Единица измерения вольтметра: Стрелочный вольтметр. Параметры и особенности.

Вольтметр.

Приборы для измерения напряжения

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

Учёный вплотную подошёл к количественному понятию напряжения, поэтому единицу разности потенциалов назвали его именем: «Вольт». В международной системе единиц СИ вольт обозначается буквой «V», отсюда напряжение переменного тока обозначается: VAC, а напряжение постоянного тока: VDC. У нас единица величины напряжения обозначается буквой «В» — вольт. Например, 220 В, 380 В и наиболее часто используемые производные: 10³

-киловольт (kV), 10⁶-мегавольт, 10^-3-милливольт (mV), 10^-6-микровольт (μV). Другие большие или меньшие производные используются только в лабораторных условиях. Подробнее о производных величинах читайте на странице про сокращённую запись численных величин.

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

На принципиальных схемах условное изображение вольтметра может выглядеть вот так.

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

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

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

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

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

Как измерить напряжение мультиметром?

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

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

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

В данном случае вольтметр PV1 шунтирует резистор R1 – создаёт обходной путь для тока. Для электрической цепи вольтметр – это шунт – обходной путь для тока. По закону ома, напряжение на участке цепи зависит от протекающего по этой цепи тока. Но мы ведь ответвили часть тока в цепи и провели эту часть через вольтметр. Поскольку сопротивление резистора неизменно, а ток через резистор уменьшился (I

R1), то и напряжение на нём изменилось. Получается, что вольтметром мы измеряем напряжение на резисторе, которое образовалось после того, как мы подключили к схеме измерительный прибор. Из-за этого образуется погрешность измерения.

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

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

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

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

Перейдём к практике…

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

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

Хорошо видно, что пределы измерения переменного напряжения ограничены величинами: 750 вольт (

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

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

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

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

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

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

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

Аналогично замеряется напряжение на герметичном свинцовом аккумуляторе.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

Стрелочный вольтметр. Параметры и особенности.

Параметры и особенности стрелочных вольтметров

И хоть мы уже давно привыкли к цифровым вольтметрам, в природе всё ещё встречаются и стрелочные.

В некоторых случаях их применение может быть более удобным и практичным, чем использование современных цифровых.

Если в ваши руки попал стрелочный вольтметр, то желательно узнать его основные характеристики. Их легко определить по шкале и надписях на ней. В мои руки попал встраиваемый вольтметр М42300.

Внизу, под шкалой, как правило, есть несколько значков и указана модель прибора. Так, значок в виде подковы (или изогнутого магнита) означает, что это прибор магнитоэлектрической системы с подвижной рамкой.

На следующем снимке можно разглядеть такую подковку.

Горизонтальная чёрточка указывает на то, что данный измерительный прибор рассчитан на работу с постоянным током (напряжением).

Тут же стоит уточнить, почему речь идёт о постоянном токе. Не секрет, что стрелочными бывают не только вольтметры, но и огромное количество других измерительных приборов, например, тот же аналоговый амперметр или омметр.

Действие любого стрелочного прибора основано на отклонении катушки в поле магнита при прохождении постоянного тока по этой самой катушке. Чтобы отобразить с помощью стрелки показания на шкале прибора, ток должен быть постоянным.

Если он будет переменным, то стрелка будет отклоняться вправо-влево с частотой переменного тока, который протекает через обмотку катушки. Чтобы измерить величину переменного тока или напряжения в измерительный прибор встраивают выпрямитель.

Именно поэтому, под шкалой прибора указывается тип тока, с которым он способен работать: постоянным или переменным.

Далее на шкале прибора можно обнаружить целое или дробное число, вроде 1,5; 1,0 и подобное. Это класс точности прибора, выраженный в процентах %. Понятно, чем меньше число, тем лучше – показания будут точнее.

Также можно увидеть такой знак – две пересекающиеся черты под прямым углом. Этот знак указывает на то, что рабочее положение прибора вертикальное.

При горизонтальном положении показания могут быть менее точные. Иными словами прибор может «врать». Стрелочный вольтметр с таким значком лучше устанавливать в прибор вертикально и исключить существенный наклон.

А вот такой знак говорит о том, что рабочее положение прибора — горизонтальное.

Ещё один интересный знак – пятиконечная звезда с цифрой внутри.

Данный знак предупреждает о том, что между корпусом прибора и его магнитоэлектрической системой напряжение не должно превышать 2кВ (2000 вольт). На это стоит обращать внимание при эксплуатации вольтметра в высоковольтных установках. Если вы планируете использовать его в блоке питания на 12 – 50 вольт, то беспокоиться не стоит.

Как считывать показания со шкалы стрелочного вольтметра?

Для тех, кто впервые видит шкалу прибора, возникает вполне резонный вопрос: «А как же считывать показания?» На первый взгляд ничего непонятно .

На самом деле всё просто. Чтобы определить минимальное деление шкалы нужно определить ближайшее число (цифру) на шкале. Как видим на шкале нашего М42300 – это 2.

Далее считаем количество промежутков между чёрточками до первого числа или цифры – в нашем случае до 2. Их оказывается 10. Далее делим 2 на 10, получаем 0,2. То есть, расстояние от одной маленькой чёрточки до соседней, равно — 0,2 вольта.

Вот мы и нашли минимальное деление шкалы. Таким образом, если стрелка прибора отклонится на 2 маленьких деления, то это будет означать, что напряжение равно 0,4V (2 * 0,2V = 0,4V).

Практический пример.

В наличии уже знакомый нам встраиваемый вольтметр модели М42300. Прибор предназначен для измерения постоянного напряжения до 10 вольт. Шаг измерения — 0,2 вольта.

Прикручиваем к клеммам вольтметра два провода (соблюдаем полярность!), и подключаем севшую батарейку на 1,5 вольта или любую попавшуюся.

Вот такие показания я увидел на шкале прибора. Как видим, напряжение батарейки равно 1 вольту (5 делений * 0,2V = 1V). Пока фотографировал, стрелка вольтметра упорно двигалась к началу шкалы — батарейка отдавала последние «соки».

Кроме этого мне стало интересно, какой ток потребляет сам стрелочный вольтметр. Поэтому вместо батарейки я подключил блок питания и выставил на выходе 10 вольт — чтобы стрелка прибора отклонилась на всю шкалу. Далее я подключил в разрыв цепи цифровой мультиметр и измерил ток.

Оказалось, ток, потребляемый стрелочным вольтметром, составил всего 1 миллиампер (1 мА). Его достаточно, чтобы стрелка отклонилась на всю шкалу. Это очень мало. Поясню свой намёк.

Получается, что стрелочный вольтметр экономичнее цифрового. Посудите сами, любой цифровой измерительный прибор имеет дисплей (ЖК или светодиодный), контроллер, а также буферные элементы для управления дисплеем. И это только часть его схемы. Всё это потребляет ток, садит батарею или аккумулятор. И если в случае вольтметра с жидкокристаллическим дисплеем потребляемый ток невелик, то при наличии активного светодиодного индикатора, потребляемый ток будет уже существенный.

Вот и получается, что для портативных приборов с автономным питанием иногда разумнее использовать классический стрелочный вольтметр.

При подключении вольтметра к цепи следует помнить о нескольких простых правилах.

• Во-первых, вольтметр (любой, хоть цифровой, хоть стрелочный) необходимо подключать параллельно той цепи или элементу, напряжение на котором планируется измерять или контролировать.

• Во-вторых, следует учитывать рабочий диапазон измерений. Узнать его легко – достаточно взглянуть на шкалу и определить последнее число на шкале. Это и будет граничное напряжение для измерения данным вольтметром. Естественно, есть и универсальные вольтметры, с выбором предела измерения, но сейчас речь идёт о встраиваемом стрелочном вольтметре с одним пределом измерения.

  Если подключить вольтметр, например, со шкалой измерения до 100 вольт, в цепь, где напряжение превышает эти 100 вольт, то стрелка прибора будет уходить за пределы шкалы, «зашкаливать». Такое положение дел рано или поздно приведёт к порче магнитоэлектрической системы.

• В-третьих, при подключении стоит соблюдать полярность, если вольтметр рассчитан на измерение постоянного напряжения. Как правило, на клеммах (или хотя бы у одной) указывается полярность – плюс «+» или минус «-» . При подключении вольтметров, рассчитанных на измерение переменного напряжения, полярность подключения не имеет значения.

Надеюсь, теперь вам будет проще определить основные характеристики стрелочного вольтметра, а самое главное, применить его в своих самоделках, например, встроив его в блок питания с регулируемым выходным напряжением . А если сделать светодиодную подсветку его шкалы, то он будет выглядеть вообще шикарно! Согласитесь, такой стрелочный вольтметр будет смотреться стильно и эффектно.

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

что измеряет, виды, характеристики, устройство вольтметра, строение и принцип работы

Для проверки работоспособности и исправности электроприборов, прокладки сетей и простого измерения параметров сети используются электронные приборы. В их число входит и вольтметр, который знаком каждому человеку еще со школьной скамьи. Электронные вольтметры составляют крупнейшую группу электроизмерительных приборов. Главное их назначение — получение параметра напряжения в сетях постоянного и переменного тока в широких диапазонов радиоволн. В этом материале будет рассказано: что именно и как измеряет вольтметр, его устройство и принципы действия, краткую историю создания, какие виды вольтметров существуют.

История создания

Прародителем всех современных вольтметров стал своеобразный указатель «электрической силы», о которой еще никто ничего толком не знал. Его изобретателем стал русский физик Георг Рихман. Датой этого открытия считается 1745 год. Показатели измерялись с помощью небольших весов рычажного типа, которые колебались в зависимости от воздействий электричества. Этот основной принцип используется во всех современных вольтметрах.

Процесс измерения вольтажа прибора

Модернизированная версия прибора появилась в 1830-х годах благодаря Фарадею, но не осталось никаких доказательств этому. Следующий по счету прибор был придуман Морицом Якоби в 39 году 19 века, когда тот смог превратить гальванометр в прибор для измерения характеристик электрического тока.

Серьезным этапом модернизации стало изобретение француза д’Арсонваля, придумавшего гальванометр для измерения магнитных и электрических полей. При их изменении прибор показывал разные значения.

Георг Рихман — один из первых изобретателей вольтметра

Важно! Русские ученые П. Яблочков и М. Добровольский также внесли огромный вклад в развитие прибора. Добровольский, в частности, создал амперметр и электромагнитный вольтметр. Кроме них, над этим работал и Н. Славянов. Рабочий металлург на пушечных заводах придумал амперметр на 1000 Ампер в 1880-х.

После утверждения Ампера и Вольта в качестве электротехнических величин в международных стандартах. Немец Фридрих Циппенбон изобрел первое устройство, которое официально было названо «вольтметр».

Старинный вольтметр

Что измеряют вольтметром

Вольтметр — прибор, предназначенный для измерения напряжения электрического тока в цепи. Его название происходит от единицы измерения напряжения — Вольта и традиционного для всех измерительных приборов окончания «метр». Для начала его использования нужно всего лишь включить его в сеть. Сразу после этого он начнет показывать параметр напряжения.

Погрешности возможны в любых даже современных инструментах. Без них никуда, но они незначительны. Чтобы погрешность стремилась к нулю нужно, чтобы внутреннее сопротивление прибора стремилось к бесконечности. Если этого не будет, то влияние на прибор цепи, к которой он подключен, неизбежно. Конечно, такого сопротивления быть не может, как и идеальных вольтметров.

Формулы напряжения в 1 Вольт

Стоит разобраться с понятием «напряжения» подробнее. Это необходимо для того, чтобы понять принцип работы приборы. Все знают еще со школы, что напряжение равно силе тока умноженной на сопротивление участка цепи.

Формула проста, но не дает точного понимания понятия. Ток остается невидимым, а напряжение — простыми цифрами. Для простоты понимания можно привести пример с простыми вещами, которые могут наблюдаться каждый день. Например, при движении воды по речке и водопаду, напряжение будет соответствовать высоте, то есть разности уровней воды. В сети все то же самое и напряжение определяет воображаемый напор воды. Если не будет напряжения, то не будет и тока. Аналогично и воде: если разность уровней будет нулевой, то вода не будет двигаться.

Современный стрелочный вольтметр

Важно! Шкала прибора отмечена латинской буквой «V». Это внешне отличает его от амперметра и других приборов. Других отличий между ними мало. Они вполне могут выглядеть практически одинаково.

Диапазон измерения прибора может быть разным. Устройства для слабой сети показывают максимум 5 Вольт, а промышленные аппараты — до 1000 Вольт. Все зависит от его предназначения.

Прибор времен СССР

Технические характеристики

Согласно документации, на схемах сети вольтметры принято обозначение окружностью с вписанной латинской буквой «V». На русских смехах он может заменяться на русскую букву «В». Более того, первая цифра после буквы в маркировке отображает тип устройства и специфику его использования. Например, В2 — вольтметр для постоянного тока, В3 — для переменного, В4 — для импульсного и т.д.

 

Аппарат В3-38 для использования в сетях переменного тока

Оценка характеристик прибора включает в себя следующие компоненты:

• Диапазон измерений. Он ограничивается наименьшим и наибольшим показателем, который способен изменить аппарат. Современные устройства обладают диапазоном от милливольт до киловольт. Промышленные аналоги же способны измерять как меньшие, так и большие напряжения;
• Точность измерений. Далеко не каждый домашний тестер отличается повышенной точностью измерений. Как уже было сказано, это зависит от его внутреннего сопротивления. Новые вольтметры при сравнительно небольших размерах обладают маленькими погрешностями измерений;
• Диапазон частот. Показывает чувствительность прибора к тем или иным сигналам с разными частотами, регистрируемых в сети;
• Температура и другие факторы. Эти параметры определяют показатели, при которых аппарат обладает минимальной погрешностью измерений, доступной для него;
• Собственно само внутреннее сопротивление (импеданс). Чем выше этот параметр, тем вольтметр более точен.

 

Цифровые устройства практически полностью вытеснили аналоговые

Важно! Технические характеристики аналоговых приборов сильно зависят от чувствительности магнитоэлектрического прибора. Чем меньше его ток полного отклонения, тем более высокосопротивительные резисторы можно использовать.

Конструкция

Простейший амперметр или вольтметр состоит из нескольких блоков:

• ЭЛМП — электромеханического преобразователя;
• ИМ — измерительный механизм;
• СМ — стрелочный механизм.

Процесс преобразования аналогового сигнала в цифровой для отображения

Первый предназначен для того, чтобы преобразовывать энергии. Магнитного поля в механическую энергию. Второй механизм включает в себя подвижные и неподвижные части для проведения изменений. Происходит это так: под действием силы тока, который протекает через обмотку ИМ, создается вращающий момент, воздействующий на подвижную часть. Силы механики пропорциональны электрическим силам и ИМ отклоняется на угол, равный этим силам. Данные передаются стрелочному механизму, который и показывает в цифрах количество Вольт.

Если прибор содержит усилители, то он называется электронным. Его отличие заключается в том, что входное устройство помогает поддерживать высокое сопротивление вольтметра и увеличить предел измерений в большую сторону. Далее следует усилитель постоянного тока, который увеличивает значение сигнала до тех величин, которые необходимы для эффективных измерений. Следующие его компоненты идентичны аналоговому инструменту.

Встраиваемое портативное устройство

Преимуществами электромагнитных вольтметров стают:

• высокая точность измерений;
• высокая чувствительность;
• практически полное отсутствие влияние внешних полей;
• практически полное отсутствие влияние атмосферных факторов.

Недостатки тоже имеются: непригодность использовать при переменном токе и чувствительность к перегрузкам в сети.

USB-вольтметр

Разновидности

Помимо технических параметров, которые определяют назначение прибора и его характеристики, вольтметры обладают и физическими, а именно — разновидностями. Видов современных вольтметров большое количество. Так по принципу действия они разделяются на электромеханические и электронные. По назначению на вольтметров для постоянного, переменного, импульсного тока, универсальные и фазовые.

Наиболее часто людей интересует классификация по виду исполнения, который может быть мобильным и стационарным.

Карманный ЖК цифровой мультиметр

Стационарные

Стационарные вольтметры представляют собой устройства, которые питаются от сетей переменного напряжения. Возможно это благодаря встроенному в их корпус блоку питания. Как правило, с виду они похожи на коробку или ящик, а используются для узкоспециализированных работ, требующих повышенной точности измерений. Чаще всего это профессиональная сфера деятельности и контролирование напряжения на важных и нестабильных участках сети. Само слово «стационарный» говорит о том, что они применяются там, где нужна постоянная слежка и изменение данных.

Стационарный стрелочный вольтметр

Мобильные

Их еще называют переносными, хотя стационарный прибор иногда перенести также не составляет труда. Мобильный же вольтметр компактный и способен поместиться практически везде. Их относят к классу полупрофессиональных и любительских, потому что работают они от батареек или аккумуляторов и обладают сравнительно меньшими точностями и большими погрешностями. Выглядят они как плоские коробочки, «обитые» пластиком или резиной и имеющие эргономические формы. Чтобы они были еще удобнее, их оснащают съемными щупами для определения амплитудных колебаний сигналов.

Важно! Как правило, мобильные вольтметры включаются в состав тестеров и мультиметров. Мобильные цифровые вольтметры способны очень точно определить показания, в то время как портативные аналоговые приборы — показать хорошую чувствительность, способную определить даже самые маленькие отклонения напряжения, которые не могут определить цифровые приборы.

Цифровой мобильный вольтметр

Принцип работы

Принцип действия приборов легче показать на какой-нибудь модели. В основу работы аппарата положено аналогово-цифровое преобразование. Принципы можно рассмотреть на примере универсального В7-35.

Преобразователи, которые установлены в приборе, измеряют силу тока, напряжение постоянного и переменного электрического тока, сопротивление и конвертируют все это в нормализованное напряжение или цифровой код, если в устройстве имеется аналого-цифровой преобразователь.

Схема прибора основана на нескольких преобразователях:

• Преобразователь масштабирования;
• Низкочастотный аппарат, преобразующий напряжение переменного тока в постоянный;
• Аналогичный преобразователь постоянного и переменного электрического тока в напряжение;
• Конвертер сопротивления в напряжение.

Схема вольтметра В7-35

Получая эти параметры, устройство конвертирует их в напряжение, отображаемое по специальной шкале или в электроном виде, если в нем предусмотрено наличие АЦП.

Принцип работы электромагнитного аналогового вольтметра следующий. Создание вращающего момента происходит с помощью силового действия магнитного поля катушки на подвижном постоянном магните, который выполняется в форме плоской лопасти.

Под действием магнитного поля, которое создается током, магнит втягивается в цель катушки и поворачивается на ось, содержащую указательную стрелку.

Схематическое изображение работы стрелочного устройства

Инструкция и меры безопасности

Вольтметр — простейший и узкоспециализированный инструмент для определения параметров электрической цепи. Его основная и единственная задача — определение напряжения на определенном участке цепи. К сожалению, не все знают, как пользоваться таким простым прибором.

Важно! Стоит помнить, что прибор должен подключаться параллельно к сети. В противном случае показания будут неточными. Это не зависит от его типа и размеров.

Цифровой стационарный прибор

Порядок измерения следующий:

• Проверить стрелку, если аппарат аналоговый. Делается это путем вставки плоской отвертки в задний шлиц прибора. Поворот в разные стороны будет поворачивать и стрелку. Ноль измерений всегда выставляется пред каждым измерением, особенно, если прибор старый;
• Присоединить провода к контактам. Находятся они на тыльной стороне прибора. Если он рассчитан на постоянный ток, то там будут «+» и «-». У электронных аппаратов они уже присутствуют и не нуждаются в переподключении;
• Произвести измерение, присоединив «щупы» параллельно к сети.

Важно! Если известно, что напряжение больше 60 Вольт, то нужно пользоваться резиновыми диэлектрическими перчатками или другой изоляцией.

Корректировка стрелки аналогового прибора

При измерении показателей электрической сети вольтметром следует соблюдать простейшие меры безопасности:

• Не проводить измерение высоковольтных сетей без средств защиты;
• Не проводить изменение влажными или мокрыми руками и предотвращать попадание влаги в прибор;
• Не использовать вольтметр в агрессивных средах по типу кислот, щелочей и масел;
• Соблюдать требования ГОСТ 12. 3.019-80, описывающего правила эксплуатации электроизмерительных приборов.

Схема 10-диапазонного вольтметра постоянного тока

Какой мультиметр выбрать для автомобиля

Мультиметр — портативное устройство, которое содержит в себе вольтметр, амперметр и другие функции. Он стает незаменимым для радиолюбителей и автовладельцев. Для последних он стал важным прибором, способным проверить и отремонтировать большее количество современной автоэлектроники и проводку.

Для автомобиля подойдет любой специализированный мультиметр, обладающий дополнительными функциями, которые отличают его от обычного. Чтобы разобраться с этим лучше, нужно понять, какие задачи он чаще всего решает.

Схема цифрового вольтметра постоянного тока для определенного диапазона

Наиболее часто прибор применяют для определения утечек из аккумулятора. Такой проверке должны быть подвержены все аккумуляторы, обладающие сильными потерями заряда за короткие промежутки времени. Минимальное значение утечки должно составлять 70 мА. Большее значение свидетельствует о том, что какой-то прибор является проблемным или в цепи проводки есть поврежденный участок.

Для диагностики проделывают следующее:

• Выключить все элементы автомобиля, которые используют энергию аккумулятора;
• Настроить прибор на измерение постоянного тока и выбрать максимальное значение;
• Ослабить провод на минусовой клейме и подсоединить туда щупы;
• Отключить провод от клеймы так, чтобы ток протекал через мультиметр;
• Замерить значения, которые не должны превышать 70 миллиампер.

Устройство для автомобиля

В случае, когда значения не ниже 70, стоит искать участок с проблемами. Для этого аппарата подключается так же, как и в способе выше, поочередно отключаются предохранители и снимаются показания. Если один из предохранителей показал значение ноль при его отключении, то проблема в нем.

Если же все узлы были проверены и оказались исправны, то проблема кроется в самой проводке. Она также проверяется мультимером для поиска неисправного кабеля. Этот процесс состоит из следующих этапов:

• На глаз оценить состояние проводов;
• Определить проблемный участок;
• Один конец мультиметра присоединяется к клейме аккумулятора, а другой — к прибору, который находится на другой стороне кабеля;
• Установить прибор в нужное состояние и устроить прозвонку участка провода;
• При наличии звукового сигнала провод исключается из проблемных, так как с ним все хорошо.

Проверка аккумулятора мультиметром

Важно! При изменении параметров низковольтных сетей иногда может потребоваться специальный инструмент — милломметр.

Еще одна важная функция мультиметра — прозввон мотора авто и измерение его параметров. Любой автомобильный мультиметр должен уметь проводить диагностику двигателя на минимальном уровне.

Прозвон отсоединенных кабелей авто

Отличие от тестера

Люди, особенно те, кто далек от техники, часто путают два этих устройства. Они немного похожи и даже обладают похожими функциями, но мультиметр — более многофункциональное устройство, способное изменять различные параметры системы и выполнять прозвонки. Обычный тестер содержит в себе всего пару диодов, способным указать значение напряжения и целостности цепи.

Важно! Тестеры, как и мультиметры, вольтметры и амперметры также бывают стрелочными, то есть аналоговыми и цифровыми. Последние в любых являются более точными и определяют величины с минимальными погрешностями.

Тестер очень похож на мультиметр, но обладает меньшим функционалом

Тест цифровых мультиметров

Чтобы определить лучшие приборы нужно проводить определенные тесты, на основании которых делается выбор в пользу той или иной модели. Сегодня рынок располагает огромным количеством моделей. Опытные люди проверили их и определили их преимущества и недостатки, составив описания.

Universal M830B IEK

Обычный и качественный прибор для любителей. Подходит не только для использования дома, но и при монтажных работах. Модель проста в использовании и подходит для новичков. Корпус имеет три входа для щупов, позволяющих измерять постоянный и переменный ток, сопротивление, напряжение. В этой бюджетной модели есть даже функция прозвонки для транзисторов. Для проверки коротких замыканий прозвонки нет.

Модель M830B IEK

UNI-T UT33D

Идеально подходит для домашнего использования и обладает широким спектром измерения электрических параметров. Базовый функционал держится на уровне предыдущего тестера, но дополняется прозвонкой на обрывы цепей. Используется дл ремонта ПК, микросхем, электромонтажных работ. Недостатком стала невозможность изменять переменный ток.

Модель UNI-T UT33D

СЕМ DT-105 480151

Профессиональный измеритель, который обладает очень компактным и легким. Для него, как ни для кого характерно сочетание «цена-качество». Несмотря на большую сложность, чем аналоги, прибор может спокойно использоваться в быту и в других домашних целях. Функционал включает в себя прозвонку, индикатор заряда аккумулятора, индикаторы полярности и многое другое.

Модель СЕМ DT-105 480151

Таким образом, вольтметр — это прибор для измерения напряжения и один из самых простых измерительных инструментов, но даже с ним некоторые не могут справиться. Этот материал максимально широко рассказал, что такое вольтметр, долгую историю его создания и инструкцию по использованию во многих полезных целях.

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.

Прибор для измерения напряжения в электрической цепи

В век технических достижений электричество ценится на вес золота. Чтобы его измерить, нужен прибор для измерения напряжения. Но аппарат и его разновидности существенно отличаются по параметрам и принципу действия.

Приборы для измерения напряжения

В результате прямых и косвенных измерений становятся известны конкретные данные физической величины.

Прямые отображают результат на шкале напрямую. Определение косвенных производится с помощью вычислений нужных параметров. Последний способ значительно точнее. Измерения проводятся в электротехнических и радиотехнических цепях.

Вольтаж измеряют оборудованием

Напряжение измеряется от одной точки до другой и характеризируется силой переноса из конца цепи A в B. Отображается величина с помощью буквы V. Единица напряжения — Вольты. Для облегчения, показатель разделяется на кило-, милли- и микро- единицы. Измеритель может быть электромеханическим, электронным, цифровым или электронным.

Вольтметры

Именно этот прибор учат, измеряя напряжение на уроках физики. Действие измерителя основано на законе Ома. Измерение производится с помощью электромагнитного поля. Характеристики аппарата улучшаются при высоком внутреннем сопротивлении и широком диапазонном значений. Приборы, определяющие кило-, милли- и микро-единицы условно имеют название киловольтметров, милливольтметров и микровольтметров. Последние два диапазона имеют минимальную погрешность.

Знать вольтаж цепи необходимо

Вольтметры бывают 2 видов.

Электронный — высокочувствительный аппарат с большим сопротивлением. Позволяет определить широкие пределы значений. Отличается добавлением к основному механизму преобразователя. Такие приборы требуют ток в качестве источника питания. Известны аналоговые и цифровые вольтметры. Первые действуют, переводя входное переменное напряжение на постоянное, постепенно отклоняя стрелку. ИП также включает в себя шкалу. При течении тока в противоположном направлении, стрелка смещается влево, при обычном — вправо. Таким образом, следует учитывать положительное напряжение или отрицательное. Цифровые вольтметры сразу считывают показатель напряжения на входе и выводят данные на табло. Точность зависит от качества аналого-цифирного преобразователя, но оцифрованные вольтметры все же имеют меньшую погрешность, чем аналоговые.

Электронные модели широко распространены

Электромеханические отличаются тем, что им не нужен токовый источник для работы. После подключения к цепи вольтметра, прибор определяет входное значение, которое уменьшается с помощью специального внутреннего или внешнего резистора. Внутренние резисторы последовательно подсоединяются изнутри корпуса, внешние — с наружной стороны. Прибор компактный и стоит недорого, но может потреблять мощность из цепи. Диапазон измерения не сильно широкий, поэтому не всегда может быть получен точный результат.

Электромеханический не требует батареек

При выборе прибора имеет значение категория измерений. Предусмотрены вольтметры для постоянного и переменного тока, селективные, импульсные, фазочувствительные и универсальные приборы.

А именно:

• Импульсный. Поможет справиться с перебоями в сети. Проверяет напряжение одиночного импульсного сигнала. Благодаря этому можно выяснить, на каком участке цепи появилась помеха, и устранить ее.
• Фазочувствительный. Значение выводится посредством преобразования постоянного или минимально меняющегося напряжения. Табло выдает общий результат.
• Селективный. Прибор узкополосный, избирательным путем дает понятие об амплитуде и частоте одной из частей, не отключая другую. Аппарат нужен, если требуется вычленить некоторые составляющие большого участка.
• Универсальный. Сочетает в себе все виды вольтметров, позволяет определять электродвижущую силу на разных участках и при любых условиях.
• Вольтметры для постоянного и переменного тока определяют соответствующие величины.

Универсальный аппарат более удобен

Переносными, стационарными и щитовыми могут быть приборы, в зависимости от возможности перемещения, размеров и конструкционных особенностей.

А именно:

• Щитовые. Предназначены для нахождения в специальных шкафах. После приобретения, они устанавливаются и находятся в месте монтажа. Переносить можно, но редко и аккуратно.
• Стационарные. Ввиду громоздкости перенести их будет трудно. Неудобства использования перекрываются высокими техническими характеристиками, точностью и большой шкалой измерений.
• Переносные. Не требуют подключения к источнику энергии, доступны к свободному перемещению. Компактные, находятся в аккуратном корпусном чехле.

Есть стационарные модели

Потенциометр

Потенциометром может называться устройство-регулятор тока. Представляет собой 3-х выводной, открытый переменный резистор. В большинстве случаев имеет отводной контакт. Особое распространение получил при работе с аудиосистемами и в сфере автомобильной промышленности.

При работе один из выводов подключается к контакту, два других — отводные. Основа изготавливается из углеродных и керамических материалов.

Разделяются по принципу действия:

• Линейные. Сопротивление измеряется пропорционально углу, который зафиксирован при повороте контакта. Делятся на одинарный (одноканальный), двойной (двухканальный) и многооборотный вариант.
• Логарифмические. Потенциометр изменяет сопротивление сначала быстро, затем скорость уменьшается.
• Экспотенциальные. Потенциометр изменяет сначала медленно, затем скорость увеличивается.

Иногда припаиваются к плате

Корпус может быть монтажным или стационарным. В первом случае устройство монтируется на плате, во втором — остается на корпусе. Оборотные делятся на однооборотные или многооборотные, а также сдвоенные. Если однооборотные совершают 1 оборот, многооборотные — более чем 5, то сдвоенные на каждом валу имеют 2 резисторных элемента. Чаще всего многооборотные делают от 5 до 15 оборотов.

Есть аналоговые модели

Мультиметр

Комбинированное устройство с доступным для нескольких приборов функционалом. Может измерять силу тока, напряжение и сопротивление цепи и ее частей. Может включать и большее количество измерителей.

К сведению. Функции вольтметра, амперметра и омметра исполняет любая модель.

Подходит для работы с переменным и постоянным током. Из-за хорошей эффективности многие предпочитают использовать именно его.

Аппарат спрятан в корпусный чехол, на верхней стороне имеет дисплей или шкалу измерений. Нижняя сторона оснащена панелью управления. Центральная часть панели управления отведена под кнопки переключения режимов и переключатель измерений. Питается с помощью батареек, преимущественно прямоугольных.

Есть цифровые модели

Бывают 2 видов:

• Аналоговые. Со стрелочной шкалой в верхней части наружной панели. Некоторые модели измеряют Вольты и Амперы без, а Омы — с питанием. Во время измерения можно увидеть динамику.
• Цифровые. Имеют ЖК-экран, на который выводятся показания. Просты в использовании, имеют понятный интерфейс.

В комплекте идут 2 щупа, красный и черный.

Аппарат может показать амплитуду сигнала

Осциллограф

Прибор, измеряющий электрические сигналы и их колебания, будет называться осциллографом. Важен при работе с электроникой. Показывает работу любого, даже минимального импульса. С помощью специального устройства, идущего в комплекте, может соединиться с сетью, сигналом или внешним источником.

Визуально выглядит, как телевизор, позволяющий осуществлять наблюдение в текущем режиме. Если сигнал подается на канал вертикально, отображается на табло полосой вверх. Имеет также модуляционный диапазон, работающий с лучами, лучевую трубку и блок питания. Может быть аналоговым и цифровым. Цифровые приборы имеют встроенную память и могут сохранять определенное количество предыдущих измерений.

Электрический импульс, измеряемый осциллографом, облегчает работу с автомобилем и активно используется в медицинских целях.

Осциллографы наиболее точны из всех остальных

Подразделяются на:

• Специализированные. Предназначены для конкретного устройства.
• Стробоскопические. Наблюдают за кратковременными импульсами, склонными к повторению.
• Скоростные. Измеряют «быстрые» импульсы.
• Запоминающиеся. Имеют небольшую память для сохранения сигнала.
• Универсальные. Своего рода симбиоз — включает несколько различных видов осциллографов.

Самый простой вариант измерителя

Электрометр

Электрометром можно назвать прибор для измерения электрического потенциала и разностей его величин. Является усовершенствованной версией электроскопа. Электрический заряд определяется с помощью стержня — основания конструкции. К основанию подвешиваются 2 бумажки или 2 кусочка фольги, параллельно друг другу. Стержень надежно защищен металлическим корпусом и закрыт стеклянной пробкой. Присутствие заряда запускает реакцию «отталкивания». Сила реакции зависит от его величины. Реакция идет в обе стороны, поэтому притяжение индикаторов дает понять, что заряд отрицателен.

Как правильно эксплуатировать

Инструкция:

1. Собрать информацию по технической неполадке.
2. Проверить отсутствие повреждений на измеряемом субъекте.
3. Подсоединить щупы в гнезда.
4. Включить устройство и выбрать нужный режим. Уточняют, постоянное или переменное напряжение будет измеряться.
5. Измерение производится параллельно сети.
6. Считать результат на шкале или табло.

Подсоединение осуществляется параллельно

Единицы измерения

Величина измеряется в вольтах. Обозначается буквой V, русская В.

Правила безопасности

Стоит обратить внимание:

• Обязательно обеспечение заземления.
• Прибор и цепь не трогаются голыми руками.
• При возникновении непредвиденных ситуаций, немедленно прекратить работу и убедиться, что измерение не несет последствий. Например, не создастся пожар.
• Прибор подсоединяется параллельно к уже собранной цепи.
• Рабочее место должно быть изолировано от посторонних.
• Измеряющий должен иметь представление о технике безопасности, знать устройство прибора и принцип его действия.
• Цепь должна быть правильно собрана.
• По окончании работы устройство отключается и разбирается, укладывается на место хранения в соответствующих чехлах. Рабочий снимает средства защиты и тщательно обрабатывает руки.

Стоит работать в перчатках

Ответ на вопрос, как называется прибор для измерения электрического напряжения, очень прост, как и сама процедура проведения. Главное — действовать аккуратно и бережно относиться к оборудованию. В таком случае аппаратура прослужит века.

Электрическое напряжение. Вольтметр — урок. Физика, 8 класс.

Пробовали ли вы когда-нибудь надувать воздушные шарики на время? Один надувает быстро, а другой за это же время надувает гораздо меньше. Без сомнения, первый совершает большую работу, чем второй.

 

 

С источниками напряжения происходит точно так же. Чтобы обеспечить движение частиц в проводнике, надо совершить работу. И эту работу совершает источник. Работу источника характеризует напряжение. Чем оно больше, тем большую работу совершает источник, тем ярче будет гореть лампочка в цепи (при других одинаковых условиях).

 

Напряжение равно отношению работы электрического поля по перемещению заряда
к величине перемещаемого заряда на участке цепи.

U=Aq, где \(U\) — напряжение, \(A\) — работа электрического поля, \(q\) — заряд.

 

Обрати внимание!

Единица измерения напряжения в системе СИ — [\(U\)] = \(1\) B (вольт).

\(1\) вольт равен электрическому напряжению на участке цепи, где при протекании заряда, равного \(1\) Кл, совершается работа, равная \(1\) Дж: \(1\) В \(= 1\) Дж/1 Кл.

Все видели надпись на домашних бытовых приборах «\(220\) В». Она означает, что на участке цепи совершается работа \(220\) Дж по перемещению заряда \(1\) Кл.

 

Кроме вольта, применяют дольные и кратные ему единицы — милливольт и киловольт.

\(1\) мВ \(= 0,001\) В, \(1\) кВ \(= 1000\) В или \(1\) В \(= 1000\) мВ, \(1\) В \(= 0,001\) кВ.

Для измерения напряжения используют прибор, который называется вольтметр.

Обозначаются все вольтметры латинской буквой \(V\), которая наносится на циферблат приборов и используется в схематическом изображении прибора.

 

 

В школьных условиях используются вольтметры, изображённые на рисунке:

 

 

 

Основными элементами вольтметра являются корпус, шкала, стрелка и клеммы. Клеммы обычно подписаны плюсом или минусом и для наглядности выделены разными цветами: красный — плюс, черный (синий) — минус. Сделано это с той целью, чтобы заведомо правильно подключать клеммы прибора к соответствующим проводам, подключённым к источнику.

 

Обрати внимание!

В отличие от амперметра, который включается в разрыв цепи последовательно, вольтметр включается в цепь параллельно.

 

Включая вольтметр в цепь постоянного тока, необходимо соблюдать полярность.

 

Сборку электрической цепи лучше начинать со всех элементов, кроме вольтметра, а его уже подключать в самом конце.

Вольтметры делятся на приборы постоянного тока и переменного тока.

Если прибор предназначен для цепей переменного тока, то на циферблате принято изображать волнистую линию. Если прибор предназначен для цепей постоянного тока, то линия будет прямой.

 

Вольтметр постоянного тока	Вольтметр переменного тока

 

Можно обратить внимание на клеммы прибора. Если указана полярность («\(+\)» и «\(-\)»), то это прибор для измерения постоянного напряжения.

Иногда используют буквы \(AC/DC\). В переводе с английского \(AC\) (alternating current) — переменный ток, а \(DC\) (direct current) — постоянный ток.
В цепь переменного тока включается вольтметр для измерения переменного тока. Он полярности не имеет.

 

 

Обрати внимание!

Для измерения напряжения можно использовать и мультиметр.

Перед измерением необходимо прочитать инструкцию, чтобы правильно подключить прибор.

 

 

Следует помнить, что высокое напряжение опасно.

Что будет с человеком, который окажется рядом с упавшим оголённым кабелем, находящимся под высоким напряжением?

Так как земля является проводником электрического тока, вокруг упавшего оголённого кабеля, находящегося под напряжением, может возникнуть опасное для человека шаговое напряжение.

 

При попадании под шаговое напряжение даже небольшого значения возникают непроизвольные судорожные сокращения мышц ног. Обычно человеку удаётся в такой ситуации своевременно выйти из опасной зоны.

 

Обрати внимание!

Однако нельзя выбегать оттуда огромными шагами, шаговое напряжение при этом только увеличится! Выходить надо обязательно быстро, но очень мелкими шагами или скачками на одной ноге!

Существует много знаков, предупреждающих о высоком напряжении. Вот некоторые из них.

 

   

 

Безопасным напряжением для человека считается напряжение \(42\) В в нормальных условиях и \(12\) В в условиях с повышенной опасностью (сырость, высокая температура, металлические полы и др.).

Источники:

Пёрышкин А.В. Физика, 8 класс// ДРОФА, 2013.

http://class-fizika.narod.ru/8_29.htm
http://interneturok.ru/ru/school/physics/8-klass/belektricheskie-yavleniyab/elektricheskoe-napryazhenie

http://kamenskih3.narod.ru/untitled74.htm

Что такое вольтметр? (с рисунками)

Вольтметр — это устройство, используемое для измерения потенциала напряжения между двумя точками в электрической цепи. Эти устройства, впервые созданные в начале 1800-х годов, первоначально назывались гальванометрами. Технически все они амперметры, поскольку они измеряют ток, а не напряжение. Хотя ток измеряется в амперах, закон Ома, который устанавливает взаимосвязь между напряжением, током и сопротивлением, можно использовать для масштабирования ампер до вольт.

Вольтметры и мультиметры используются для измерения уровней напряжения в розетке или цепи.

вольтметра стали возможны благодаря открытию 1819 года Ганса Эрстеда. Когда он пропустил ток через провод рядом со стрелкой компаса, он заметил, что стрелка меняет направление. Самые ранние попытки воспользоваться этим эффектом были не более чем катушкой проволоки, намотанной вокруг компаса; чем сильнее ток, проходящий через провод, тем больше отклонение стрелки компаса. Несмотря на функциональность, эти ранние модели были не очень точными.

Цифровые вольтметры имеют дисплей, контроллер усилителя и иногда требуют калибровки.

В конце 19 века Арсен Д’Арсонваль обнаружил, что инструмент можно сделать гораздо более чувствительным, если сделать катушку вокруг компаса меньше, прикрепить к основанию иглы и окружить круглый магнит. Он стал известен как механизм D’Arsonval и до сих пор используется в аналоговых измерителях.

Падение напряжения можно измерить на резисторе.

Поскольку все измеряемые электрические свойства связаны друг с другом законом Ома, на практике большинство вольтметров фактически являются мультиметрами, способными измерять напряжение, ток и сопротивление.При измерении напряжения большое сопротивление помещается на линию катушки механизма Д’Арсонваля, чтобы минимизировать помехи в измеряемой цепи. Это также связано с законом Ома, который гласит, что напряжение прямо пропорционально сопротивлению. За счет минимизации напряжения, потребляемого самим измерителем, можно получить более точное измерение напряжения цепи. Ток обратно пропорционален сопротивлению; и наоборот, чтобы свести к минимуму количество тока, протекающего в амперметр, большое сопротивление помещается параллельно катушке.

Аналоговые вольтметры обычно легко читаются.

Современные мультиметры поставляются с цифровыми дисплеями и могут даже использовать цифровые методы измерения, а не механизм Д’Арсонваля. Благодаря микропроцессорам они также могут выполнять расширенные функции, такие как измерение частоты, подсчет электрических событий и измерение емкости.

Закон Ома был назван в честь и впервые описан немецким физиком Гёргом Омом.

Вольтметры — Вселенная приборов

Вольтметр 1901 GE

Вольтметр — ключевой прибор в нашем мире электротехники.Они используются во всем: от рентгеновских аппаратов до радиопередач, компьютеров, энергоснабжения и измерения атмосферы до телескопа Хаббл. Вольтметры могут использовать магнитные поля, электростатические поля и явления плазмы для измерения напряжения. На этой странице мы говорим о PMMC или вольтметрах типа гальванометров с подвижной катушкой, которые были первыми вольтметрами и доминировали в отрасли более 100 лет, пока их не заменили широкое использование цифровых мультиметров (DMM).

Чтобы узнать о науке и технике вольтметра, мы рекомендуем вам посмотреть наше короткое видео ниже, , если вы уже видели это видео в начале Блока 1, вы можете двигаться дальше.

Справа вы увидите простую схему вольтметра, считывающего постоянное напряжение цепи, состоящей из батареи и лампочки. Способ расположения вольтметра в цепи отличается от амперметра. Вольтметр работает, измеряя разность потенциалов между двумя точками. Амперметр, с другой стороны, расположен последовательно со схемой. Размещение вольтметра в цепи постоянного тока. Вольтметр измеряет ток (обозначен буквой «А» для амперметра), но имеет параллельный резистор.

Вольтметр построен по уравнению:

напряжение = ток x сопротивление

Вольтметры действительно измеряли ток через резистор. Более чувствительные амперметры привели к вольтметру. Первым был разработан амперметр, потому что с его помощью было легче измерять более высокий ток. В вольтметре нам нужно иметь возможность измерять небольшой образец тока.

Возможность измерения тока в милли и микроампер на вольтметре:

Щелкните изображение, чтобы увеличить.Это ранний мультиметр: он может измерять напряжение или ток.

Эдвард Уэстон произвел революцию в области приборостроения, когда разработал первые портативные электросчетчики и надежный прибор PMMC (прибор с подвижной катушкой с постоянным магнитом).

Для точных вольтметров требуются стабильные постоянные магниты и резисторы из стабильного материала. Сплав Westin Manganin позволил получить стабильные резисторы для использования в вольтметрах и амперметрах. Манганин состоит из 86% меди, 2% никеля и 12% марганца.

С научной точки зрения Уэстон обнаружил, что металлы могут иметь отрицательный температурный коэффициент сопротивления.

До 1870-х годов счетчики были хрупкими лабораторными приборами, не совсем пригодными для тестирования систем. До 1870-х годов большинство электрических установок было для телеграфа, где не было необходимости в регулярных измерениях. Зеркальные гальванометры использовались для настройки телеграфов. Westinghouse руководил многими инновациями в конструкции вольтметров вместе с пионером в области переменного тока Оливером Шалленбергером в команде.Филип Ланге и Шалленбергер взяли гальванометры того времени и добавили необходимые резисторы, которые преобразовали их из амперметра в вольтметр. Они перепроектировали счетчики для работы с 2-фазной системой Tesla, а позже и с 3-фазной системой Добровольского, которая стала сегодня стандартом.

Стандартные вольт и амперметры на протяжении большей части электрического века приводились в действие магнитом и использовали прочную конструкцию «консервной банки» с постоянным магнитом.

Промышленный стандарт вольтметра на протяжении многих десятилетий был разработан в 1886 году химиком и инженером Эдвардом Вестоном в Нью-Джерси.Инновация Уэстона включала стабильный постоянный магнит и разработку им особого материала манганин. См. Нашу страницу об амперметрах, чтобы узнать больше о конструкции, поскольку амперметры и вольтметры были очень близки.

Вольтметр General Electric 1901 года

Дополнительная литература:

PMMC

Эдвард Уэстон

Вольтметр

Демонстрационный вольтметр с урока физики

Вольтметр — это прибор, используемый для измерения разности электрических потенциалов между двумя точками в электрической цепи.Аналоговые вольтметры перемещают указатель по шкале пропорционально напряжению в цепи; цифровые вольтметры отображают напряжение в цифровом виде с помощью аналого-цифрового преобразователя.

Вольтметры

выпускаются в самых разных стилях. Инструменты, постоянно установленные на панели, используются для контроля генераторов или другого стационарного оборудования. Портативные инструменты, обычно оснащенные также для измерения тока и сопротивления в виде мультиметра, являются стандартными измерительными приборами, используемыми в электротехнике и электронике.Любое измерение, которое можно преобразовать в напряжение, можно отобразить на измерителе, который откалиброван соответствующим образом; например, давление, температура, расход или уровень на химическом заводе.

Аналоговые вольтметры общего назначения могут иметь точность в несколько процентов от полной шкалы и используются при напряжениях от долей вольта до нескольких тысяч вольт. Цифровые счетчики могут быть изготовлены с высокой точностью, обычно лучше 1%. Специально откалиброванные испытательные приборы имеют более высокую точность, а лабораторные приборы способны измерять с точностью до нескольких частей на миллион.Измерители, использующие усилители, могут измерять крошечные напряжения микровольт или меньше.

Частью проблемы создания точного вольтметра является калибровка для проверки его точности. В лабораториях ячейка Вестона используется в качестве эталонного напряжения для точных работ. Доступны прецизионные источники напряжения на основе электронных схем.

Вольтметр аналоговый

Гальванометр с подвижной катушкой типа д’Арсонваля.

• Красный провод проводит измеряемый ток.
• Возвратная пружина показана зеленым цветом.
• N и S — северный и южный полюса магнита.

Гальванометр с подвижной катушкой можно использовать в качестве вольтметра, подключив резистор последовательно с прибором. В нем используется небольшая катушка из тонкой проволоки, подвешенная в сильном магнитном поле. При подаче электрического тока индикатор гальванометра вращается и сжимает небольшую пружину. Угловое вращение пропорционально току через катушку. Для использования в качестве вольтметра добавляется последовательное сопротивление, так что угловое вращение становится пропорциональным приложенному напряжению.

Одна из целей конструкции прибора — как можно меньше нарушать цепь, поэтому прибор должен потреблять минимальный ток для работы. Это достигается последовательным подключением чувствительного амперметра или микроамперметра с высоким сопротивлением.

Чувствительность такого измерителя может быть выражена как «Ом на вольт», количество сопротивлений в Ом в цепи измерителя, деленное на измеренное значение полной шкалы. Например, измеритель с чувствительностью 1000 Ом на вольт потребляет 1 миллиампер при полном напряжении; если полная шкала составляла 200 вольт, сопротивление на выводах прибора было бы 200000 Ом, а на полной шкале измеритель потреблял бы 1 миллиампер из тестируемой цепи.Для многодиапазонных инструментов входное сопротивление меняется, поскольку инструмент переключается на разные диапазоны.

Приборы с подвижной катушкой и постоянным магнитным полем реагируют только на постоянный ток. Для измерения переменного напряжения требуется, чтобы в цепи был выпрямитель, чтобы катушка отклонялась только в одном направлении. Инструменты с подвижной катушкой также изготавливаются с нулевым положением в середине шкалы, а не на одном конце; они полезны, если напряжение меняет полярность.

Вольтметры

, работающие по принципу электростатики, используют взаимное отталкивание двух заряженных пластин для отклонения стрелки, прикрепленной к пружине.Счетчики этого типа потребляют незначительный ток, но чувствительны к напряжению более 100 вольт и работают как с переменным, так и с постоянным током.

VTVM и FET-VM

Чувствительность и входное сопротивление вольтметра можно увеличить, если ток, необходимый для отклонения стрелки измерителя, подается от усилителя и источника питания, а не от тестируемой цепи. Электронный усилитель между входом и измерителем дает два преимущества; Можно использовать прочный прибор с подвижной катушкой, поскольку его чувствительность не обязательно должна быть высокой, а входное сопротивление может быть повышено, уменьшая ток, потребляемый из проверяемой цепи.Усиленные вольтметры часто имеют входное сопротивление 1, 10 или 20 МОм, которое не зависит от выбранного диапазона. Когда-то популярная форма этого прибора использовала вакуумную лампу в цепи усилителя и так называлась вакуумный ламповый вольтметр, или VTVM. Они почти всегда питались от местной сети переменного тока и поэтому не были особенно портативными. Сегодня в этих схемах используется твердотельный усилитель на полевых транзисторах, отсюда FET-VM, и они используются в портативных цифровых мультиметрах, а также в настольных и лабораторных приборах.Сейчас они настолько распространены, что в значительной степени заменили мультиметры без усилителя, за исключением наименее дорогих диапазонов цен.

Большинство модулей VTVM и FET-VM выполняют измерения постоянного, переменного напряжения и сопротивления; современные FET-VM добавляют текущие измерения и часто другие функции. Специализированная форма VTVM или FET-VM — вольтметр переменного тока. Эти инструменты оптимизированы для измерения переменного напряжения. Они имеют гораздо более широкую полосу пропускания и лучшую чувствительность, чем типичное многофункциональное устройство.

Вольтметр цифровой

Два цифровых вольтметра. Обратите внимание на разницу в 40 микровольт между двумя измерениями, смещение в 34 части на миллион.

Первый цифровой вольтметр был изобретен и произведен Эндрю Каем из компании Non-Linear Systems (а позже основателем Kaypro) в 1954 году.

Цифровые вольтметры (DVM) обычно разрабатываются на основе специального типа аналого-цифрового преобразователя, называемого интегрирующим преобразователем. На точность вольтметра влияет множество факторов, включая колебания температуры и напряжения питания.Чтобы гарантировать, что показания цифрового вольтметра находятся в пределах допусков, указанных производителем, их следует периодически калибровать по стандарту напряжения, например элементу Вестона.

Цифровые вольтметры

обязательно имеют входные усилители и, как вольтметры с электронными лампами, обычно имеют постоянное входное сопротивление 10 МОм независимо от установленного диапазона измерения.

См. Также

Список литературы

Как сделать цифровой вольтметр, схемы модуля амперметра

В этой статье мы узнаем, как создать комбинированный модуль цифрового вольтметра и цифрового амперметра для измерения постоянного напряжения и тока в различных диапазонах в цифровом виде.

Введение

Электрические параметры, такие как напряжение и ток, по своей сути связаны с электроникой и с электроникой.

Любая электронная схема была бы неполной без соответствующей подачи напряжения и тока.

Наша сеть переменного тока подает переменное напряжение с потенциалом 220 В, для реализации этих напряжений в электронных схемах мы используем адаптеры питания постоянного тока, которые эффективно понижают сетевое напряжение переменного тока.

Однако большинство источников питания не включают в себя системы контроля мощности, что означает, что блоки не имеют измерителей напряжения или тока для отображения соответствующих величин.

В основном коммерческие источники питания используют простые способы отображения напряжения, такие как калиброванный циферблат или обычные измерители с подвижной катушкой. Это может быть нормально до тех пор, пока задействованные электронные операции не являются критическими, но для сложных и чувствительных электронных операций и устранения неисправностей необходима высокопроизводительная система мониторинга.

Цифровой вольтметр и амперметр становятся очень удобными для точного контроля напряжения и тока без ущерба для параметров безопасности.

В данной статье объяснялась интересная и точная схема цифрового вольтметра и амперметра, которую можно легко собрать дома, однако для обеспечения точности и совершенства для устройства потребуется хорошо спроектированная печатная плата.

Работа схемы

Схема использует микросхемы 3161 и 3162 для необходимой обработки уровней входного напряжения и тока.

Обработанная информация может быть непосредственно считана с трех 7-сегментных модулей отображения с общим анодом.

Схема требует хорошо регулируемого блока питания на 5 В для работы схемы и должна быть включена в обязательном порядке, поскольку для правильной работы ИС строго требуется источник питания на 5 Вольт.

Дисплеи питаются от отдельных транзисторов, которые обеспечивают яркое освещение дисплеев.

Транзисторы BC640, однако вы можете попробовать другие транзисторы, такие как 8550 или 187 и т. Д.

Предлагаемый цифровой вольтметр, модуль схемы амперметра может эффективно использоваться с блоком питания для индикации напряжения и тока, потребляемого подключенной нагрузкой через присоединенные модули.

Ссылаясь на принципиальную схему ниже, модуль 3-значного цифрового дисплея построен на ИС CA 3162, которая является ИС аналого-цифрового преобразователя, и дополнительной ИС CA 3161, которая представляет собой ИС декодера BCD для 7 сегментов, обе эти ИС производства RCA.

Как работают дисплеи

Используемые 7-сегментные дисплеи имеют общий тип анода и подключаются к показанным транзисторным драйверам T1-T3 для отображения соответствующих показаний.

Схема включает возможность выбора десятичной точки в соответствии со спецификациями нагрузки и диапазоном.

Например, в показаниях напряжения, когда десятичная точка светится на LD3, означает диапазон 100 мВ.

Для текущего измерения средство выбора позволяет вам выбрать один из двух диапазонов, от 0 до 9,99, а другой от 0 до 0,999 ампер (используя ссылку b). Это означает, что резистор, чувствительный к току, представляет собой резистор сопротивлением 0,1 или 1 Ом, как показано на схеме ниже:

Чтобы гарантировать, что R6 не влияет на выходное напряжение, этот резистор необходимо расположить до сеть делителя напряжения, которая отвечает за управление выходным напряжением.

S1, который является переключателем DPDT, используется для выбора напряжения или тока в соответствии с предпочтениями пользователя.

С этим переключателем, установленным для измерения напряжения, P4 вместе с R1 обеспечивает ослабление около 100 для подаваемого входного напряжения.

Кроме того, точка D активируется при более низком уровне напряжения, что позволяет подсвечивать десятичную точку на модуле LS, и цифра «V» становится ярко освещенной.

Когда переключатель выбора удерживается в направлении диапазона ампер, падение напряжения, полученное на чувствительном резисторе, прикладывается прямо к точкам входов Hi-Low IC1, который является модулем DAC.

Значительно низкое сопротивление чувствительных резисторов обеспечивает незначительное влияние на результат делителя напряжения.

Диапазоны регулировки для дисплеев

В предлагаемом модуле схемы цифрового вольтметра и амперметра вы найдете 4 диапазона регулировки.

P1: для обнуления текущего диапазона.

P2: Для включения полной калибровки текущего диапазона.

P3: для обнуления диапазона напряжения.

P4: Для обеспечения полной калибровки диапазона напряжения.

Рекомендуется настраивать предустановки только в указанном выше порядке, при этом P1 и P3 используются надлежащим образом для правильного обнуления соответствующих параметров модуля.

P1 помогает компенсировать значение потребляемого тока в режиме покоя при работе регулятора, что приводит к незначительному отрицательному отклонению во всем диапазоне напряжения, которое, в свою очередь, эффективно компенсируется P3.

Модуль отображения напряжения / тока без проблем работает от нерегулируемого источника питания (не более 35 В), обратите внимание на точки E и F на втором рисунке выше.В этом случае мостовой выпрямитель B1 можно исключить.

Система может быть спроектирована как двойная для получения одновременных показаний V и I. Однако следует понимать, что резистор, чувствительный к току, закорачивается посредством заземления каждый раз, когда два устройства получают питание от одного и того же источника. Есть два основных способа победить это заболевание.

Первый — подключить модуль V от другого источника, а модуль l — от источника питания «хоста».Второй вариант намного более изящен и требует подключения участков E с левой стороны резистора, считывающего ток.

Однако имейте в виду, что максимально возможное показание V в этом случае превращается в 20,0 В (R6 уменьшается на 1 В макс.), Потому что напряжение на выводе 11 обычно не превышает 1,2 В.

Более высокие напряжения имеют тенденцию к можно показать, выбрав более низкое качество тока, т. е. R6 должен быть 0R1. Пример: R6 падает на 0,5 В при использовании тока 5 А, чтобы гарантировать, что 1,2 — 0,5 = 0,7 В по-прежнему соответствует показанию напряжения, оптимальное отображение которого в этом случае составляет 100 x 0.7: 70 В Как и раньше, сложности такого рода просто возникают, когда несколько таких устройств используются в одном источнике питания.

Дизайн печатной платы для изготовления вышеупомянутых модулей

О компании Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель. Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть запрос, связанный со схемой, вы можете взаимодействовать с ним через комментарии, я буду очень рад помочь!

Простая схема цифрового вольтметра

В статье описывается простая схема цифрового вольтметра панельного типа, в которой используется одна микросхема L7107 и несколько других обычных деталей.Схема может рассчитывать напряжения вплоть до 2000 переменного / постоянного тока.

Создание этой простой схемы цифрового панельного вольтметра особенно беспроблемно из-за доступа к микросхеме процессора аналогово-цифрового напряжения с помощью IC L7107.

Это результат того, что Intersil предложила нам эту замечательную маленькую микросхему L7107, которая часто очень легко включается в схему цифрового вольтметра с широким диапазоном, используя несколько популярных анодных семисегментных дисплеев.

IC 7107 — это гибкая ИС аналого-цифрового преобразователя с низким потреблением 3 и 1/2 разряда, которая включает в себя встроенные процессоры, например семисегментные декодеры, драйвер для дисплеев, установку опорных уровней и генераторы тактовых импульсов.

ИС не только работает вместе с обычными семисегментными дисплеями CA, но и дополнительно с жидкокристаллическими дисплеями (ЖКД) и имеет встроенный мультиплексированный осветитель задней панели для соответствующего ЖК-модуля.

Гарантирует автоматическую коррекцию нуля для входов ниже 10 мкВ, дрейф нуля для входов ниже 1 мкВ / oC, ток смещения для входов с максимальным значением 10 пА и ошибку перехода менее одного отсчета.

Микросхема может быть настроена на диапазоны до 2000 В переменного / постоянного тока и до 2 мВ, что в будущем, как правило, сделает ИС очень подходящей для калибровки низких входных сигналов от датчиков, таких как тензодатчики, пьезопреобразователи, тензодатчики. манометры и сопоставимые мостовые преобразовательные сети. Другими словами, микросхема может быть просто предназначена для изготовления такого оборудования, как цифровые весы, измерители давления, электронный тензодатчик, детектор вибрации, сигнализация удара и множество эквивалентных схем.

Как вы понимаете, IC L7107 может быть также встроена в базовую, но точную схему цифрового вольтметра панели, о чем мы сейчас думаем.

Если говорить о принципиальной схеме ниже, то устройство представляет собой законченную схему цифрового вольтметра, которая доступна для расчета постоянного напряжения от нуля до 199 вольт. Диапазон можно легко расширить или усилить, изменив номинал резистора 1M, включенного последовательно с входной клеммой. С 1M выбор предлагает полную шкалу 199,99 В, при 100K диапазон, безусловно, превратится в полную шкалу 19,99 В.

Схема нуждается в двойном источнике питания +/- 5 В для работы, здесь + 5 В может быть полностью получено от обычной схемы регулятора 7805 IC, -5 В мгновенно вырабатывается IC 7660 и подается на контакт # 26 из IC L7106.

Три диода 1N4148, соединенные последовательно с линией питания дисплея, гарантируют оптимальное рабочее напряжение дисплеев для их освещения с надлежащей силой, несмотря на это для более яркого освещения, количество диодов можно экспериментировать в соответствии с желаниями и требованиями.

Предварительная установка 10K на контакте №35 / 36 используется для правильной калибровки вольтметра и должна быть настроена так, чтобы на контакте №35 / 36 было точно 1В. Это может создать схему для отображения рассчитанных величин, точно основанных на представленных спецификациях и технических данных ИС.

Информация о распиновке IC L7106 для взаимодействия с 3 и 1/2 цифровым ЖК-дисплеем.

Схема вольтметра LM3914

Здесь мы собираемся разработать простой вольтметр. Это просто, потому что в нем всего одна микросхема — LM3914 . LM3914 — это микросхема, которая управляет 10 светодиодами в зависимости от значения линейного входного напряжения.

ИС обеспечивает десятичный вывод, зажигая необходимый светодиод в зависимости от значения входного напряжения. Максимальный измерения входного напряжения изменяется в зависимости от опорного напряжения и напряжения питания, мы обсудим, что в более поздней части статьи.

Эту микросхему можно модифицировать для схемы защиты аккумулятора, схемы амперметра и т. Д., Но здесь мы используем ее для вольтметра. LM3914 — это 10-ступенчатый вольтметр, что означает, что он показывает изменения в 10-битном режиме. Чип воспринимает измеряемое входное напряжение как параметр и сравнивает его с эталонным, каждый раз, когда напряжение пересекает определенную часть эталонного сигнала, загорается соответствующий светодиод.

Микросхема запрограммирована для непосредственного управления светодиодом, поэтому дополнительное сопротивление не требуется.

Компоненты

Блок питания (5В)

Резистор 1K (3шт)

Резистор 10 кОм (2 шт.)

LM3914 IC

10 светодиодов

Конденсатор 0,1 мкФ (2 шт.).

Макетная плата и соединительные провода

Принципиальная схема и работа

Внутренняя схема LM3914 показана на рисунке ниже:

Как уже говорилось, LM3914 представляет собой 10-ступенчатый измерительный блок.Это показано на внутренней схеме выше. LM3914 представляет собой комбинацию из 10 компараторов. Каждый компаратор представляет собой операционный усилитель с повышенным опорным напряжением на его отрицательном выводе.

Теперь главное здесь в том, что измеряемое напряжение не может быть выше, чем опорное напряжение или напряжение питания чипа. Об этом нужно всегда помнить. Для достижения более высокого измерительного напряжения при постоянном входном напряжении мы будем использовать схему резистивного делителя напряжения. Он просто делит напряжение по резисторам.

Рассмотрим схему, образованную сетью, показанной на рисунке:

Итак, при входном напряжении 15 В, R1 = 11K, R2 = 1K мы имеем Vout = 15 (1/11) = 1,5 В (приблизительно).

Опорное напряжение выбирается в зависимости от требований. Контрольное значение должно быть максимальным измерительным напряжением, которое мы собираемся приложить к микросхеме. Если мы измеряем переменное напряжение с пиковым напряжением 20v мы должны выбрать ссылку на 20В.

Ссылка выбирается по уравнению:

Поскольку мы хотим измерять напряжения от 0 до 15, нам нужно выбрать R2 = 11K = 10K + 1K, R1 = 1K.

С этим мы выбрали опорное напряжение для Vref = 1,25 * 12 = 1. Итак, у нас максимальное входное напряжение до 15В.

Тем не менее, важно помнить, что выше, опорное значение больше шага напряжение и уменьшить разрешение. Скажем, относительно 20 В у нас есть шаг 2 В, любое напряжение между 2 В и 4 В невозможно измерить. Таким образом, чем выше напряжение, тем меньше точность.

Так как микросхема 10-каскадная, а напряжение от 0 до 15 В, мы имеем 1.Шаг 5В. Таким образом, с каждым шагом измерения напряжения 1,5 В загорается дополнительный светодиод.

Подключения, которые выполняются для цепи вольтметра LM3914 , приведены ниже:

PIN3 —————————- Питание +5 В

PIN2 ——————————— земля

PIN5 —————————— + переменное напряжение

PIN1,10,11,12,13,14,15,16,17,18 ——————- подключен к светодиодам

Уровень измерения для светодиода:

+1.5 В, + 3,0 В, + 4,5 В, + 6,0 В, + 7,5 В, + 9,0 В, + 10,5 В, + 12,0 В, + 13,5 В, + 15,0 В.

Допустим, измеряемое напряжение 10В, горит шестой светодиод. Допустим, измеряемое напряжение 12,5 В, горит девятый светодиод. Таким образом, с шагом 1,5 В мы можем измерить до 15 В.

[Также проверьте: вольтметр с микроконтроллером AVR]

.