Для чего вольтметр: что измеряет и как им пользоваться? Схема вольтметра и принцип работы. Какой у него класс точности? Особенности вольтметров постоянного и переменного тока

Правильная настройка прибора

Перед тем как приступить к исследованию состояния электрического прибора, необходимо произвести правильную настройку оборудования. Многие приборы являются мультиметрами. Они показывают несколько параметров электрического и постоянного тока

Электронные вольтметры оснащены дисплеем и переключателем напряжения. Помимо этого на поверхности прибора имеется небольшой дисплей, который отображает точные измерения. Для исследования технического состояния, необходимо соблюдать следующую очередность действий:

Для измерения переменного тока на приборе устанавливают переключатель в положение V или AV. Все бытовые электросети обладают переменным током.

Чтобы проверить постоянное электрическое напряжение, необходимо переключить рукоятку на положение V, V-, DCV. Практически все батарейки оснащены постоянным током;

Далее выбирают необходимый диапазон измерения. Цифровые вольтметры, как правило, обладают высокой чувствительностью по отношению к скачкам напряжения. Это помогает своевременно выявить поломку электрического прибора.

В некоторых моделях, невозможно установить соответствующий диапазон. Это свидетельствует об автоматическом регулировании нужного уровня электроэнергии.

После чего специальные щупы устанавливают в соответствии с указанной полярностью.  Неправильная установка приводит к отсутствию движения стрелки или циферблата.

Процесс измерения электрического напряжения

При работе с электроприборами, необходимо соблюдать особую аккуратность. Любое резкое движение может привести к короткому замыканию. Что учитывать в ходе рабочего процесса? Техника безопасности включается в себя несколько простых правил:

Правильная фиксация щупов. В момент изучения напряжения, необходимо безопасно держать измерительные части. Не стоит соприкасать их между собой. Не рекомендуется прикасаться к щупам при подключении вольтметра к электронной схеме.Это может спровоцировать короткое замыкание.

Черный щуп устанавливают к одной из частей проводника постоянного тока. Правильно измерить перепады напряжения можно в параллельном положении измерителей.

Красным щупом производят касательное движение. Если в устройстве присутствует максимальное напряжение, то на приборе появятся его точные значения.

На приборе устанавливают максимальный измерительный диапазон. Если на электросхеме имеются какие-либо неполадки, то отмечают активное движение стрелки в сторону высокой отметки.

Когда исследование подошло к концу, переходят к его расшифровке.

Разновидности цифрового вольтметра

Все модели делятся на несколько разновидностей, которые отличаются между собой по их функциональному использованию.  По измерению напряжения эти приборы различаются на:

• цифровой вольтметр для измерения постоянного тока;
• цифровой вольтметр для изучения переменного электрического тока.

Для самостоятельного использования оптимальным выбором будут универсальные модели. Технические характеристики вольтметра предназначены для измерения напряжения в электронных схемах различного рода устройств.

По количеству фазовых измерения они подразделяются:

• трехфазный;
• однофазный.

Первая разновидность подходит для правильного подключения частного дома к трехфазному кабелю. Здесь важно учитывать полярность трёхжильного провода.

Как выбрать вольтметр

Перед тем как осуществить покупку данного устройства, необходимо определиться с областью его применения.

Если прибор будет предназначен для домашнего использования, то оптимальным вариантом будет цифровой вольтметр, который устанавливают в электрический щиток. Это устройство помогает регулировать скачки электрического тока, тем самым предотвращая короткое замыкание.

Для контроля автомобильного напряжения постоянного тока, подойдут специальные приборы, которые можно подсоединить к прикуривателю. Здесь можно регулировать постоянный и переменный ток в зависимости от технического состояния автомобиля. На фото вольтметра изображена модель с цифровым механизмом.

Фото вольтметра

Также рекомендуем посетить:

Измерение напряжения цепи с помощью вольтметра

Прибор вольтметр помогает измерить разность потенциалов в электрической цепи. Для минимизации влияния на сеть прибор должен иметь максимально большое сопротивление. Оно определяет погрешность измерений и чувствительность устройства. В процессе усовершенствования вольтметры прошли путь от стрелочных, аналоговых приборов до дискретных с цифровыми индикаторами. Измерение напряжения стало неотъемлемой функцией большинства мультиметров и электронных осциллографов. Применяются измерение и индикация напряжения в некоторых удлинителях, устройствах защитного отключения и автоматических выключателях.

Подключение прибора

Контроль напряжения происходит всегда параллельно. Измерение может быть осуществлено как у источника питания, так и у нагрузки. Схема подключения вольтметра изображена на рисунке ниже.

Схема подключения прибора

Тонкости, которые необходимо учесть перед тем как подключить вольтметр:

• Правильно выбранный диапазон измерений убережет прибор и проверяемую схему от повреждений. С особой осторожностью следует работать, когда показание вольтметра близко к пределу. Скачок ЭДС способен спалить обмотки измерительного прибора;
• Стрелочный вольтметр может обеспечить нормативную точность только при правильном положении. Если на приборе указанно горизонтальное размещение, то располагать его вертикально запрещено, как и наоборот. Также следует уделять внимание отсутствию вибраций и сильных магнитных полей;
• Измерения вольтметром можно выполнять как под напряжением, так и отключая схему от источника питания с последующим включением;
• При работе с опасной величиной напряжения рекомендуется использовать защитные перчатки и диэлектрические коврики;
• При использовании аналогового прибора до начала измерений необходимо проконтролировать, что стрелка показывает ровно на ноль. В случае необходимости следует произвести настройку специальным регулировочным винтом;
• В случае необходимости проводится калибровка;
• Для обеспечения высокой точности измерений следует проверить как давно происходила поверка вольтметра.

Часто приборы имеют несколько пределов измерения. У аналоговых вольтметров для каждой величины используются разные схемы подключения. В цифровых достаточно установить указатель напротив требуемого значения. Наиболее современные устройства способны автоматически определить предел измерения и в процессе контроля напряжения менять его.

Классификация вольтметров

Вольтметр постоянного тока используются для измерения напряжения в сетях с постоянным напряжением. В основе обычно лежит магнитоэлектрическая система. При работе сильно подвержены внешнему воздействию, поэтому используются с экранированием.

Для измерения синусоидального напряжения с частотой близкой к 50 Герцам используется вольтметр переменного тока. Наиболее часто в аналоговых приборах встречается электромагнитная система. Она имеет нелинейную шкалу, что усложняет снятие показаний.

Селективные вольтметры рассчитаны на измерение среднеквадратического значения отдельной гармонической составляющей напряжения. В его основе лежит электронный вольтметр, рассчитанный на работу с постоянным током. По принципу действия прибор похож на супергетеродинный радиоприемник.

Фазочувствительные вольтметры называются вектрометрами. Они применяются для измерения комплексных напряжений. Одной из популярных сфер их применения является векторное управление асинхронными двигателями с помощью преобразователей частоты. Одна шкала вольтметра показывает действительную составляющую напряжения, а вторая отображает мнимую. Опорное напряжение, необходимое для работы аппарата, может генерироваться как самим прибором, так и с помощью внешнего источника. Благодаря данному устройству можно легко получить амплитудно-фазовую характеристику, позволяющую контролировать правильность работы ключей полупроводниковых четырехполюсников.

Для измерения напряжений, форма которых имеет большую важность, используются импульсные вольтметры. Они способны измерять не только периодический сигнал, но и амплитуду единичного скачка. Эти вольтметры имеют самое высокое быстродействие, поэтому изготавливаются преимущественно цифровыми.

Аналоговые и цифровые приборы

В основании аналоговых приборов лежат электромагнитные, магнитоэлектрические, электродинамические системы. Аналогичные типы конструкций заложены в амперметры. Для увеличения пределов измерения используются шунты. После измерения необходимо учитывать в полученном результате сопротивление добавочного резистора.

Внешний вид стрелочного вольтметра

Одним из главных недостатков аналоговых приборов является высокое энергопотребление. Подключение такого вольтметра может привести к падению напряжения в цепи, что отразится на погрешности. Наличие индуктивности в конструкции вызывает чувствительность от частоты измеряемого напряжения.

В основе конструкции цифрового вольтметра лежит АЦП. Точность измерения определяется дискретизацией с которой работает аналогово-цифровой преобразователь. Индикатор вольтметра отображает готовый результат в цифровом виде, что значительно облегчает работу с устройством. Влияние на сеть у таких приборов минимально благодаря наличию собственного источника питания.

Цифровой вольтметр

Широкая распространенность дискретных вольтметров привела к их интеграции в другие устройства. Большинство мультиметров имеют возможность измерять постоянное и переменное напряжение. При этом для повышения точности измерений в конструкции предусматривается несколько пределов. Высокое сопротивление вольтметра позволяет уменьшить его влияние цепь, к которой подключается измерительный прибор.

Вольтметр, встроенный в мультиметр

Основные технические параметры

Основные технические характеристики вольтметра, заносимые в руководство пользования и паспорт прибора, согласно международных стандартов:

• внутреннее сопротивление вольтметра;
• диапазон измерений, в котором обеспечивается указанная точность при правильном подсоединении прибора;
• при работе с переменным напряжением указывается рабочая частота.

Одним из наиболее важных параметров является класс точности. Он всегда отображается на шкале прибора. С его помощью можно определить с какой погрешностью получается результат после включения прибора в сеть.

Описание некоторых видов измерительных устройств

Микровольтметр В3-57 способен работать с переменным напряжением от 5 Герц до 5 МГц. Отображение результата происходит путем вычисления среднеквадратичного значения. Устройство способно работать с напряжениями любой формы. Сопротивление вольтметра составляет не менее 5 МОм. Наиболее широко прибор используется в радиотехнике для наладки оборудования.

Внешний вид микровольтметра В3-57

Измерители переменного напряжения АКИП-2401 имеют два канала. Также имеется возможность фиксации результата на экране при помощи кнопки «Hold». Устройство имеет в наличии интерфейс RS-232, позволяющий считывать данные дистанционно.

Цифровой вольтметр АКИП-2401

Прибор В7-40/1 преимущественно используется для высокоточных научных исследований и поверки других вольтметров. Его сопротивление достигает 2 ГОи при пределе измерения в 2 В. Это позволяет максимально уменьшить влияние на цепь, что немаловажно при работе с низковольтными радиотехническими схемами. В7-40/1 успешно используется в средствах автоматики и SCADA системах.

Высокоточный, дискретный вольтметр В7-40/1

Меры безопасности

В отличие от других приборов, например, омметра или мегометра, работая с вольтметром, приходится иметь дело с напряжением. При небольших значениях оно не представляет опасности для человека. Измеряя напряжения, способные создать опасный ток, протекающий через тело человека, необходимо соблюдать повышенную осторожность.

Измерение напряжений должно сопровождаться полным соблюдением ТБ и ПУЭ. Это предотвратит получение электротравмы. Запрещено работать без средств защиты, например, резиновых перчаток и ковриков. По завершению работ не должно оставаться оголенных токоведущих частей, с которыми может произойти случайный контакт у обслуживающего персонала.

Повсеместное использование измерения напряжения в электротехнике привело к созданию вольтметров различных конструкций. Они отличаются как по принципу работы, так и по точности. Наибольшую популярность получают универсальные устройства, способные автоматически выбрать не только предел, но и тип контролируемой величины.

Если у вас возникли вопросы — оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них

Вольтметр Википедия

Вольтметр (вольт + греч. μετρεω «измеряю») — электроизмерительный прибор непосредственного отсчёта для определения напряжения или ЭДС в электрических цепях. Подключается параллельно нагрузке или источнику электрической энергии.

Идеальный вольтметр должен обладать бесконечно большим внутренним сопротивлением. Поэтому чем выше внутреннее сопротивление в реальном вольтметре, тем меньше влияния оказывает прибор на измеряемый объект и, следовательно, тем выше точность и разнообразнее области применения.

История

Первым в мире вольтметром был «указатель электрической силы» русского физика Г. В. Рихмана (1745). Принцип действия «указателя» используется в современном электростатическом вольтметре.

Классификация и принцип действия

Классификация

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

Аналоговые электромеханические вольтметры

• Магнитоэлектрические, электромагнитные, электродинамические и электростатические вольтметры представляют собой измерительные механизмы соответствующих типов с показывающими устройствами. Для увеличения предела измерений используются последовательно включённые добавочные сопротивления. Технические характеристики аналогового вольтметра во многом определяются чувствительностью магнитоэлектрического измерительного прибора. Чем меньше его ток полного отклонения, тем более высокоомные добавочные резисторы можно применить. А значит, входное сопротивление вольтметра будет более высоким. Тем не менее, даже при использовании микроамперметра с током полного отклонения 50 мкА (типичные значения 50..200 мкА), входное сопротивление вольтметра составляет всего 20 кОм/В (20 кОм на пределе измерения 1 В, 200 кОм на пределе 10 В). Это приводит к большим погрешностям измерения в высокоомных цепях (результаты получаются заниженными), например при измерении напряжений на выводах транзисторов и микросхем, и маломощных источников высокого напряжения.
  • ПРИМЕРЫ: М4265, М42305, Э4204, Э4205, Д151, Д5055, С502, С700М
• Выпрямительный вольтметр представляет собой сочетание измерительного прибора, чувствительного к постоянному току (обычно магнитоэлектрического), и выпрямительного устройства.
  • ПРИМЕРЫ: Ц215, Ц1611, Ц4204, Ц4281
• Термоэлектрический вольтметр — прибор, использующий ЭДС одной или более термопар, нагреваемых током входного сигнала.
  • ПРИМЕРЫ: Т16, Т218

Аналоговые электронные вольтметры общего назначения

Аналоговые электронные вольтметры содержат, помимо магнитоэлектрического измерительного прибора и добавочных сопротивлений, измерительный усилитель (постоянного или переменного тока), который позволяет иметь более низкие пределы измерения (до десятков — единиц милливольт и ниже), существенно повысить входное сопротивление прибора, получить линейную шкалу на малых пределах измерения переменного напряжения.

Цифровые электронные вольтметры общего назначения

Принцип работы вольтметров дискретного действия состоит в преобразовании измеряемого постоянного или медленно меняющегося напряжения в электрический код с помощью аналого-цифрового преобразователя, который отображается на табло в цифровой форме.

Диодно-компенсационные вольтметры переменного тока

Принцип действия диодно-компенсационных вольтметров состоит в сравнении с помощью вакуумного диода пикового значения измеряемого напряжения с эталонным напряжением постоянного тока с внутреннего регулируемого источника вольтметра. Преимущество такого метода состоит в очень широком рабочем диапазоне частот (от единиц герц до сотен мегагерц), с весьма хорошей точностью измерения, недостатком является высокая критичность к отклонению формы сигнала от синусоиды.

• ПРИМЕРЫ: В3-49, В3-63 (используется пробник 20 мм)

В настоящее время разработаны новые типы вольтметров, такие как В7-83 (пробник 20 мм) и ВК3-78 (пробник 12 мм), с характеристиками аналогичными диодно-компенсационным. Последние в скором времени могут быть допущены к применению в качестве рабочих эталонов. Из иностранных аналогов можно выделить вольтметры серии URV фирмы Rohde&Schwarz с пробниками диаметром 9 мм.

Импульсные вольтметры

Импульсные вольтметры предназначены для измерения амплитуд периодических импульсных сигналов с большой скважностью и амплитуд одиночных импульсов.

Фазочувствительные вольтметры

Фазочувствительные вольтметры (векторметры) служат для измерения квадратурных составляющих комплексных напряжений первой гармоники. Их снабжают двумя индикаторами для отсчета действительной и мнимой составляющих комплексного напряжения. Таким образом, фазочувствительный вольтметр дает возможность определить комплексное напряжение, а также его составляющие, принимая за нуль начальную фазу некоторого опорного напряжения. Фазочувствительные вольтметры очень удобны для исследования амплитудно-фазовых характеристик четырехполюсников, например усилителей.

Селективные вольтметры

Селективный вольтметр способен выделять отдельные гармонические составляющие сигнала сложной формы и определять среднеквадратичное значение их напряжения. По устройству и принципу действия этот вольтметр аналогичен супергетеродинному радиоприёмнику без системы АРУ, в качестве низкочастотных цепей которого используется электронный вольтметр постоянного тока. В комплекте с измерительными антеннами селективный вольтметр можно применять как измерительный приёмник.

• ПРИМЕРЫ: В6-4, В6-6, В6-9, В6-10, SMV 8.5, SMV 11, UNIPAN 233 (237), Селективный нановольтметр «СМАРТ»

Наименования и обозначения

Видовые наименования

• Нановольтметр — вольтметр с возможностью измерения очень малых напряжений (менее 1мкВ)
• Микровольтметр — вольтметр с возможностью измерения очень малых напряжений (менее 1мВ)
• Милливольтметр — вольтметр для измерения малых напряжений (единицы — сотни милливольт)
• Киловольтметр — вольтметр для измерения больших напряжений (более 1 кВ)
• Векторметр — фазочувствительный вольтметр

Обозначения

• Электроизмерительные вольтметры обозначаются в зависимости от их принципа действия
  • Дxx — электродинамические вольтметры
  • Мxx — магнитоэлектрические вольтметры
  • Сxx — электростатические вольтметры
  • Тxx — термоэлектрические вольтметры
  • Фxx, Щxx — электронные вольтметры
  • Цxx — вольтметры выпрямительного типа
  • Эxx — электромагнитные вольтметры
• Радиоизмерительные вольтметры обозначаются в зависимости от их функционального назначения по ГОСТ 15094
  • В2-xx — вольтметры постоянного тока
  • В3-xx — вольтметры переменного тока
  • В4-xx — вольтметры импульсного тока
  • В5-xx — вольтметры фазочувствительные
  • В6-xx — вольтметры селективные
  • В7-xx — вольтметры универсальные

Основные нормируемые характеристики

Другие средства измерения напряжений и ЭДС

• Для измерения абсолютного значения:
  • Потенциометр — точные измерения компенсационным методом
  • Мультиметр (тестер) — комбинированный прибор для измерения напряжения, силы тока и сопротивления
  • Осциллограф — измерение мгновенных значений напряжения сигнала, изменяющегося во времени; в режиме измерения «с открытым входом» можно измерять и постоянное напряжение.
  • Электрометр — прибор, служащий для измерения электрического потенциала
• Для измерения относительного значения:
  • Измерители отношений напряжений
  • Измерители нестабильности напряжений
• Преобразователи:
• Меры:

См. также

Литература

• Справочник по электроизмерительным приборам // Под ред. К. К. Илюнина — Л.: Энергоатомиздат. — 1983.
• Справочник по радиоизмерительным приборам // В 3-х т.; Под ред. В. С. Насонова — М.:Сов. радио. — 1979.

Нормативно-техническая документация

• ГОСТ 8711-93 (МЭК 51-2-84) Приборы аналоговые показывающие электроизмерительные прямого действия и вспомогательные части к ним. Часть 2. Особые требования к амперметрам и вольтметрам.
• ГОСТ 8.006-72, ГОСТ 8.012-72, ГОСТ 8.117-82, ГОСТ 8.118-85, ГОСТ 8.119-85, ГОСТ 8.402-80, ГОСТ 8.429-81, ГОСТ 8.497-83 — методики поверки вольтметров разных видов.
• ТУ Тч2.710.010 Вольтметры универсальные цифровые.

Ссылки

3. Воздействие вольтметра на измеряемую цепь | 7. Измерительные приборы | Часть1

3. Воздействие вольтметра на измеряемую цепь

Воздействие вольтметра на измеряемую цепь

Любой измерительный прибор в некоторой степени влияет на измеряемую цепь. Это влияние аналогично воздействию манометра на давление в шинах, при измерении  которого незначительная часть воздуха высвобождается. Несмотря на то, что такое влияние неизбежно, оно может быть минимизировано грамотной конструкцией измерительного прибора.

Так как вольтметр всегда подсоединяется параллельно компоненту или группе компонентов измеряемой схемы, любой проходящий через него ток будет оказывать влияние на общий ток этой схемы, а значит и на измеряемое напряжение. Не «забирает» ток от тестируемой цепи только идеальный вольтметр, потому что он имеет бесконечное сопротивление. Однако, идеальные вольтметры существуют только на страницах учебников, в реальной жизни их нет. Давайте возьмем следующую схему делителя напряжения, и на ее примере рассмотрим влияние вольтметра на измеряемую цепь:

Пока вольтметр не подключен к данной цепи, напряжение на каждом из резисторов составляет 12 вольт (два резистора одинаковой величины делят исходное напряжение ровно пополам). Ели мы подключим вольтметр с внутренним сопротивлением 10 МОм (стандартная величина современных цифровых вольтметров) к нижнему резистору схемы, то создадим своего рода параллельное соединение двух сопротивлений:

Это действие понизит сопротивление нижнего эквивалентного резистора (параллельно соединенные сопротивления 250 и 10 МОм) до 9,615 МОм, что кардинальным образом изменит распределение напряжений в схеме. На нижнем резисторе напряжение теперь будет гораздо меньше чем прежде, а на верхнем — гораздо больше:

Делитель напряжения с сопротивлениями резисторов 250 и 9,615 МОм разделит напряжение источника питания 24В на две части — 23,1111 и 0,8889 вольт соответственно. Так как вольтметр является частью сопротивления 9,615 МОм, его индикатор покажет напряжение 0,8889 вольт.

Вольтметр не может «знать», что до его подключения к цепи напряжение на нижнем резисторе (сопротивлением 250 МОм) имело величину 12 вольт. Сам факт подключения вольтметра к схеме делает его частью этой схемы, а значит собственное сопротивление вольтметра изменяет соотношение сопротивлений делителя, влияя тем самым на измеряемое напряжение.

Если провести аналогию последнего примера с измерением давления в шинах, то то манометру для работы потребуется такое количество воздуха, что в процессе измерения он практически весь выйдет наружу. Количество воздуха, потребляемого манометром при измерении давления в шинах аналогично количеству тока, потребляемого вольтметром при измерении напряжения. Чем меньше воздуха требует манометр для своей работы, тем меньше он будет сдувать шины в процессе измерения. Чем меньше тока для свое работы требует вольтметр, тем меньшую нагрузку он оказывает на тестируемую цепь.

Такой эффект называется нагрузочным, и он в определенной степени присутствует в каждом случае использования вольтметра, заставляя его отображать напряжение меньше истинного. Выше нами был рассмотрен наихудший сценарий, в котором сопротивление вольтметра значительно ниже сопротивлений резисторов делителя. Очевидно, чем больше сопротивление вольтметра, тем меньше нагрузка на тестируемую цепь. Именно поэтому идеальный вольтметр имеет бесконечное внутреннее сопротивление.

Для вольтметров с электромеханическими индикаторами количественное влияние нагрузочного эффекта на измеряемую цепь выражается через их чувствительность, которая оценивается в «омах на вольт» (Ом/В). Это делается потому, что такие вольтметры для разных диапазонов измерения используют разные резисторы, благодаря чему их внутренне сопротивление будет изменяться в зависимости от диапазона. Цифровые вольтметры, в отличие от электромеханических, вне зависимости от диапазона измерения имеют постоянное сопротивление (но не всегда), поэтому влияние нагрузочного эффекта на измеряемую цепь для них выражается через внутреннее сопротивление, которое оценивается в Омах.

Чувствительность вольтметра  ( Ом / В) показывает величину множителя, на который нужно умножить сопротивление резистора, чтобы увеличить шкалу измерителя на 1 В. В качестве примера давайте возьмем схему вольтметра из предыдущей статьи:

Для диапазона измерения 1000 В, общее внутреннее сопротивление этого вольтметра будет равно 1 МОм (999,5 кОм + 500 Ом), что даст нам чувствительность 1000000 Ом на 1000 вольт или 1000 Ом на вольт (1кОм/В). Эта чувствительность будет постоянной для любого диапазона данного прибора:

Проницательный наблюдатель заметит, что чувствительность (Ом/В) любого индикатора определяется единственным фактором — его номинальным (предельным) током, который в нашем случае составляет 1 мА. К такому выводу можно прийти, если учесть следующее: величина «Ом/В» математически обратна величине «В/Ом», которая по закону Ома представляет собой силу тока (I = U/R). Отсюда следует, что номинальный ток индикатора, определяющий его чувствительность, не зависит диапазонов измерений, которыми оснащен вольтметр посредством добавочных резисторов. В нашем случае номинальный ток индикатора величиной 1 мА дает вольтметру чувствительность 1000 Ом/В в независимости от выбранного диапазона измерений.

Чтобы свести к минимуму нагрузку вольтметра на любую тестируемую схему, нужно минимизировать номинальный ток индикатора. Для достижения этой цели можно заменить индикатор на более чувствительный (которому требуется меньше тока для полного отклонения стрелки), но такой компромисс повлечет за собой потерю прочности, так как более чувствительный индикатор будет более хрупким.

Другой подход к решению данной проблемы заключается в использовании специальной схемы, которая увеличит подаваемый на индикатор ток, снизив при этом ток, потребляемый прибором от схемы в процессе измерения. Такая схема называется усилителем постоянного тока:

Конструкция усилителя достаточно сложна для рассмотрения на данном этапе, поэтому достаточно будет сказать, что его схема позволяет измеряемому напряжению контролировать количество тока,  поставляемого на индикатор от внутреннего источника питания (например батареи). Таким образом, потребность индикатора в токе удовлетворяется за чет внутренней батареи вольтметра,  а не за счет тестируемой цепи. Вольтметр, использующий усилитель постоянного тока, по прежнему будет нагружать схему в процессе измерения, но эта нагрузка будет в сотни или тысячи раз меньше, чем у вольтметра без усилителя. 

До появления полупроводниковых приборов, известных как полевые транзисторы, в качестве усилительных устройств этих приборов использовались электронные лампы. Такие ламповые вольтметры когда то были очень популярными инструментами для проведения измерений и тестирования схем.

В настоящее время задачу усиления тока в цифровых измерительных приборах выполняют схемы на полупроводниковых транзисторах. Несмотря на то, что такая конструкция (использование усилителя для повышения измеряемого тока) очень хорошо работает, она значительно усложняет прибор и делает непонятной его работу для начинающих радиолюбителей.

Простым и гениальным решением проблемы нагрузочного эффекта, создаваемого вольтметром, является использование потенциометрического инструмента или инструмента нулевого баланса. Этот метод не требует продвинутых электронных схем и чувствительных устройств, таких как транзисторы или электронные лампы, но он предполагает активное участие и мастерство пользователя. Принцип работы потенциометрического инструмента состоит в следующем. Берется отдельный источник питания с регулируемым напряжением и через детектор «нуля» подключается к тем точкам цепи, где нужно измерить напряжение. После этого напряжение регулируемого источника настраивается на измеряемое напряжение, равенство которых покажет детектор «нуля». В некоторых схемах, для регулировки напряжения используется прецизионный потенциометр, поэтому их и назвали потенциометрическими инструментами. Если эти два напряжения будут равны, то вольтметр в процессе измерения будет потреблять нулевой ток от тестируемой цепи, не оказывая на нее никакого влияния. Давайте рассмотрим как все это работает на примере вышеупомянутой схемы делителя напряжения:

Детектор «нуля» представляет собой чувствительное устройство, способное регистрировать наличие очень малых напряжений. Если в качестве такого детектора используется электромеханический индикатор, то он должен быть чувствительным к полярности (его стрелка должна находиться в центре шкалы, и в зависимости от полярности напряжения отклоняться в ту или иную сторону). Поскольку целью детектора является указание на состояние нулевого напряжения, разметка шкалы его индикатора не имеет особого значения. 

Самый простой детектор «нуля» можно построить на базе обычных наушников, динамики которых будут выступать в роли своеобразного индикатора. В момент подачи на наушники напряжения, поток электронов переместит диффузоры динамиков и вы услышите в них щелчок. Еще один щелчок вы услышите при отключении источника напряжения. Таким образом, детектор «нуля» можно сделать из наушников и кнопочного переключателя:

Если для этой цели использовать наушники сопротивлением 8 Ом, то их чувствительность может быть увеличена при помощи трансформатора. В основе работы трансформатора лежит принцип электромагнетизма, который преобразует уровни пульсирующих напряжений и токов. В нашем случае можно применить понижающий трансформатор, который преобразует импульсы небольшого тока (созданные путем нажатия и отжатия кнопочного переключателя) в более высокие, что обеспечит более эффективное управление диффузорами наушников. Трансформатор с соотношением сопротивлений 1000 : 8 идеально подойдет для этой цели. Помимо прочего, трансформатор накапливает энергию слаботочного сигнала в своем  магнитном поле, чтобы потом, при нажатии кнопки, выбросить ее в динамики наушников, повышая тем самым чувствительность детектора. Таким образом, использование трансформатора делает щечки громче, что позволяет обнаружить слабые сигналы:

Ниже приведена схема, в которой в качестве детектора «нуля» выступают наушники, трансформатор и кнопочный переключатель:

Детектор «нуля» работает подобно лабораторным весам, он показывает только равенство двух напряжений (его отсутствие между точками 1 и 2), и ничего больше. Лабораторные весы показывают равенство между неизвестной массой и кучей стандартных (калиброванных) масс:

Детектор покажет равенство напряжений между точками 1 и 2 в том случае, если напряжение регулируемого источника питания будет равно напряжению на резисторе R₂ (смотри второй закон Кирхгофа ). 

Для работы с потенциометрическим инструментом необходимо таким образом настроить регулируемый источник питания, чтобы индикатор детектора «нуля» показал нулевое значение (при использовании наушников нужно добиться прекращения щелчков путем многократных нажатий на кнопочный переключатель). Только после этого можно зафиксировать значение измеренного вольтметром напряжения:

При использовании потенциометрического инструмента вольтметру не нужен высокочувствительный индикатор, потому что он измеряет напряжение не в схеме, а на регулируемом источнике питания, напряжение которого приравнивается к измеряемому с помощью детектора «нуля». Весь необходимый для работы вольтметра ток поставляется все тем же регулируемым источником питания. Так как напряжение на детекторе «нуля» в этом случае будет нулевое, то и ток между точками 1 и 2 будет равен нулю, а это значит, что нагрузки на схему в процессе измерения практически не будет. 

Еще раз повторимся, что этот метод, выполненный надлежащим образом, создаст почти нулевую нагрузку на измеряемую цепь. В идеале он вообще не должен нагружать схему, но для достижения такого результата на детекторе «нуля» должно быть абсолютно нулевое напряжение, которое потребует бесконечно чувствительного индикатора и идеального баланса напряжений. Несмотря на практическую невозможность достижения абсолютно нулевой нагрузки на тестируемую схему, потенциометрические инструменты являются отличным решением для измерения напряжений в высокоомных цепях. В отличие от электронных усилителей тока, которые решают эту проблему с помощью передовых технологий, потенциометрический метод достигает гипотетически идеального результата базируясь только на втором законе Кирхгофа .  

Что такое электростатический вольтметр? (с рисунком)

Электростатический вольтметр измеряет напряжение на поверхности любого конкретного материала без передачи избыточного электрического заряда. Другими словами, этот прибор более точно измеряет статический заряд, создаваемый поверхностью материала, без внесения избыточного заряда в результаты процесса. При измерении напряжения материала ток, возникающий между инструментом и поверхностью материала, создает естественный заряд, который может исказить результаты фактического напряжения материала.Таким образом, электростатический вольтметр жизненно важен для предотвращения неточных измерений и результатов.

Хотя для измерения может потребоваться прикосновение к поверхности электростатического вольтметра, наиболее востребованные электростатические вольтметры не требуют контакта между датчиком и поверхностью материала, что обеспечивает чистоту результатов.Фактически, зонд помещается на расстоянии примерно 0,04-0,20 дюйма (1-5 мм) от поверхности — близко, но не касается материала. Кроме того, многие из этих типов вольтметров оснащены функцией обнуления электрического поля между зондом и поверхностью. Это возможно, потому что вольтметр будет увеличивать напряжение измерительного щупа до тех пор, пока оно не совпадет с напряжением исследуемой поверхности. Когда оба напряжения равны, вольтметр может более точно измерить напряжение на поверхности, часто достигая точности в пределах 0.05-0,1 процента от полной шкалы.

Помимо высокой точности измерений, использование электростатического вольтметра дает ряд существенных преимуществ. Такие вольтметры облегчают измерение напряжения движущейся поверхности. Обнуление электростатического поля между зондом и поверхностью обеспечивает большую свободу действий в изменении расстояния между зондом и измеряемой площадью поверхности в любой момент времени.

Сбор данных с помощью электростатического вольтметра также сводит к минимуму вероятность возникновения дуги между датчиком и поверхностью. Дуговой разряд относится к результирующему заряду, возникающему в результате взаимодействия между высоковольтной поверхностью и измерительным зондом.Благодаря электростатическому обнулению исключается возникновение дуги, что обеспечивает более стабильное электричество постоянного тока (DC). Более стабильное электричество постоянного тока, в свою очередь, приводит к заметной точности электростатического вольтметра по сравнению с его более распространенным аналогом, измерителем статического поля. Полевые приборы измеряют общее напряжение материала, а не просто поверхностное напряжение материала, что важно при определении электростатического потенциала между поверхностью материала и промышленной машиной.

Электростатические вольтметры обычно используются в промышленном секторе.Они используются для множества приложений, специфичных для предприятий в этой отрасли. Использование может включать измерение поверхностного напряжения промышленных материалов, таких как каучуки, пластмассы и полимеры; оценка воздействия радиации; и анализ свойств фоторецепторов.

Что такое электронный вольтметр? — Определение, работа, типы и преимущества

Определение: Вольтметр , который использует усилитель для увеличения своей чувствительности , известен как электронный вольтметр.Он используется для измерения напряжения устройств переменного и постоянного тока. Электронный вольтметр дает точные показания из-за высокого входного сопротивления.

Вольтметр с подвижной катушкой не может обнаруживать низкие напряжения. Электронный вольтметр решает эту проблему. Электронный вольтметр имеет высокое входное сопротивление, из-за чего он обнаруживает сигналы очень слабой силы и, следовательно, дает точные показания. Высокое сопротивление означает, что цепь противостоит входному питанию.

В электронном вольтметре используется транзистор или электронная лампа. Вольтметр транзисторного типа (ТВМ) имеет сопротивление, из-за которого он не может измерить ток. А вакуумный вольтметр (ВВМ) имеет низкое сопротивление. Следовательно, он используется для измерения тока.

Работа электронного вольтметра

Величина измеряемой величины напряжения прямо пропорциональна отклонению стрелки. Стрелка зафиксирована на калиброванной шкале. Точка, в которой стрелка отклоняется, указывает величину входного напряжения.

В вольтметре с подвижной катушкой большая мощность потребляется от цепи измеряемой величины, из-за чего возникает ошибка в их показаниях. Эта проблема решена в электронном вольтметре.

В электронном вольтметре стрелка отклоняется за счет подачи питания от цепи вспомогательного усилителя. Выходные напряжения схемы усилителя аналогичны напряжению испытательной схемы. Дополнительная мощность не проходит через дефлектор, из-за чего счетчик дает точные показания.

Типы электронных вольтметров

Электронный вольтметр делится на два типа. Их

• Аналоговый электронный вольтметр
• Цифровой электронный вольтметр

Аналоговый электронный вольтметр — Измеритель, выходной сигнал которого получается путем отклонения стрелки на калиброванной шкале, известен как аналоговое электронное измерение. Это прибор для измерения напряжения с высоким сопротивлением цепи. Измеритель использует электронный усилитель для управления входными сигналами.Аналоговый электронный вольтметр подразделяется на аналоговый электронный вольтметр постоянного и переменного тока.

Что такое вакуумный вольтметр (VTVM)? — Определение и типы

Определение: Вольтметр , который использует вакуумную трубку для усиления измеряемой величины переменного и постоянного напряжения , известен как вакуумный ламповый вольтметр (VTM). Электронная лампа увеличивает чувствительность вольтметра, благодаря чему он может обнаруживать сигнал очень слабой силы.

Электронный вольтметр предназначен для измерения постоянного, действующего и пикового напряжения системы . Электронная лампа имеет множество преимуществ, таких как высокий входной импеданс, широкий частотный диапазон и высокая чувствительность.

Наиболее значительным преимуществом VTM является то, что он может потреблять очень меньший ток по сравнению с другим измерителем. В VTM измерительный сигнал подается непосредственно на вакуумную трубку измерителя. Электронная лампа усиливает сигнал и передает его на отклоняющий измеритель.

Типы ламповых вольтметров

Вольтметр с вакуумной трубкой подразделяется на следующие типы.

1. Тип диода
   • Диодный вольтметр с вакуумной трубкой для измерения пиковых значений
2. Одинарный триод
3. Сбалансированный триод Тип
4. Выпрямители Amplifier Type
5. Усилитель Выпрямительный Тип

Вольтметр простой диодного типа

Схема диодного вольтметра состоит из измерителя PMMC, нагрузочного резистора, лампового диода.Диод вакуумной лампы подключается последовательно с сопротивлением, повышающим силу слабого сигнала. Из-за вакуумной трубки система становится более чувствительной, чем обычный вольтметр.

Для получения точных показаний вольтметра важно, чтобы их ток и напряжение были прямо пропорциональны друг другу. Это можно сделать с помощью последовательного резистора. Принципиальная схема диодного лампового вольтметра показана на рисунке ниже. Сопротивление последовательного резистора очень велико по сравнению с сопротивлением лампового диода.Таким образом, сопротивлением трубки пренебрегают. Между напряжением и током получается линейная зависимость. Входной источник питания отклоняет указатель измерителя PMMC, который указывает величину измеренного напряжения.

In Диодный вакуумный вольтметр,

• Значение входного сопротивления вольтметра равно последовательному сопротивлению, потому что высоковольтный резистор снижает чувствительность измерителя.
• Диапазон частот диодного вольтметра зависит от значения последовательного сопротивления.Более высокое значение последовательного сопротивления уменьшает частотный диапазон измерителя.
• Вольтметр с вакуумной трубкой используется в ограниченном количестве приложений из-за низкого входного сопротивления и ограниченного диапазона частот.

Пиковый диодный вакуумный вольтметр

В вольтметрах этого типа в цепи используется конденсатор. Когда конденсатор соединен последовательно с сопротивлением, то он называется вакуумным вольтметром со считыванием пикового диода серии , а в вольтметре с компенсированным шунтом конденсатор подключается параллельно последовательному резистору.

Работа серийного и шунтового вольтметров практически одинакова. Конденсатор заряжается от положительного пикового напряжения источника переменного тока и его разряда через шунтирующий резистор, из-за чего их напряжение уменьшается. Напряжения выпрямляются с помощью измерителя PMMC, подключенного последовательно с резистором. Пиковое напряжение прямо пропорционально выходному напряжению выпрямителя.

Вольтметр с вакуумной трубкой ранее использовался для измерения напряжений. В настоящее время его заменяют транзисторный вольтметр (TVM) и полевой вольтметр (FETVM).

— Перевод на немецкий — примеры английский

Эти примеры могут содержать грубые слова на основании вашего поиска.

Эти примеры могут содержать разговорные слова, основанные на вашем поиске.

Всегда проверяйте правильность работы вольтметра до и после проверки цепи.

Таким образом, длина шкалы составляет 1 см = 1,5 В / 100 см = 0,005 В = 5 мВ. 

V = (длина контакта) x (5 мВ). 

То есть ток I = V / R
куда
V = напряжение на стандартном резисторе, измеренное потенциометром,
А R = сопротивление стандартного резистора. 

Мощность P = значение напряжения x текущее значение.