнитного поля. Катушка намотана на кусок мягкого железа и вращается вокруг собственной вертикальной оси. Когда ток протекает через катушку, в соответствии с уравнением силы Лоренца создается отклоняющий момент.

Рис.6 — Вольтметр с подвижной катушкой

1.1.2. Динамо-измеритель типа приборов с подвижной катушкой

Приборы с подвижной катушкой динамо-метра состоят из двух катушек. Одна катушка неподвижна, а другая вращается вокруг нее. Взаимодействие двух полей создает отклоняющий момент.

1.2. Движущиеся железные инструменты

Приборы

с подвижным утюгом используются в цепях переменного тока и подразделяются на приборы с подвижным утюгом типа «простой подвижный утюг», «Динамо-измеритель» и «Индукционные приборы». Он состоит из мягкого железа, содержащего подвижные и неподвижные катушки.

Рис.7 — Вольтметр подвижного железа

Взаимодействие потоков, создаваемых этими элементами, создает отклоняющий момент. Диапазоны расширяются за счет включения резисторов последовательно с катушкой.

1.3. Электростатический вольтметр

Он работает по электростатическому принципу, когда отталкивающие пластины двух зарядов отклоняются стрелкой, прикрепленной к пружине.

Эти инструменты используются для измерения постоянного и переменного тока высокого напряжения.Это высокочувствительные приборы, способные измерять как минимальные зарядные напряжения, так и напряжение в широком диапазоне — почти 200 кВ.

Рис.8 — Электростатические вольтметры

2. VTVM и FET VM

Эти типы инструментов могут работать как с переменным / постоянным напряжением, так и с измерениями сопротивления. В этих устройствах между входом и измерителем используется электронный усилитель.

Рис.9 — Вольтметр с вакуумной трубкой

Если это устройство использует вакуумную лампу в усилителе, то оно называется вакуумным ламповым вольтметром (VTVM).VTVM используются при измерениях переменного тока большой мощности.

Полевой транзистор (FET) — это транзистор, который использует электрическое поле для управления электрическим поведением устройства. Их также называют униполярными транзисторами. Вольтметр на основе полевого транзистора использует это свойство полевых транзисторов при измерении напряжения.

3. Цифровой вольтметр (DVM)

DVM отображает напряжение с помощью светодиодов или ЖК-дисплеев для отображения результата. Инструмент должен содержать аналого-цифровой преобразователь.Устройство содержит запрограммированный микроконтроллер, АЦП и ЖК-дисплей, чтобы обеспечить точное цифровое отображение аналоговых значений от 0 до 15 вольт постоянного тока.

Рис.10 — Цифровой вольтметр и мультиметр

Они используются из-за таких свойств, как точность, долговечность и уменьшение ошибок параллакса.

  Подробнее о цифровом вольтметре, его принципе и принципах работы.  

Применение вольтметра

Область применения вольтметра:

• Это очень полезно для определения напряжения устройства накопления заряда, например, для проверки напряжения аккумулятора.Например, новый элемент AAA будет иметь около 1,6 В, а умирающий — 1,1 В. Свинцово-кислотный автомобильный аккумулятор на 12 В будет показывать 12,5 В при полной зарядке или 14 В при зарядке от генератора в автомобиле. Если он показывает 10 В, с генератором что-то не так.
• Его можно использовать только для определения наличия питания в цепи или ее отсутствии, например, в сетевой розетке.
• Проверка включения или выключения питания приборов.
• Мы можем рассчитать ток, измерив напряжение на известном сопротивлении.Это полезно, когда у вас нет амперметра.
• Они используются для создания устройства проверки целостности цепи с последовательной батареей.
• Они используются для создания омметра с использованием делителя напряжения с неизвестным резистором.
• Они используются для создания амперметра путем измерения напряжения на шунтирующем резисторе.

  Также читают: 
  Что такое цифровой вольтметр - как он работает, типы, применение, преимущества 
  Коэффициент мощности - треугольник мощности, типы, коррекция коэффициента мощности, применения, преимущества 
  Тиристор - рабочий, VI-характеристики, типы, применение, преимущества и недостатки  

Мадхури — Б.E (информатика) и имеет опыт работы в IBM в качестве инженера-программиста. Она является автором, редактором и партнером Electricalfundablog.com.

Вольтметр

— определение и принцип работы | Electrical Academia

Вольтметр — это основное устройство, используемое для измерения электрического потенциала или напряжения в вольтах.

Как обсуждалось в разделе «Амперметр», любой базовый механизм измерителя имеет напряжение V _м на своих выводах, когда через измеритель протекает ток полной шкалы I _м .Отсюда следует, что базовый механизм измерителя может быть откалиброван в микровольтах, милливольтах или вольтах, в зависимости от напряжения, необходимого для полного отклонения. Обозначение вольтметра представляет собой кружок с заключенной в него буквой V, как показано на рисунке.

Вольтметр подключается параллельно (параллельно) компоненту или определенной части цепи, для которой измеряется напряжение (разность потенциалов).

Как и амперметр постоянного тока, вольтметр постоянного тока также имеет знаки полярности; поэтому необходимо подключить плюсовую (+) клемму вольтметра к верхней точке потенциала, а минус (-) клемму — к нижней точке потенциала, чтобы получить более высокое отклонение измерителя.

На вольтметре переменного тока нет знаков полярности, но прибор по-прежнему подключен параллельно тому компоненту, для которого требуется напряжение. Поскольку измерение напряжения не требует разрыва цепи, вольтметр необходимо подключать только тогда, когда требуются показания.

Вольтметр с более высоким диапазоном напряжения, V, создается путем подключения сопротивления R _sc последовательно с измерительным механизмом, имеющим допустимое напряжение полной шкалы V _m , как показано на следующем рисунке.

Последовательное сопротивление называется множителем; его значение определяется из уравнения напряжения.

$ V = {{I} _ {m}} {{R} _ {se}} + {{V} _ {m}} $

Вольтметры с несколькими шкалами конструируются либо с использованием устройств переключения, либо с использованием нескольких клемм.

На приведенном выше рисунке каждый из резисторов умножителя рассчитывается отдельно и затем выбирается переключателем без короткого замыкания.

Резисторы умножителя для приведенного выше рисунка рассчитываются путем первой оценки сопротивления, необходимого для самого низкого диапазона.Затем определяется дополнительное сопротивление, необходимое для каждого более высокого диапазона.

Чувствительность к напряжению

Определяется как величина, обратная току, необходимому для полного отклонения.

$ Чувствительность = \ frac {1} {{{I} _ {m}}} ~ \ Omega / Volt $

Где I _м — ток полной шкалы. Меньший ток измерителя приводит к большей чувствительности по напряжению. Фактическое сопротивление вольтметра равно чувствительности, умноженной на напряжение полной шкалы. Сопротивление вольтметра остается постоянным, даже если показание напряжения не соответствует полной шкале.{6}} = 5 ~ M \ Omega $

Вольтметр: определение и принцип работы

Определение: Вольтметр — это базовое устройство, используемое для измерения электрического потенциала или напряжения в вольтах.

Вольтметр Рабочий

Тот же базовый механизм измерителя , который используется в амперметре , также используется для измерения напряжения. Это при условии, что приложенное к катушке напряжение никогда не превышает 0,1 вольт, как рассчитано, для полного отклонения.

Чтобы измерить более высокое напряжение, резисторы умножителя подключаются последовательно с катушкой перемещения измерителя с помощью переключателя. Используется измеритель, аналогичный измерителю, в котором измеряется ток. См. Рис. 1.

Вольтметры всегда подключаются параллельно измеряемому устройству.

Пример вольтметра

Следуйте инструкциям по вычислению множителей, чтобы измеритель мог измерять напряжения в диапазоне 0–1 В, 0–10 В, 0–100 В и 0–500 В.

Шаг 1.

Помните, что на катушке измерителя в любое время допускается не более 0,1 Вольт. Следовательно, резистор, который вызовет падение напряжения на 0,9 В, необходимо подключить последовательно к измерителю, если он используется для измерения одного вольт.

Кроме того, измеритель допускает отклонение только 0,001 А на полную шкалу. Это максимально допустимый ток в цепи катушки. Резистор умножителя должен давать падение 0,9 В, когда через него протекает 0,001 А.

\ [{{R} _ {M}} = \ frac {E} {I} = \ frac {0.9V} {0.001A} = 900 \ Omega \]

Шаг 2.

Для преобразования диапазона 0–10 вольт необходимо выбрать резистор, обеспечивающий падение напряжения 9,9 вольт.

\ [{R} _ {M}} = \ frac {E} {I} = \ frac {9.9V} {0.001A} = 9900 \ Omega \]

Шаг 3.

Для преобразования Для диапазона 0–100 В необходимо выбрать резистор, обеспечивающий падение напряжения 99,9 В.

\ [{R} _ {M}} = \ frac {E} {I} = \ frac {99.9V} {0.001A} = 99,00 \ Omega \]

Шаг 4.

Наконец, чтобы использовать диапазон 0–500 В, резистор должен вызвать 499.Падение 9 вольт.

\ [{R} _ {M}} = \ frac {E} {I} = \ frac {499.9V} {0.001A} = 499,00 \ Omega \]

Опять же, используется переключающее устройство для выбора правильных нескольких резисторов для используемого диапазона. Считайте шкалу на шкале, соответствующую выбранному диапазону. Циферблат на измерителе обычно называют переключателем диапазонов.

Рисунок 1.

Шаг 1 —Множитель вызывает падение IR на 0,9 В.

Шаг 2 —Множитель вызывает падение IR на 9.9 В.

Шаг 3 —Множитель вызывает падение ИК-излучения на 99,9 В.

Шаг 4 —Множитель вызывает падение ИК-излучения на 499,9 В.

Нижнее — Базовая установка вольтметра. Добавлен переключатель для выбора диапазона.

Осторожно

Вольтметр всегда подключается параллельно или поперек цепи. Для измерения напряжения цепь не должна быть разорвана. См. Рис. 2.

Как и в случае с амперметром, при измерении неизвестного напряжения всегда начинайте измерение, когда прибор установлен на самый высокий диапазон.Отрегулируйте вниз до нужного диапазона, чтобы не повредить измеритель.

Кроме того, убедитесь, что провода подключены с соблюдением правильной полярности. Черный провод — отрицательный, красный — положительный.

Рисунок 2. Вольтметр подключается параллельно устройству при снятии показаний напряжения.

Чувствительность вольтметра

Чувствительность измерителя — признак качества. Ом на вольт — это единица измерения чувствительности.{\ Omega} / {} _ {V} \]

Чувствительность измерителя может использоваться для измерения качества измерителя. Качественный измеритель имеет чувствительность не менее 20 000 Ом / Вольт. Прецизионные лабораторные измерители измеряют до 200 000 Ом / Вольт.

Точность измерителя обычно выражается в процентах, например 1 процент. Это означает, что истинное значение будет в пределах одного процента от показания шкалы.

Другая система измерителей рейтинга — это точность, выраженная в процентах от полного показания.Измеритель может иметь рейтинг ± 0,05 процента или меньше. В целом, чем меньше процент, тем выше качество счетчика.

Загрузка цепи

Когда вольтметр подключен к цепи для измерения разности потенциалов, он включен параллельно нагрузке в цепи. Эта ситуация может привести к ошибкам при измерении напряжения. В счетчиках с низкой чувствительностью это очень часто. Об этом очень важно помнить.

На рисунке 3 два резистора номиналом 10 000 Ом образуют цепь делителя напряжения на источнике на десять вольт.Падение напряжения на R ₁ и R ₂ составляет 5 вольт каждое.

Если для измерения напряжения на R ₁ используется измеритель с чувствительностью 1000 Ом / В в диапазоне 10 В, сопротивление измерителя будет параллельно с R ₁ . На данный момент достаточно знать, что добавление этого измерителя снижает эффективное сопротивление R ₁ вдвое. Комбинированное сопротивление измерителя и R ₁ равно:

\ [\ begin {align} & \ frac {{{R} _ {1}} + {{R} _ {M}}} {2 } = {{\ operatorname {R}} _ {effective}} \\ & \ frac {10,000} {2} = 5000 \ Omega \\\ end {align} \]

Рисунок 3. Измеритель нагружает цепь и вносит ошибку в показания напряжения.

При подключенном счетчике полное сопротивление цепи становится:

\ [\ begin {align} & {{\ operatorname {R}} _ {effective}} + {{R} _ {2}} = {{R } _ {total}} \\ & 5000 \ Omega +10,000 \ Omega = 15,000 \ Omega \\\ end {align} \]

Используя закон Ома , можно рассчитать ток примерно как 0,00067 ампер. Снова используя закон Ома, E _R1 = 3,35 В и E _R2 = 6,7 В.Из-за шунтирующего эффекта счетчик вызвал ошибку более чем на один вольт.

Чтобы избежать чрезмерного количества ошибок, связанных с этим эффектом, следует использовать более чувствительный измеритель. На рисунке 4 используется 5000 Ом / вольтметр.

Рисунок 4. Чувствительный измеритель дает более точные показания.

В этом случае суммарное сопротивление измерителя и R ₁ равно 8333 Ом. Общее сопротивление цепи 18 300 Ом. По закону Ома I = 0.00055 ампер, E _R1 = 4,6 и E _R2 = 5,5 вольт. Погрешность в 0,4 вольта все еще существует, но повышенная чувствительность измерителя уменьшила погрешность.

Даже более дорогие счетчики с чувствительностью 20 000 Ом / В могут уменьшить погрешность до величины, которая практически не заметна.

Что такое вольтметр? — Определение и типы

Определение: Прибор, измеряющий напряжение или разность потенциалов в вольтах, известен как вольтметр. Он работает по принципу, согласно которому крутящий момент создается током, который возникает из-за измеряемого напряжения, и этот крутящий момент отклоняет стрелку прибора. Прогиб стрелки прямо пропорционален разности потенциалов между точками. Вольтметр всегда подключается параллельно цепи.

Символическое изображение вольтметра

Вольтметр представлен буквой V внутри круга вместе с двумя выводами.

Почему вольтметр подключен параллельно?

Вольтметр устроен таким образом, что его внутреннее сопротивление всегда остается высоким. Если он подключается последовательно со схемой, он минимизирует ток, протекающий из-за измеряемого напряжения. Таким образом нарушают показания вольтметра.

Вольтметр всегда подключается параллельно цепи , так что на ней возникает такое же падение напряжения. Высокое сопротивление вольтметра сочетается с сопротивлением элемента, к которому он подключен.И полное сопротивление системы равно сопротивлению элемента. Таким образом, в цепи не возникает препятствий из-за вольтметра, и счетчик дает правильные показания.

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, получают правильные показания.

Типы вольтметров

Вольтметры подразделяются на три вида. Классификация вольтметра представлена ​​на рисунке ниже.

По конструкции вольтметр бывает следующих типов.

Вольтметр PMMC

Он работает по принципу, согласно которому проводник с током помещается в магнитное поле и из-за силы тока на проводник действует сила.В приборе PMMC возникает ток из-за измеряемого напряжения, и этот ток отклоняет стрелку измерителя.

Вольтметр PMMC используется для измерения постоянного тока. Точность прибора очень высокая и низкое энергопотребление. Единственный недостаток инструмента — он очень дорогостоящий. Диапазон вольтметра PMMC увеличивается за счет последовательного подключения к нему сопротивления.

Вольтметр МИ

Инструмент MI означает движущийся железный инструмент. Этот прибор используется для измерения как переменного, так и постоянного напряжения. В приборах этого типа отклонение прямо пропорционально напряжению катушки. Инструмент с подвижным железом подразделяется на два типа.

• Подвижный утюг типа аттракциона
• Инструмент с подвижным железом 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 постоянного, так и переменного тока.

Выпрямительный вольтметр

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

Ниже приведена классификация приборов относительно отображения выходных значений.

Аналоговый вольтметр

Аналоговый вольтметр используется для измерения переменного напряжения. Показывает показания с помощью указателя, закрепленного на калиброванной шкале. Прогиб стрелки зависит от действующего на нее крутящего момента. Величина развиваемого крутящего момента прямо пропорциональна измерительному напряжению.

Вольтметр цифровой

Вольтметр, отображающий показания в числовой форме, известен как цифровой вольтметр. Цифровой вольтметр дает точный результат.

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

Вольтметр Использование | Основные концепции и испытательное оборудование

ДЕТАЛИ И МАТЕРИАЛЫ

• Мультиметр, цифровой или аналоговый
• Аккумуляторы в ассортименте
• Один светодиод (каталожный номер Radio Shack 276-026 или аналог)
• Маленький мотор для хобби, с постоянным магнитом (каталог Radio Shack № 273-223 или аналогичный)
• Две перемычки с концами «крокодил» (каталог Radio Shack № 278-1156, 278-1157 или аналогичный)

Мультиметр — это электрический прибор, способный измерять напряжение, ток и сопротивление.

Цифровые мультиметры имеют числовые дисплеи, как и цифровые часы, для индикации величины напряжения, тока или сопротивления.

Аналоговые мультиметры показывают эти величины с помощью движущегося указателя на шкале.

Аналоговые мультиметры, как правило, дешевле цифровых мультиметров и более полезны в качестве учебных пособий для тех, кто впервые изучает электричество.

Я настоятельно рекомендую приобрести аналоговый мультиметр перед покупкой цифрового мультиметра, но в конечном итоге в вашем наборе инструментов должны быть оба инструмента для этих экспериментов.

СПРАВОЧНЫЕ ССЫЛКИ

Уроки электрических цепей, том 1, глава 1: «Основные концепции электричества»

Уроки электрических цепей, том 1, глава 8: «Цепи измерения постоянного тока»

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

• Как измерить напряжение
• Характеристики напряжения: между двумя точками
• Выбор подходящего диапазона расходомера

ИЛЛЮСТРАЦИЯ

ИНСТРУКЦИЯ

Во всех экспериментах в этой книге вы будете использовать какое-то тестовое оборудование для измерения аспектов электричества, которые вы не можете напрямую увидеть, почувствовать, услышать, попробовать или обонять.

Электричество — по крайней мере, в небольших, безопасных количествах — не воспринимается нашим человеческим телом.

Вашим самым главным «глазом» в мире электричества и электроники будет прибор под названием мультиметр .

Мультиметры показывают наличие и измеряют количество электрических свойств, таких как напряжение, ток и сопротивление.

В этом эксперименте вы познакомитесь с измерением напряжения.

Напряжение — это мера электрического «толчка», которая заставляет заряды двигаться по проводнику.

С научной точки зрения, это удельная энергия на единицу заряда, математически определяемая как джоуль на кулон.

Аналогично давлению в гидравлической системе : сила, которая перемещает жидкость по трубе, измеряется в вольтах (В).

Ваш мультиметр должен поставляться с некоторыми основными инструкциями.

Прочтите их внимательно! Если ваш мультиметр цифровой, для работы ему потребуется небольшая батарейка.

Если он аналоговый, для измерения напряжения ему не нужна батарея.

Некоторые цифровые мультиметры поддерживают автоматический выбор диапазона . Измеритель с автоматическим выбором диапазона имеет только несколько положений селекторного переключателя (шкалы).

Измерители

с ручным выбором диапазона имеют несколько различных положений переключателя для каждой базовой величины: несколько для напряжения, несколько для тока и несколько для сопротивления.

Автоматический выбор диапазона обычно встречается только на более дорогих цифровых измерителях и предназначен для ручного переключения диапазонов, как автоматическая коробка передач для механической коробки передач в автомобиле.

Измеритель с автоматическим выбором диапазона автоматически «переключает передачи», чтобы найти лучший диапазон измерения для отображения конкретной измеряемой величины.

Установите селекторный переключатель мультиметра в положение с максимальным значением «Вольт постоянного тока».

Мультиметры с автоматическим переключением диапазонов могут иметь только одно положение для напряжения постоянного тока, и в этом случае вам необходимо установить переключатель в это положение.

Прикоснитесь красным щупом к положительной (+) стороне батареи, а черным щупом — к отрицательной (-) стороне той же батареи.

Теперь счетчик должен давать вам какую-то индикацию.

Поменяйте местами подключения измерительного щупа к батарее, если показание измерителя отрицательное (на аналоговом измерителе отрицательное значение отображается стрелкой, отклоняющейся влево, а не вправо).

Если у вас измеритель ручного диапазона, а селекторный переключатель установлен в положение верхнего диапазона, показание будет маленьким.

Переведите селекторный переключатель в положение следующего более низкого диапазона напряжения постоянного тока и снова подключите аккумулятор.

Теперь показания должны быть более сильными, о чем свидетельствует большее отклонение стрелки аналогового счетчика (стрелка , ) или большее количество активных цифр на дисплее цифрового счетчика.

Для достижения наилучших результатов переместите селекторный переключатель в положение самого нижнего диапазона, при котором измеритель не выходит за пределы диапазона.

Аналоговый измеритель с завышенным диапазоном называется «привязанным», так как стрелка будет перемещена полностью в правую часть шкалы, за значение шкалы полного диапазона.

Цифровой измеритель с завышенным диапазоном значений иногда отображает буквы «OL» или серию пунктирных линий. Это указание зависит от производителя.

Что произойдет, если прикоснуться к одному концу батареи только одним измерительным щупом?

Как счетчик должен подключаться к батарее, чтобы показывать показания?

Что это говорит нам об использовании вольтметра и природе напряжения?

Существует ли напряжение «в одной точке»?

Обязательно измеряйте батареи более одного размера и узнайте, как выбрать лучший диапазон напряжения на мультиметре, чтобы получить максимальные показания без выхода за пределы диапазона.

Теперь переключите мультиметр на самый низкий доступный диапазон постоянного напряжения и прикоснитесь щупами измерительного прибора к клеммам (проводным выводам) светодиода (LED).

Светодиод предназначен для получения света при питании от небольшого количества электричества, но светодиоды также могут генерировать постоянное напряжение при воздействии света, что-то вроде солнечного элемента.

Направьте светодиодный индикатор на яркий источник света с подключенным к нему мультиметром и обратите внимание на показания счетчика:

Батареи вырабатывают электрическое напряжение в результате химических реакций.Когда батарея «умирает», она исчерпала свой первоначальный запас химического «топлива».

Светодиод, однако, не полагается на внутреннее «топливо» для генерации напряжения; скорее, он преобразует оптическую энергию в электрическую.

Пока светится светодиод, он вырабатывает напряжение.

Еще одним источником напряжения путем преобразования энергии является генератор .

Маленький электродвигатель, указанный в списке «Детали и материалы», функционирует как электрический генератор, если его вал вращается под действием механической силы.

Подключите вольтметр (мультиметр, настроенный на функцию «вольт») к клеммам двигателя так же, как вы подключили его к клеммам светодиода, и вращайте вал пальцами.

Измеритель должен показывать напряжение посредством отклонения стрелки (аналоговый) или числовой индикации (цифровой).

Если вам трудно поддерживать соединение обоих измерительных щупов с клеммами двигателя при одновременном вращении вала пальцами, вы можете использовать зажим типа «крокодил» , «перемычки», например:

Определить зависимость между напряжением и частотой вращения вала генератора? Измените направление вращения генератора и обратите внимание на изменение показаний счетчика.

При обратном вращении вала вы меняете полярность напряжения, создаваемого генератором.

Вольтметр указывает полярность по направлению направления стрелки (аналоговый) или знак числовой индикации (цифровой).

Когда красный измерительный провод является положительным (+), а черный измерительный провод отрицательным (-), измеритель будет регистрировать напряжение в нормальном направлении.

Если приложенное напряжение имеет обратную полярность (отрицательный на красном и положительный на черном), измеритель покажет «обратная полярность».”

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

Генерирующий вольтметр

Принцип и конструкция

Принцип действия и конструкция генерирующего вольтметра:

В приборах

для измерения высокого напряжения используется принцип генерации, когда нагрузка на источник запрещена (как в генераторах Ван де Граафа и т. Д.) Или когда следует избегать прямого подключения к источнику высокого напряжения. Принцип и конструкция генерирующего вольтметра — это генератор электростатического напряжения с переменным конденсатором, который генерирует ток, пропорциональный приложенному внешнему напряжению.Устройство приводится в действие внешним синхронным двигателем или двигателем с постоянной скоростью и не потребляет мощность или энергию от источника измерения напряжения.

Принцип работы

Заряд, накопленный в конденсаторе емкости C, определяется выражением q = CV. Если емкость конденсатора изменяется со временем при подключении к источнику напряжения V, ток через конденсатор

Для постоянного тока напряжения dV / dt = 0. Следовательно,

Если емкость C изменяется в пределах C ₀ и (C ₀ + C _м ) синусоидально, как

текущий я

(i _м , пиковое значение тока).Действующее значение тока определяется по формуле:

.

постоянная угловая частота ω: ток пропорционален приложенному напряжению V. Чаще генерируемый ток выпрямляется и измеряется измерителем с подвижной катушкой. Принцип и конструкция генерирующего вольтметра могут быть использованы для измерения напряжения переменного тока при условии, что угловая частота ω равна или равна половине частоты источника питания.

Генератор

A Принцип и конструкция с вращающимся цилиндром состоит из двух возбуждающих полевых электродов и вращающегося двухполюсного якоря, приводимого в действие синхронным двигателем с постоянной скоростью n.Переменный ток ток, протекающий между двумя половинами якоря, выпрямляется коммутатором, среднее арифметическое значение которого может быть рассчитано по формуле:

Для симметричного напряжения C _min = 0. Когда напряжение несимметрично, один из электродов заземлен и C _min имеет конечное значение. Коэффициент пропорциональности n / 30. ΔC определяется калибровкой.

Это устройство может использоваться для измерения переменного тока. напряжения при условии, что скорость приводного двигателя составляет половину частоты измеряемого напряжения.Таким образом, четырехполюсный синхронный двигатель с частотой вращения 1500 об / мин подходит для частоты 50 Гц. Для измерения пикового значения фазовый угол двигателя также должен быть отрегулирован так, чтобы C _max и пиковое значение возникали одновременно.

Принцип и конструкция генерирующего вольтметра

используют вращающиеся секторы или лопатки для изменения емкости. На рисунке 7.4 представлена ​​принципиальная схема генерирующего вольтметра. Источник высокого напряжения соединен с дисковым электродом S ₃ , который удерживается на фиксированном расстоянии от оси других электродов низкого напряжения S ₀ , S ₁ и S ₂ .Ротор S ₀ приводится в движение с постоянной скоростью синхронным двигателем с подходящей скоростью (1500, 1800, 3000 или 3600 об / мин). Лопатки ротора S ₀ вызывают периодическое изменение емкости между изолированным диском S ₂ и высоковольтным клапаном. электрод S ₃ . Форма и количество лопаток в S ₀ и S ₁ сконструированы таким образом, что они вызывают синусоидальное изменение емкости. Сгенерированный переменный ток ток через сопротивление R выпрямляется и считывается прибором с подвижной катушкой.Усилитель необходим, если шунтирующая емкость большая или для подключения к выпрямителю и измерителю используются более длинные провода. Калибровка прибора производится с помощью делителя потенциала или сферического зазора. Шкала измерителя линейна, и ее диапазон может быть расширен путем экстраполяции. Типичные калибровочные кривые принципа и конструкции генерирующего вольтметра приведены на рис. 7.5а и б.

Преимущества генераторных вольтметров:

• без загрузки источника по счетчику,
• без прямого подключения к высоковольтному электроду,

Шкала

• является линейной, и ее легко расширить, а
• очень удобный прибор для электростатических устройств, таких как генератор Ван де Граафа и ускорители частиц.

Недостатки генераторных вольтметров:

• Требуется калибровка,
• Требуется тщательная конструкция, это громоздкий инструмент, требующий вспомогательного привода, и

.